Импульсно дуговой метод сварки



Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом. Технологические особенности. Область применения

1.2 6.2 11.2

Для улучшения технологических свойств дуги применяют периодическое изменение ее мгновенной мощности — импульсно-дуговая сварка (рис. 11). Теплота, выделяемая основной дугой, недостаточна для плавления электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее подачи. Вследствие этого длина дугового промежутка уменьшается. Под действием импульса тока про­исходит ускоренное расплавление электрода, обеспечивающее формирование капли на его конце. Резкое увеличение электро­динамических сил сужает шейку капли и сбрасывает ее в направлении сварочной ванны в любом пространственном по­ложении.

Рис.11 Изменение тока и напряжения дуги при импульсно-дуговой сварке;

I п ,U п – ток и напряжение основной дуги, I и,U и ток и напряжение дуги во время импульса, Тп и Ти – длительность паузы и импульса.

Можно использовать одиночные импульсы (рис. 11) или группу импульсов с одинаковыми и различными параметрами. В послед­нем случае первый или первые импульсы ускоряют расплавление электрода, а последующие сбрасывают каплю электродного ме­талла в сварочную ванну. Устойчивость процесса зависит от соот­ношения основных параметров (величины и длительности импуль­сов и пауз). Соответствующим подбором тока основной дуги и импульса можно повысить скорость расплавления электродной проволоки, изменить форму и размеры шва, а также уменьшить нижний предел сварочного тока, обеспечивающий устойчивое горение дуги.

При достаточно высоких плотностях постоянного по величине (без импульсов или с импульсами) сварочного тока обратной по­лярности и при горении дуги в инертных газах может наблю­даться очень мелкокапельный перенос электродного металла. Изменение характера переноса электродного металла с капельного на струйный происходит при увеличении силы сварочного тока до «критического» для данного диаметра электрода.

Величина критического тока уменьшается при активировании электрода (нанесении на его поверхность тем или иным способом некоторых легкоионизирующих веществ), увеличении вылета электрода. Изменение состава защитного газа также влияет на величину критического тока. При сварке в угле­кислом газе без применения специальных мер получить струй­ный перенос электродного металла невозможно. Он не получен и при использовании тока прямой полярности.

При переходе к струйному переносу поток газов и металла от электрода в сторону сварочной ванны резко интенсифицируется благодаря сжимающему действию электромагнитных сил. В ре­зультате под дугой уменьшается прослойка жидкого металла, в сварочной ванне появляется местное углубление. Повышается теплопередача к основному металлу, и шов приобретает специ­фическую форму с повышенной глубиной проплавления по его оси. При струйном переносе дуга очень стабильна — колебаний сварочного тока и напряжений не наблюдается. Сварка возможна во всех пространственных положениях.

Изменять технологические характеристики дуги можно, ис­пользуя центральную подачу защитного газа с высокой скоростью. Высокие скорости истечения газа при обычных расходах дости­гаются применением сопл с уменьшенным выходным отверстием. Обдувание дуги газом способствует уменьшению ее поверхности, т.е сжатию. В результате ввод теплоты дуги в изделие стано­вится более концентрированным. Кинетическим давлением по­тока газа расплавленный металл оттесняется из-под дуги, и дуга углубляется в изделие. В результате глубина проплавления уве­личивается в 1,5—2 раза, но при этом повышается и воз­можность образования в швах дефектов.

Способ сварки по узкому или щелевому зазору. При этом способе изделия толщиной до 200 мм без скоса кромок собирают с зазором между ними 6—12 мм. Сварку осу­ществляют на автоматах, плавящимся и неплавящимся электро­дом, одной или двумя последовательными дугами (при плавя­щемся электроде сварочные проволоки диаметром до 2 мм). При сварке сталей плавящимся электродом для защиты лучше исполь­зовать смесь из 75—80% аргона и 25—20% углекислого газа. Для сварки алюминия и его сплавов применяют смесь аргона и гелия. Разделку заполняют путем наложения одинаковых по сечению валиков. Метод характеризуется уменьшенной протяженностью зоны термического влияния и равномерной мелко­кристаллической структурой швов. Возможна сварка не только в нижнем, но и в других пространственных положениях.

Читайте также:  Как проверить ампераж мультиметром на автомобиле

Экономичность способа определяется уменьшением числа про­ходов в шве за счет отсутствия разделки кромок. Повышение производительности достигается также повышением скорости расплавления электродной проволоки с увеличенным вылетом. Нагрев электрода в вылете протекающим по нему сварочным током обеспечивает повышение коэффициента расплавления. Однако при этом уменьшается глубина проплавления, поэтому способ целесообразно применять для сварки швов, требующих большого количества наплавленного металла.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах зави­симости формы и размеров шва от основных параметров режима такие же, как и при сварке под флюсом. Для сварки используют электродные проволоки малого диаметра (до 3 мм). Поэтому швы имеют узкую форму провара и в них может наблю­даться повышенная зональная ликвация. Применяя поперечные колебания электрода изменяют форму шва и условия кристаллизации металла сварочной ванны и умень­шают вероятность зональной ликвации. Имеется опыт примене­ния для сварки в углекислом газе электродных проволок диа­метром 3—5 мм. Сила сварочного тока в этом случае достигает 2000 А, что значительно повышает производительность сварки. Однако при подобных режимах наблюдается ухуд­шенное формирование стыковых швов и образование в них под­резов. Формирование и качество угловых швов вполне удовлет­ворительны.

Расстояние от сопла горелки до изделия обычно выдерживают в пределах 8-15мм. Токоподводящий наконечник должен находиться на уровне краев сопла или утапливаться до 3мм.

При сварке тонколистового металла электрод отклоняют от вертикали на 20-300 в сторону направления сварки.

