Способы импульсно дуговой сварки

Импульсно-дуговая сварка: суть, виды, сфера применения, алгоритм, достоинства и недостатки метода

Импульсно-дуговая сварка – это вид дуговой сварки, при котором на дежурную дугу накладываются импульсы большего тока. Метод применим при сварке как в среде защитных газов, так и плавящимися и неплавящимися электродами.

Технология импульсно-дуговой сварки

Импульсно-дуговая сварка осуществляется посредством сварочного оборудования, предполагающего возможность наложения на постоянную дугу импульса, превосходящего в разы по силе тока показатели дежурной дуги.

Импульсно-дуговая сварка происходит, согласно следующему алгоритму:

• на фоне базового тока импульсом высокой мощности происходит расплавление конца электрода и формирование на его конце капли нужного размера;
• далее сформированная капля отделяется и переносится на металлическую заготовку;
• сила тока падает до базового значения, позволяющего поддерживать дежурную дугу;
• происходит осаждение металла в сварочной ванне;
• далее следует повторение данного процесса.

Преимущества и недостатки

Импульсно-дуговой способ сварки разрабатывался как более универсальная и производительная альтернатива дуговому способу. Среди его достоинств можно назвать:

• исключение возможного брака в виде прожогов и несплавлений;
• отсутствие разбрызгивания металла во время сварочного процесса;
• экономичный расход сварочной проволоки и электродов;
• возможность сварки разных по составу металлов;
• благодаря малому числу возникающих дефектов, значительно упрощена обработка сварных швов.

Недостаток импульсно-дугового способа сварки: данный способ неприменим для больших сварочных объемов.

Сфера использования

Изначально данный способ был придуман для сварки нержавеющий стали. Его первое применение – строительство в 1932 году американского поезда Pioneer Zephyr, где применение сваренной этим способом нержавеющей стали позволило сократить вес состава, а, значит, увеличить его скоростные параметры.

Позже выяснилось, что импульсно-дуговая сварка может успешно применяться при соединении друг с другом как разных марок сталей, так и цветных металлов: алюминиевых, медных, никелевых сплавов и титана.

Диапазон заготовок, который можно сваривать с помощью импульсного способа сварки – от 1 до 50 мм.

Сейчас импульсно-дуговой способ широко применяется при монтаже трубопроводов разного назначения. Он обеспечивает качественный сварной шов практически без дефектов, хорошо сформированный обратный валик, не требующий зачистки, и достаточную прочность сварного соединения, что является приоритетным для данных видов конструкций.

Виды импульсной сварки и их краткая характеристика

Классификация видов импульсно-дуговой сварки основана на разнице способов преобразования тока для создания импульса. Всего их выделяют четыре: магнитно-импульсный, аккумуляторный, инерционный и конденсаторный.

Магнитно-импульсный вид

Суть данного вида сварки – соединение металлических деталей путем их соударения с использованием в процессе импульсного электромагнитного поля.

В процессе сварки одна деталь остается неподвижной, а вторая приводится в движение электромагнитным полем, генерируемым сварочной установкой. В момент их сближения образуется дуга, которая сваривает заготовки. Магнитно-импульсная сварка актуальна в машиностроении для соединения трубчатых деталей между собой и с другими деталями. Также ее применяют для сварки плоских деталей по их наружному и внутреннему контуру. Магнитно-импульсная сварка может применяться для соединения деталей с диапазоном толщин заготовок 0,5-2,5 мм.

Этот вид сварки не получил широкого распространения из-за сложности технологически-настроечного процесса и быстрого износа сварочного оборудования.

Аккумуляторный вид

В сварочных аппаратах, предназначенных для этого вида сварки, необходимая сила тока для импульса генерируется с помощью щелочных аккумуляторов. Их отличительная конструкционная особенность – низкое значение внутреннего сопротивления, что позволяет выдать ток короткого замыкания, который по силе во много раз превосходит ток стандартной разрядки. Подобный вид сварки на данный момент находится в стадии разработки и широко не применяется.

Инерционный вид

В инерционном виде сварки применяется накопленная энергия вращающегося маховика, который приводится в движение общим валом роторного силового генератора.

Схема сварки трением

В момент сварки скорость движения маховика замедляется, и он трансформирует запасенную кинетическую энергию в форме импульса сварочного тока.

Конденсаторный вид

При конденсаторной сварке импульс, необходимый для сварного процесса, обеспечивается энергией короткого импульса тока при разряде конденсатора. Этот вид сварки имеет ограничения по максимальному сечению свариваемых заготовок. Область его применения – соединение листового металла с крепежными элементами различной конструкции (шпильками, втулками, гвоздями и т. д.). Также он успешно используется в производстве электронных компонентов и приборостроении, где необходимо сваривать между собой мелкие детали и металлы малых толщин.

Источник

Технология и принцип действия импульсной сварки, классификация видов

Импульсная сварка или сварка аккумулированной энергией представляет собой модификацию электродуговой сварки.

История технологии

Впервые импульсная сварка была применена в 1932 году. Технология была опробована при соединении нержавеющей стали. После успешных испытаний, метод получил дальнейшее распространение.

Особенности

Отличительной особенностью данного метода является самостоятельный выбор режима сварки. В настоящее время импульсный режим широко используется в металлургии, машиностроении и других отраслях промышленности. Основным преимуществом является возможность получения сварочных швов высокой прочности.

Понятие «жесткости режима»

От грамотного выбора импульсного режима сварки зависит качество и внешний вид шва. Наиболее важным параметром является «жесткость». Она зависит он физических характеристик и параметров свариваемого материала, а также продолжительности тока. При равных величинах длительности тока, более жестким считается режим, применяемый в соединениях с большей толщиной. Жесткий режим имеет ряд преимуществ:

• большая производительность;
• экономичность;
• малые вмятины от электродов;
• высокая стойкость электродов.

При выполнении точечных или шовных работ соотношение базовых параметров настройки к толщине металла имеет линейную зависимость, что может существенно облегчить выбор сварочного режима.

Суть процесса

Сущность импульсной сварки заключается в соединении металлических поверхностей при помощи микроимпульсов. Источником энергии служить аккумулятор, подключенный к электрической цепи.

Отличительная особенность метода заключается возможности создания сварочных соединений между металлами, имеющими различный химический состав. Выполнения работ требует специального оборудования – импульсного сварочного аппарата.

Технические нюансы

Перед началом работ, для достижения рабочего уровня зарядки, подключите источник тока к сети. Процесс сварки не займет много времени, поскольку используются запасы энергии приемника. Если вы знакомы с основами, то подобные работы возможно выполнять самостоятельно.

[stextbox тем, как приступить к работе обязательно ознакомьтесь с правилами безопасного проведения работ, во избежание случаев травматизма.[/stextbox]

Формирование швов происходит за счет плавления отдельных порций металла с последующим покрытием.

Качество выполненных работ во многом зависит от правильного выбора режима сварки. С изменением длительности импульса меняются и параметры сварки. Регулировке поддаются и прочие параметры: форма сварочной ванны, контроль кристаллизации металла, толщина сварочного шва.

Классификация видов

Импульсную сварку делят на четыре основных вида: конденсаторную, инерционную, аккумуляторную и электромагнитную. Каждая имеет свои преимущества и особенности. Рассмотрим каждую разновидность отдельно.

Конденсаторная

Известна с 30-х годов ХХ века. Популярность вида обусловлена рядом факторов:

• простая конструкция сварочного оборудования;
• низкая энергоемкость рабочего процесса;
• высокая производительность;
• низкое термическое воздействие на соединяемые материалы;
• незначительные требования к квалификации сварщиков.

Основой технологии является контактная сварка. Отличие заключается в подаче тока, который подается короткими импульсами за счет конденсаторов большой емкости. Это позволяет сократить время термического воздействия свариваемых деталей и повысить качества шва путем увеличения мощности тока. Возможно выполнение работ неплавящимися электродами в среде защитного газа, например аргона.

Инерционная

Данный вид основан на использовании энергии, аккумулируемой маховиком сварочного генератора. Для разгона и вращения маховика используется электрический двигатель, питаемый от сети. В момент сварки маховика снижает число и передает запас энергии в виде импульса сварочного тока. На сегодняшний день находится в экспериментальной стадии, как и следующий вид.

Аккумуляторная

Источником энергии в данном случае служат щелочные аккумуляторные батареи специальной конструкции. Они спокойно переносят многочисленные короткие замыкания. А при малом внешнем замыкании способны дать разряд, достаточный для проведения работ.

Электромагнитная

Электромагнитная технология соединения является результатом преобразования электрической энергии в механическую. Энергия накапливается путем прохождения магнитных сил через трансформатор. Для накопления максимального количества энергии цепь трансформатора должна быть разделена воздушной прослойкой, величина которой рассчитывается отдельно.

Метод применяется при соединении любых материалов, вне зависимости от состава – от стали до алюминия. Большинство технологических решения магнитного метода были запатентованы еще в прошлом веке.

Алгоритм действий

Принцип действия импульсного сварочного инвертора заключается в переносе металла электрода в сварочную ванну с регулировкой вилы тока.

Горячий этап, который начинается с повышением силы тока и попаданием металла в сварочную ванну сменяется холодным, означающий начало остывания металла.

Данный процесс цикличен и может происходить не один раз. Проволока будет плавиться с перерывами – то есть покапельно.

[stextbox выполнении работ с низким значением тока следите за температурой проволоки электрода – она должна быть хорошо разогрета.[/stextbox]

Главные достоинства метода

Основными достоинствами метода являются:

• высокое качество шва;
• отсутствие брызг металла;
• соединение любых металлов;
• нет вероятности прожога металла;
• контроль дуги и управление процессом;
• экономный расход вспомогательных материалов;
• выполнение работ не требует высокой квалификации.

Что выбрать – полуавтоматическую или импульсно-дуговую?

На сегодняшний день единственным конкурентом импульсного метода является сварка полуавтоматом. Основными технологическими преимуществами полуавтомата являются высокая скорость выполнения работ, широкий выбор защитных газов, а также постоянство процесса. Есть и недостатки:

• Выполнение работ сопровождается разбрызгиванием металла.
• Необходимость в зачистке околошовных участков.
• Интенсивное выгорание металла.
• Высокая зона температурного воздействия.

Подбор оборудования зависит от специфики проводимых работ. Если в списке требований на первом месте стоит качество сварочного шва с четким обратным валиком, выбор очевиден – импульсно-дуговая сварка. Полуавтомат лучше использовать при проведении работ на значительных площадях.

Микроимпульсная

Метод активно применяется стоматологами при протезировании зубов. Микроимпульсный сварочный аппарат способен сваривать тонкие титановые листы. Благодаря низкой стоимости работ, метод пользуется популярностью в небольших клиниках.

Основным недостатком использования импульсного инвертора является ограничение производительности расплавления металла, что негативно влияет на рабочую скорость. Перед сварщиком всегда стоит вопрос: стоит ли использовать сварку с меньшим количеством брызг при текущем темпе выполнения работ.

Импульсный сварочник своими руками

Схему устройства импульсной сварки своими руками можно найти на многих ресурсах. Запчасти для импульсного сварочного аппарата имеются в свободной продаже, а потому никто не сможет вам помешать изготовить аппарат дома. Аппарат для точечной сварки можно изготовить из обычной микроволновки.

Пример схемы импульсного сварочного аппарата

Перед изготовлением необходимо произвести расчет мощности и силы тока. Если поискать, примеры расчета найдете на специализированных форумах. Таким образом, собрать инверторный импульсный сварочный аппарат способен каждый. Главное — забывайте про соблюдение техники безопасности во время сборки.

[stextbox 6-го разряда Юренко Григорий Владимирович. Опыт работы -16 лет: «Я работаю на Донецком металлургическом заводе. Занимаюсь сваркой технологических трубопроводов различного давления. Импульсная сварка – оптимальное решение при работах на капитальном ремонте оборудования, требующих высокого качества».[/stextbox]

Источник