Источник

Импульсно-дуговая сварка в защитных газах

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Технологические возможности дуговой сварки в защитных газах можно значительно расширить, если применять в качестве источника тепла импульсную (пульсирующую) дугу. Сущность способа сварки импульсной (пульсирующей) дугой состоит в том, что скорость и количество вводимой в изделие теплоты определяются режимом пульсации дуги, который в свою очередь устанавливается по определенной программе в зависимости от свойств свариваемого материала, его толщины, пространственного положения шва и т. п. При сварке неплавящимся электродом импульсная дуга предназначена для регулирования процесса проплавления основного металла и формирования шва, при сварке плавящимся электродом — для регулирования процесса расплавления и переноса электродного металла.

Сварка вольфрамовым электродом. В этом процессе дуга пульсирует с постоянным заданным соотношением импульса и паузы (рис. 2.5). Сплошной шов получают путем расплавления отдельных точек с определенным перекрытием.

Регулярность повторных возбуждений в начале каждого импульса, а также пространственная устойчивость дуги обеспечиваются благодаря горению в промежутках между импульсами маломощной дежурной дуги (ток порядка 10—15% от тока в импульсе). Дежурная дуга во время паузы не оказывает существенного влияния на глубину проплавления. За счет правильного подбора соотношения токов импульсной и дежурной дуг можно полностью устранить кратеры в точках и, таким образом, уменьшить перекрытие точек и повысить скорость сварки.

Основными параметрами импульсно-дугового процесса сварки являются длительности импульса tи и паузы tп, длительность цикла сварки Тц=tи+tп и шаг точек s = = vсв(tи + tп), где vсв — скорость сварки.

Безразмерная величина G = tп/tи является одним из технологических параметров, характеризующих проплавляющую способность периодически горящей дуги при заданных энергии импульса и длительности цикла. Эта величина называется жесткостью режима. Крайними значениями жесткости режима можно характеризовать способ дуговой сварки. Так, для обычной сварки непрерывно горящей дугой жесткость G=0, а для дуговой точечной сварки G=∞. Варьируя параметрами импульсного процесса, можно эффективно воздействовать на форму и размеры сварочной ванны, кристаллизацию металла, а также на формирование шва, временные и остаточные деформации и другие показатели процесса сварки.

Читайте также:  Dt50060 dewalt набор сверл метчиков

В отношении проплавляющей способности импульсная дуга наиболее эффективна при сварке тонколистовых материалов толщиной 2—3 мм и меньше. Благодаря более эффективному использованию поверхностного натяжения металла при импульсно-дуговой сварке улучшаются условия формирования шва в различных пространственных положениях. Это обусловило широкое применение импульсной дуги при сварке вертикальных, горизонтальных и потолочных швов на металлах широкого диапазона толщин, а также при автоматической сварке неповоротных стыков труб.

Основные технологические рекомендации по импульсно-дуговой сварке тонколистовых материалов такие же, как и при сварке постоянной дугой. При выборе режима сварки большое значение имеет шаг точек (табл. 2.8).

Для импульсно-дуговой сварки применяются источники питания серии ВСВУ, ТИР либо широко используемые сварочные преобразователи постоянного тока с прерывателями и регуляторами тока.

Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом (ИДСП) применяется в подавляющем большинстве случаев при непрерывном горении дуги, на основной сварочный ток которой периодически накладываются импульсы тока с частотой в несколько десятков герц. В результате электродинамическая сила становится преобладающей, что вызывает отделение капли. При ИДСП происходит управляемый перенос металла с частотой переноса равной (или кратной) частоте импульсов, в то время как среднее значение тока может быть небольшим и значительно меньшим критического. По сравнению со сваркой неплавящимся электродом ИДСП позволяет в 3—8 раз повысить производительность процесса и значительно снизить сварочные деформации при практически одинаковом качестве сварных соединений. ИДСП может применяться для конструкций ответственного назначения из разных марок сталей, алюминиевых, медных, никелевых сплавов и титана толщиной от 1 до 50 мм при выполнении швов во всех пространственных положениях. Благодаря высокой пространственной стабилизации дуги и возможности применения вылета электрода большой длины этот процесс может быть успешно применен для сварки стыковых соединений толстолистовых материалов с узкощелевой подготовкой кромок.

К отечественному оборудованию для ИДСП относятся генераторы импульсов ГИД-1 и ГИ-ИДС, импульсные выпрямители НУП-1, ВДГИ-301 и полуавтомат ПДИ-303.

Наибольшее распространение ИДСП получила для сварки алюминиевых сплавов толщиной ≥15 мм и специальных сталей толщиной > 1 мм.

Для каждого сварочного тока должны быть выбраны оптимальные частота и энергия импульсов. Частоту 50 Гц следует применять при малых токах, когда использование частоты 100 Гц невозможно. При токах свыше 70—100 А следует применять частоту 100 Гц, так как при частоте 50 Гц увеличивается чешуйчатость шва, его пористость и дымообразование. В табл. 2.9 приведены рекомендуемые режимы для ИДСП в аргоне.

Техника ИДСП в нижнем положении не отличается от техники обычной полуавтоматической сварки плавящимся электродом. Сварка вертикальных швов производится снизу вверх. Сварку стальных конструкций толщиной до 2 мм можно выполнять сверху вниз. При импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом алюминиевых сплавов толщиной >4 мм рекомендуется совершать поперечные колебания.

Скорость подачи проволоки выбирается из условия ведения сварки, в режиме короткой дуги, но без замыканий дугового промежутка, в зависимости от ее диаметра и сварочного тока (табл. 2.10).

Волченко В.Н. «Сварка и свариваемые материалы. том 2»

Источник

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.
Читайте также:  Инверторный сварочный полуавтомат aurorapro overman 250 3 mosfet

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

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector