Mig mag сварка преимущества



Импульсная MIG/MAG сварка полуавтоматом: что это и как работает?

Технологии пластического присоединения металлических элементов постоянно развиваются. Появляются новые методы, способы термического соединения материалов. Импульсная сварка применяется для монтажа опорных конструкций, при прокладке трубопроводов, в промышленном и гражданском строительстве на всех этапах возведения сооружений. Полуавтоматы используются на производстве и в быту, на крупных предприятиях и в небольших мастерских.

Что такое MIG-сварка?

Это способ бесконтактного переноса присадочного металла в стык для получения однородного соединения. Сварочная проволока, разогреваемая электродугой, плавится, металл по каплям стекает в ванну расплава. Благодаря высокочастотной характеристике сварочного тока можно изменить тепловложение при минимальном разбрызгивании. Это главное отличие технологии от струйного и крупнокапельного переноса присадки, свойственной другим видам сварки.

При импульсном электропитании капля выталкивается в рабочую зону за счет частого изменения плотности дуги.

Технология импульсной сварки с точки зрения физики — это многоэтапный процесс. При подаче питания за счет разности потенциалов возникает и разгорается электродуга. Пруток начинает разогреваться, формируется небольшая капля. Когда она отделяется с кончика проволоки, то перемещается на поверхность свариваемой заготовки. После проходки диффузионный слой кристаллизуется. При перемещении полуавтомата происходит циклическое повторение операций. На месте стыка образуется равномерный шовный валик.

Преимущества полуавтоматов

Аппараты с подачей присадочной проволоки часто оснащаются полупроводниковыми преобразователями для получения импульсного электропитания. Функциональность таких источников питания намного выше, чем у генераторов и выпрямителей. Когда нужен идеальный сварочный шов, герметичное надежное соединение, лучше выбирать инверторы с функцией высокочастотного преобразования переменного тока.

Хотя стоимость полуавтоматов MIG/MAG выше, чем у других сварочников, разовые вложения быстро окупаются за счет снижения расходов на осуществление процесса получения неразъёмных соединений. Следует сказать несколько слов о достоинствах подобного оборудования.

  • Экономия на расходниках. MIG-сварочники более универсальные, при использовании присадочного прутка определенного диаметра с помощью регулировки скорости вращения роликов формируют валики необходимой толщины. Для выполнения различных задач не нужно постоянно менять катушки. Пруток толщиной 1,1 мм способен заменить проволоку диаметром 0,9 мм и 1,3 мм. Другими словами, не придется тратить время на замену расходников. В результате ощутимо снижаются непроизводительные расходы, увеличивается производительность труда. Секвестрируется статья расходов на покупку, хранение и транспортировку вспомогательных материалов. Вместо двух-трех разных катушек сварщику достаточно одной.
  • Малая область разбрызгивания, низкое дымообразование при сваривании цветных металлов. MIG-полуватоматы часто применяют для изготовления изделий из легированных и металлов и цветнины. Цветные металлы при нагреве выгорают. Когда временной интервал нагрева в процессе соединения заготовок сокращается, металл не успевает деформироваться, ограничивается дымление. По сравнению с традиционным оборудованием для сварки, импульсные модификации выгодно отличаются низким разбрызгиванием. За счет специфичной формы дуги обеспечивается смачивание при падении капли. Минимизируются потери металла, эффективнее расходуется присадка. Меньше прогорает спецодежда, не нужно ограждать рабочую область, снижается риск возгорания от случайных искр. Сварщику проще контролировать зону сварки. Еще один плюс – швы не нужно тщательно зачищать, на очистку поверхности не тратятся абразивы и стальные щетки.
  • Контролируемое тепловложение. Это свойство актуально при работе с тонкими листовыми материалами, сортовым и фасонным прокатом. Для импульсной сварки характерен низкий разогрев. В зоне термического влияния полуфабрикаты не успевают деформироваться, снижается склонность готовых изделий к растрескиванию, меньше процент брака. Полуавтоматы – оптимальное оборудование для нержавеющей стали, никелевых, медных и алюминиевых сплавов, дюралей, которым свойственна высокая чувствительность к термическому воздействию.

Сравнение импульсной сварки с другими методами

В отличие от других технологий, MIG-сварке не характерны холодные наплывы. Метод намного эффективнее и экономичнее крупнокапельного или струйного. При переносе металла короткими замыканиями расплав сильно разбрызгивается. Хотя заготовки не успевают сильно прогреваться, швы получаются негерметичными, неравномерными.

При крупнокапельном переносе сложно контролировать толщину формируемого валика, расходники быстро заканчиваются. Часто приходится менять катушки. При сварке толстостенных полуфабрикатов большие капли удобнее, быстрее наполняют ванну расплава. Но при падении они способны вытягиваться и «залипать», сбивается горение дуги. Еще один минус – для расплавления присадки необходимо большое тепловложение. Хотя по скорости формирования шва крупнокапельный метод опережает импульсный. С экономической и эстетической точки зрения второй метод предпочтительнее.

Струйный перенос характеризуется жесткой вольт-амперной характеристикой. Несмотря на производительность наплавки, большую глубину проплавления, по числу доступных пространственных положений импульсная технология функциональнее. К тому же при струйном переносе из-за высокого тепловложения велика вероятность прожогов.

Подключение и настройка аппарата

При генерации импульса необходимо надежное заземляющее соединение. Для подключения лучше приобретать силовой кабель с двойной изоляцией. Оптимальная длина – до 15 метров. При меньшей повышается индуктивность. Запрещено наматывать отрезки провода вокруг токопроводящих элементов, при возрастании индукции импульсы сглаживаются.

Большое внимание уделяется настройке. От этого зависит качество конечного продукта. Важно убедиться в правильности присоединения всех элементов оборудования. Настраивая форму импульсной волны, добиваются эстетичности соединения.

  1. Сила тока минимальна, но достаточна для поддержания дуги;
  2. Сила тока увеличивается;
  3. Сила тока максимальна, оксидная пленка разрушается, капля отрывается от электрода;
  4. Сила тока падает. Сварочная ванна остывает.

Настройка формы волны

Существует всего четыре волновых формата:

  • классическая синусоида формирует мягкую, широкую, умеренно шумную эдектродугу с неглубоким проваром большой площади;
  • прямоугольная кривая обеспечивает стабильное горение, характеризуется глубоким проплавлением даже при быстрой проходке;
  • скругленная прямоугольная позволяет контролировать размер ванных расплава, формирует гладкую, слегка пологую дугу, актуальна при работе с тонкостенными полуфабрикатами;
  • треугольная – самая эффективная, уменьшает степень деформации сварочного шва за счет минимального нагрева при электротоковой пиковой нагрузке.

Настройка формы волны осуществляется по инструкции, приложенной к каждому полуавтомату. На некоторых моделях имеется возможность регулирования кривой. Можно индивидуально настраивать амперные характеристики, сходя из особенностей присадочного прутка и конкретных условий.

Источник питания на полупроводниках способен генерировать волну заданной геометрии. Также можно регулировать динамику изменения высоты и ширины волны. При таком подходе улучшается качество шовных валиков, удается получить однородные соединения без деформации зоны термического влияния. Также оптимизируется процесс каплеобразования, при убывании волны удается добиться оптимального смачивания при переносе металла.

Аппараты с функцией управления кривой на выходе укомплектовываются наборами предустановочных настроек. Сварщик имеет возможность управлять скоростью возрастания или убывания электроволны, продолжительностью пика, добиваясь нужной волновой геометрии.

Другие рекомендации

Сложности возникают при термическом соединении тонкостенного металлопроката постоянным током обратной полярности. В этом случае электрод подключается к плюсовой клемме, минус зацепляется на массу. Смена полюсов позволяет сместить область максимального прогрева на кончик проволоки, она быстрее плавится, усиливается каплеобразвоание. Соединяемые детали при этом прогреваются намногомедленнее.

Настройка импульсного режима в любом случае ограничена. Полностью зависит от возможностей сварочника. В современных инверторных моделях предусмотрена синергия – взаимозависимость основных параметров, их взаимного влияния друг на друга. Все параметры токовых характеристик подбираются автоматически при изменении ампеража или напряжения. Профессионалы предпочитают пользоваться ручными настройками. В процессе работы в зависимости от вида свариваемого металла, формата полуфабрикатов опытные сварщики регулируют:

  • Частоту или динамическое изменение импульса, добиваются переноса оптимального количество капель расплава за единицу времени. Повышая частотность, увеличивают частоту каплеобразования, скорость сварки. Шовные валики получаются объемными.
  • Высоту дуги. Меняя расстояние от кончика присадочной проволоки до ванны расплава, оптимизируют металлоперенос соответственно скоростному режиму. При высокочастотной импульсной технологии длина дуги увеличивается, при снижении частотности – сокращается.

Правильная настройка позволяет добиться качественного соединения деталей, исключить непровары и другие дефекты. Можно получить красивую форму шва.

Преимущества импульсного режима при сварке алюминия

Применение MIG-технологии уменьшает прогрев заготовок, значительно снижается риск коробления сварной конструкции. При определенных навыках можно сваривать тонкий прокат без прожогов, получать швы мелкой чещуйчатости. Готовые изделия будут иметь хороший товарный вид.

Технология с использованием импульсов позволяет избежать дефектов шовного валика. При замедлении скорости подачи проволочной присадки быстро разжигается электродуга. При стабильном горении скоростной режим можно нормализовать.

После кристаллизации ванны расплава не формируется конечный кратер. За счёт уменьшения значений рабочего тока удается сглаживать усадочные раковины, они заполняются жидким металлом до застывания, без усадки.

Главной проблемой при сварке алюминия остается высокая пористость соединения. От них уменьшается прочность швов на изгиб, кручение, велика вероятность разгерметизации при сварке круглых и профилированных труб. При импульсной подаче тока расплавленный металл постоянно перемешивается, пары газа удаляются, соединение становится однородным. Меняя частоту и амплитуду, можно контролировать глубину провара. Это особенно актуально при сварке тонких заготовок.

Читайте также:  Как заделать глушитель без сварки своими руками

Выбор оборудования

Производители предлагают профессиональное и бытовое оборудование для импульсной MIG-сварки. Можно найти аппараты, работающие от однофазной сати 220 В и трехфазной напряжением 380 В, мощностью сварочного тока до 400 А.

У всех инверторов схожий принцип работы, они различаются по ВАХ, различают модификации с жесткой и мягкой вольт-амперной характеристикой.

Для новичков предпочтительнее инверторы с синергетическим управлением. Когда сварщик меняет скоростной показатель подачи присадки, блок управления автоматически корректирует форму волны и частоту рабочего электротока. Электроника избавляет от необходимости ручной настройки, подстраивается к скорости вылета присадки, сразу реагирует на изменение угла наклона сопла горелки. Когда нет опыта, такая модель позволяет добиться хороших результатов.

Некоторые модификации современных полуавтоматов для MIG-сварки работают в нескольких режимах:

  • «Пульс» с классическими настройками волны;
  • «Двойной пульс» с контролем металлопереноса, возможностью регулировки основных параметров второго импульса. Можно изменить частотный показатель аппарата, установить необходимое значение нижнего ампеража базового электротока.

При сварке толстостенных заготовок из цветных и черных металлов горелка полуавтомата MIG/MAG сильно нагревается. При большом объеме работ рекомендуются модели с жидкостным охлаждением или большим соплом, чтобы был воздухообмен.

Можно найти головки полуавтоматов с функцией быстрого переключения скоростей вылета проволоки. Расширяется диапазон применения аппарата. Важно убедиться в совместимости расходника с инверторной моделью.

Форсаж дуги, антизалипание и горячий старт имеются практически на всех инверторах. При работе на большом расстоянии от источника питания желательно контролировать рабочее напряжение. Определяется параметр между выходными разъемами. AC-Waveform – это функция выбора формы волны переменного электротока. Обычно производители ограничиваются максимум 2 волновыми формами, но для точного соединения небольших полуфабрикатов важно изменять форму выходной кривой.

При покупке сварочного оборудования для автосервисов по кузовному ремонту, небольших мастерских обязательно учитываются условия эксплуатации, динамика включения, интенсивность эксплуатации. Имеет значение толщина заготовки, химический состав обрабатываемого сплава.

Источник

MIG и MAG сварка, что это и как расшифровать?

MIG сварка — это аббревиатура, состоящая из первых букв полного названия данного способа Metal Inert Gas (Метал Инертный Газ), а расшифровка MAG — Metal Active Gas (Метал Активный Газ). У нас же чаще всего используется название полуавтоматическая сварка или механизированная дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа, а в США — GMAW т.е. Gas Metal Arc Welding (Газ Метал Дуговая Сварка).

Но все эти различные названия и аббревиатуры — это по сути электрическая дуговая сварка, при которой сварочная проволока подается автоматически с постоянной скоростью, а сварочная горелка перемещается вдоль шва вручную. При этом дуга, вылет сварочной проволоки, ванна расплавленного металла и ее застывающая часть защищены от воздействия окружающего воздуха защитным газом.

Так как при данном способе сварочная проволока подается автоматически, а горелка перемещается вдоль шва вручную, этот способ сварки еще называется механизированным, а сварочная установка – механизированным аппаратом (сварочным полуавтоматом). Однако сварку в защитных газах можно выполнять также и в автоматическом режиме, когда используются передвижные тележки или передвижные сварочные головки.

Содержание

Главными компонентами MIG и MAG сварки являются:

  • источник питания, который обеспечивает дугу электрической энергией
  • подающий механизм, который подает в дугу с постоянной скоростью проволоку, которая плавится теплом дуги
  • защитный газ

Дуга горит между изделием и плавящейся сварочной проволокой, которая непрерывно поступает в дугу и которая служит присадочным металлом. Дуга расплавляет кромки деталей и проволоку, металл которой переходит на изделие в образующуюся сварочную ванну, где металл проволоки перемешивается с металлом изделия (то есть основным металлом). По мере перемещения дуги расплавленный (жидкий) металл затвердевает (то есть кристаллизуется), образуя сварной шов, соединяющий кромки деталей. Полуавтоматическая сварка выполняется постоянным током обратной полярности, когда плюсовая клемма источника питания подключается к горелке, а минусовая – к изделию. Иногда применяется и прямая полярность.

В качестве источника питания используются сварочные выпрямители или инверторы, которые должны иметь жесткую или пологопадающую внешнюю вольтамперную характеристику. Такая характеристика обеспечивает автоматическое восстановление заданной длины дуги при ее нарушениях, например, из-за колебаний руки сварщика (это, так называемое саморегулирование длины дуги).

В качестве плавящегося электрода может применяться сварочная проволока сплошного сечения и трубчатого сечения. Проволока трубчатого сечения заполнена внутри порошком из легирующих, шлако- и газообразующих веществ. Такая проволока называется порошковой, а способ, при котором она используется — сварка порошковой проволокой (FCAW).

Имеется довольно широкий выбор проволоки, отличающийся по химическому составу и диаметру. Выбор химического состава сварочной проволоки зависит от материала изделия и, в некоторой степени, от типа применяемого защитного газа. Химический состав проволоки должен быть близким к химическому составу основного металла, а диаметр зависит от толщины основного металла, типа сварного соединения и положения при сварке.

Сварка MIG и MAG, что это?

Понятия MIG и MAG сварка начали повсеместно использовать после введения международных стандартов ISO 4063 или ГОСТ Р ИСО 4063 и массовой поставки на рынок импортных сварочных полуавтоматов. Но это лирика, давайте все-таки дадим ответ на вопрос: «Что такое MIG и MAG сварка?»

MIG в переводе на понятный язык – полуавтоматическая сварка в среде инертного газа или их смесях. При этой разновидности процесса используются только инертные газы, т.е. такие которые не реагирует химически с металлом сварочной ванны, например аргон или гелий. Как правило, при MIG сварке в чистом инертном газе, несмотря на хорошую защиту зоны сварки от воздействия окружающего воздуха, формирование сварного шва ухудшается, а дуга становится нестабильной. Этих недостатков можно избежать если применять смеси инертных газов с небольшими добавками (до 1 — 2%) таких активных газов, как кислород (O2) или углекислый газ (СО2).

MAG простыми словами – полуавтоматическая сварка в среде активного газа или их смесях. К этой разновидности полуавтоматической сварки в защитных газах относится сварка в смесях инертных газов с кислородом или углекислым газом. При содержании кислорода или углекислого газа смесь становится активной, т.е. она влияет на протекание физико-химических процессов в дуге и сварочной ванне. Сварку малоуглеродистых сталей можно производить в среде чистого углекислого газа (СО2). В некоторых случаях использование чистого углекислого газа обеспечивает лучшую форму проплавления и снижает склонность к порообразованию.

Применение MIG и MAG сварки

Полуавтоматическая сварка MIG или MAG подходит для всех обычных металлов, таких как нелегированные и низколегированные стали, нержавеющие стали, алюминий и некоторые другие цветные металлы. Более того, этот способ может быть использован во всех пространственных положениях. Благодаря своим многочисленным преимуществам сварка MIG и MAG находит широкое применение во многих областях промышленности.

Сварочный аппарат MIG и MAG (полуавтомат)

Сварочный аппарат MIG и MAG или, как его еще называют, полуавтомат состоит из:

  • источник питания сварочной дуги
  • механизм подачи сварочной (электродной) проволоки
  • сварочная горелка
  • пульт управления аппаратом (объединенный с источником питания и иногда с механизм подачи электродной проволоки)

На фото ниже изображен типичный сварочный аппарат MIG и MAG он же полуавтомат.

Источник питания для сварки MIG и MAG

Источник питания для сварки MIG и MAG предназначен для обеспечения сварочной дуги электрической энергией, обеспечивающей ее функционирование как источника тепла. В зависимости от особенностей конкретного способа сварки источник питания должен обладать определенными характеристиками (требуемой формой внешней вольтамперной характеристики — ВВАХ, индуктивностью, определенной величиной напряжения холостого хода и тока короткого замыкания, требуемыми диапазонами сварочного тока и напряжения дуги, и др.). Для MIG и MAG используются источники питания постоянного тока (выпрямители или генераторы) с жесткой (пологопадающей) ВВАХ. Диапазон токов, которые обеспечивают источники питания аппаратов для MIG и MAG, составляет 50 — 500 А. Но, как правило, используются режимы в диапазоне 100 – 300 А. Более подробную информацию об источниках питания можно найти в статье о видах сварочных аппаратах.

Механизм подачи проволоки

Механизм подачи проволоки предназначен для подачи в дугу плавящейся проволоки с заданной скоростью. Основные узлы механизма подачи показаны на рисунке ниже.

Через разъем подключения сварочной горелки и механизма подачи обеспечивается подвод в зону сварки проволоки и защитного газа, а также производится подключение кнопки «Пуск – Стоп» на горелке к схеме управления механизма подачи. Разъем, показанный на рисунке ниже, является стандартным евро-разъемом. На практике могут встретиться и другие типы разъемов.

Обязательным элементом пульта управления механизма подачи является регулятор скорости подачи сварочной проволоки. Иногда, для удобства регулирования параметров режима сварки, особенно в случае использования переносных механизмов подачи, на этом пульте может размещаться и регулятор напряжения дуги, как в случае, представленном на рисунке.

Для MIG и MAG сварки используются два типа механизмов подачи проволоки:

  • с 2-х роликовым приводом
  • с 4-х роликовым приводом

На рисунках ниже слева показан один из 2-х роликовых приводов механизма подачи (верхний ролик – прижимной). Приводы этого типа используются для протяжки только стальной проволоки сплошного сечения. На этом же рисунке справа показан пример механизма подачи с 4-х роликовым приводом, который рекомендуется для протяжки порошковых проволок и проволок из мягких материалов (алюминия, магния, меди), так как он обеспечивает стабильную протяжку при меньших усилиях прижатия прижимных роликов, что предотвращает смятие проволоки.


В современных приводах механизма подачи проволоки, как правило, используются ролики специальной конструкции – с приводной шестерней. Таким образом, после прижатия прижимного ролика к ведущему ролику и ввода их шестерен в зацепление, передача тянущего усилия от привода подачи к сварочной проволоке осуществляется через оба ролика.

Профиль роликов механизма подачи проволоки (т.е. форма поверхности или канавки) зависит от материала и конструкции сварочной проволоки. Для стальной проволоки сплошного сечения используются прижимные ролики с плоской поверхностью или с насечкой, а также с V-образной канавкой, а ведущие ролики — с V-образной канавкой и иногда с насечкой.

Для проволок из мягких материалов (алюминия, магния, меди) используются ролики с U-образной иди V-образной гладкой канавкой. Ролики с насечкой использовать не допускается, так как они вызывают образование мелкой стружки, которая забивает направляющий канал в сварочной горелке.

Для порошковой проволоки используются ролики с V-образной гладкой канавкой (в 4-х роликовых приводах механизма подачи) или с V-образной канавкой с насечкой.

Ролики различаются глубиной канавки в зависимости от диаметра проволоки. Номинальный диаметр проволоки для данного ролика указывается на его боковой поверхности.

Механизмы подачи проволоки изготавливают нескольких типов:

  • в едином корпусе с источником питания (для компактности)
  • размещаемыми на источнике питания (для сварочных аппаратов повышенной мощности)
  • переносными (для расширения зоны обслуживания)

Механизм для подачи проволоки для полуавтомата может быть также вмонтирован в горелку. При этом проволока проталкивается стандартным механизмом подачи по шлангу и одновременно вытягивается из него механизмом сварочной горелки. Такая система («тяни-толкай») позволяет использовать горелки со значительно более длинными шлангами.

В некоторых механизмах для подачи проволоки бобина для проволоки размещается снаружи. Это облегчает процедуру ее замены. Это важно для случаев, когда из-за интенсивного режима работы, проволока в бобине быстро заканчивается.

Предусмотренное в механизмах подачи проволоки устройство торможения бобины предотвращает ее самопроизвольное разматывание.

Пульт управления полуавтоматом

Пульт управления полуавтоматом предназначен для регулирования скорости подачи проволоки и напряжения холостого хода (напряжения дуги), программирования цикла сварки MIG и MAG (времени предварительной продувки защитного газа, времени продувки газа после выключения тока, параметров «мягкого старта» и т.п.), установки параметров импульсного режима, настройки синергетического управления процессом и для других функций.

Пульт управления полуавтоматом с отдельным механизмом подачи сварочной проволоки может быть разделенным. Часть органов управления размещаются на лицевой панели источника питания (это, в первую очередь, кнопка включения питания, регулятор напряжения дуги и др.), а часть на лицевой панели механизма подачи (например, регулятор скорости подачи).

Некоторые органы управления (в первую очередь, напряжением дуги и скоростью подачи проволоки), а также индикаторы параметров режима MIG и MAG сварки могут размещаться на рукоятке горелки.

На фото ниже показаны некоторые типы пультов дистанционного управления (от простого к сложному).

Сварочная горелка

Сварочная горелка – предназначена для направления в зону дуги сварочной проволоки, подвода к ней тока, подачи защитного газа и управления процессом сварки.

Обычно сварочные горелки для полуавтомата имеют естественное воздушное охлаждение. Однако, для ведения процесса на повышенных режимах используются горелки с принудительным водяным охлаждением силового кабеля в шланге горелки и головной части горелки вплоть до газового сопла.


На одном конце шланга сварочной горелки установлен разъем для подключения к механизму подачи проволоки. Через разъем подключения горелки и механизма подачи обеспечивается подвод проволоки и защитного газа, подвод тока к дуге, а также производится подключение кнопки «Пуск – Стоп» на горелке к схеме управления механизма подачи. В самом шланге имеется спираль, по которой подается проволока, силовой кабель, газовый шланг и кабель управления.

Другой конец шланга подключается к рукоятке сварочной горелки, в головной части которой имеется:

  • диффузор с отверстиями для защитного газа
  • токоподводящий наконечник
  • газовое сопло

Токоподводящие наконечники предназначены для подвода тока к проволоке. Они бывают самой разной конструкции и изготавливаются из сплавов на основе меди. Наконечники необходимо подбирать в соответствии с диаметром используемой проволоки.

В зависимости от конструкции сварочной горелки газовые сопла также имеют различную форму и размеры.

На рукоятке сварочной горелки находится кнопка «Пуск – Стоп». На некоторых современных типах горелок там же могут размещаться и некоторые органы управления (в первую очередь, напряжением дуги и скоростью подачи проволоки), а также индикаторы параметров режима сварки.

Типы переноса металла при сварке MIG и MAG

MIG и MAG сварка, будучи процессом, при котором используется плавящийся электрод в виде сварочной проволоки, характеризуется переносом электродного металла через дугу в сварочную ванну. Перенос металла при MIG и MAG осуществляется посредством капель расплавленного электродного металла, формирующихся на торце проволоки. Их размер и частота перехода в сварочную ванну зависят от материала и диаметра проволоки, вида защитного газа, полярности и значения силы сварочного тока, напряжения дуги и других факторов. Характер переноса электродного металла определяет, в частности, стабильность процесса, уровень разбрызгивания, геометрические параметры, внешний вид и качество сварного шва.

При сварке MIG и MAG перенос металла осуществляется, в основном, двумя формами с короткими замыканиями и без коротких замыканий. В свою очередь перенос металла без коротких замыканий подразделяется на мелкокапельный и крупнокапельный.

  1. короткими замыканиями
  2. без коротких замыканий
    1. мелкокапельный перенос
    2. крупнокапельный перенос

Перенос металла короткими замыканиями

При первой форме капля касается поверхности сварочной ванны ещё до отделения от торца проволоки, образуя короткое замыкание и вызывая погасания дуги, отчего этот тип переноса получил название переноса с короткими замыканиями. Обычно, перенос металла с короткими замыканиями имеет место при низких режимах, т.е. малом сварочном токе и низком напряжении дуги (короткая дуга гарантирует, что капля коснётся поверхности ванны раньше своего отделения от торца сварочной проволоки).

Благодаря низким режимам, а также тому факту, что в течение части времени дуга не горит, тепловложение в основной металл при сварке с короткими замыканиями ограничено. Эта особенность процесса с короткими замыканиями делает его наиболее подходящим для MIG и MAG сварки тонколистового металла. Сварочная ванна малых размеров и короткая дуга, ограничивающая чрезмерный рост капель, обеспечивают лёгкое управление процессом и позволяют осуществлять сварку во всех пространственных положениях, включая потолочное и вертикальное, как показано на этом рисунке.

При использовании MIG и MAG сварки с короткими замыканиями применительно к соединениям с большими толщинами могут наблюдаться подрезы и отсутствие проплавления.

Перенос металла без коротких замыканий

При переносе металла без коротких замыканий капля отделяется от торца проволоки без касания поверхности сварочной ванны. Данная форма переноса металла подразделяется на крупнокапельный перенос и мелкокапельный перенос.

Крупнокапельный перенос металла

Крупнокапельный перенос металла имеет место, когда полуавтоматическая сварка ведётся на высоких напряжениях дуги (исключающих короткие замыкания) и средних значениях тока. Он, как правило, характеризуется нерегулярным переходом крупных капель расплавленного электродного металла (превышающих диаметр проволоки) и низкой частотой переноса (от 1 до 10 капель в секунду). Из-за того, что сила тяжести играет решающую роль в этом типе переноса металла, сварка ограничена только нижним положением.

При MIG и MAG сварке в вертикальном положении некоторые капли могут падать вниз, минуя сварочную ванну, что можно увидеть на последнем кадре рисунка ниже.

Сварочная ванна имеет большие размеры и, поэтому, трудноуправляемая с тенденцией стекания вниз при сварке полуавтоматом в вертикальном положении или выпадения при сварке в потолочном положении, что также исключает возможность проведения процесса в этих пространственных положениях. Эти недостатки, а также неравномерное формирование сварного шва приводят к нежелательности использования этого типа переноса металла при MIG и MAG.

Мелкокапельный перенос металла

Мелкокапельный перенос металла характеризуется одинаковыми каплями малых размеров (близкими к диаметру электрода), отделяющихся от торца сварочной проволоки с высокой частотой.

Такой тип переноса обычно наблюдается при полуавтоматической сварке на обратной полярности в защитной смеси газов на базе аргона и при высоких напряжениях дуги и тока. В связи с тем, что этот тип переноса требует использования высокого тока, приводящего к высокому тепловложению и большой сварочной ванне, он может быть применён только в нижнем положении и не приемлем для соединения тонколистового металла. Его используют для MIG и MAG сварки и заполнения разделок металла больших толщин (обычно более 3 мм толщиной), в первую очередь для тяжёлых металлоконструкций и в кораблестроении.

Главными характеристиками процесса сварки с мелкокапельным переносом являются:

  • высокая стабильность дуги
  • почти отсутствие разбрызгивания
  • умеренное образование сварочных дымов
  • хорошая смачиваемость кромок шва
  • высокое проплавление
  • гладкая и равномерная поверхность сварного шва
  • возможность ведения процесса на повышенных режимах
  • высокая скорость наплавки

Благодаря этим достоинствам мелкокапельный перенос металла является всегда желательным там, где его применение возможно, однако, он требует строгого выбора и поддержания параметров процесса сварки.

При полуавтоматической сварке в среде СО2 (MAG) возможен только один тип переноса – с короткими замыканиями.

Импульсный перенос электродного металла

При одной из разновидностей сварки MIG и MAG используются импульсы тока, которые управляют переходом капель электродного металла таким способом, чтобы мелкокапельный перенос металла осуществлялся на средних токах сварки (Iср) ниже критического значения. При этом методе управления переносом металла ток принудительно изменяется между двумя уровнями, называемыми током базы (Iб) и током импульса (Iи). Уровень тока базы, который примерно равен 50 — 80 А, выбирается из условия достаточности для обеспечения поддержания горения дуги при незначительном влиянии на плавление сварочной проволоки. Функцией тока импульса, который превышает критический ток (уровень тока, при котором крупнокапельный перенос металла переходит в мелкокапельный), является оплавление торца проволоки, формирование капли определённого размера и срыв этой капли с торца проволоки действием электромагнитной силы (Пинч-эффект). Сумма длительностей импульса (tи) и базы (tб) определяет период пульсации тока, а её обратная величина даёт частоту пульсации. Частота следования импульсов тока, их амплитуда и длительность определяют выделяемую энергию дуги, а, следовательно, скорость расплавления проволоки.

Процесс импульсно-дуговой сварки сочетает в себе достоинства процесса с короткими замыканиями (такие как низкое тепловложение и возможность сварки во всех пространственных положениях) и процесса с мелкокапельным переносом (отсутствие разбрызгивания и хорошее формирование металла шва).

В течение одного импульса тока может быть сформировано и перенесено в сварочную ванну от одной до нескольких капель. Оптимальным является такой перенос металла, когда за каждый импульс тока формируется и переносится лишь одна капля электродного металла, как это показано на рисунке ниже. Для его осуществления необходима тщательная регулировка параметров режимов сварки, которая в современных сварочных аппаратах MIG и MAG осуществляется автоматически на основе синергетического управления.

Режим сварки MIG и MAG

Иногда производители предусматривают возможность применения сварочных аппаратов для различных способов сварки. Для этого на панели управления предусматривают специальный переключатель режимов сварки MIG, MAG, TIG, MMA. Из текста выше мы уже понимаем, что включение режима сварки меняет вольт-амперную характеристику сварочного аппарата и иногда добавляет возможность корректировать какие-то дополнительные параметры. При этом, если у вас есть только источник питания, то для выполнения сварки в режиме MIG или MAG необходимо дополнительно приобретать подающий механизм, сварочную горелку, баллон с газом или сварочной смесью, редуктор или расходомер газа и не забудьте о сварной проволоке. Конечно, можно применять сварку порошковой проволокой без газа, но это очень вредно для здоровья.

При наличии всего необходимого оборудования после включения режима MIG или MAG необходимо учитывать следующие параметры:

  • сварочный ток (или скорость подачи проволоки)
  • напряжение дуги (или длина дуги)
  • полярность тока сварки
  • скорость сварки
  • длина вылета проволоки
  • наклон горелки
  • положение при сварке
  • диаметр проволоки
  • вида защитного газа или сварочной смеси
  • расход защитного газа или смеси

Полярность при сварке MIG и MAG

Полярность при сварке MIG и MAG существенным образом сказывается на характере протекания процесса, поэтому остановимся на этом пункте немного подробнее.

При использовании обратной полярности процесс характеризуется следующими особенностями:

  • повышенный ввод тепла в изделие
  • более глубокое проплавление
  • меньшая эффективность плавления сварочной проволоки
  • большой выбор реализуемых типов переноса металла, позволяющий выбрать оптимальный (с короткими замыканиями, крупнокапельный, мелкокапельный, струйный и т.д.)

В то время как на прямой полярности наблюдается:

  • сниженный ввод тепла в изделие
  • менее глубокое проплавление
  • большая эффективность плавления сварочной проволоки
  • характер переноса электродного металла крайне неблагоприятен (крупнокапельный с низкой регулярностью)

  • повышенный ввод тепла в изделие
  • более глубокое проплавление
  • меньшая скорость плавления электрода
  • большой выбор реализуемых типов переноса металла, позволяющий выбрать оптимальный (с короткими замыканиями, крупнокапельный, мелкокапельный, струйный, и т.д.)

  • сниженный ввод тепла в изделие
  • менее глубокое проплавление
  • большая скорость плавления электрода
  • характер переноса электродного металла крайне неблагоприятен (крупнокапельный с низкой регулярностью)

Качественный сравнительный анализ особенностей сварки MIG и MAG на обратной и на прямой полярности

Различия свойств дуги при прямой и обратной полярности связано с различием выделения тепла дуги на катоде и аноде при полуавтоматической сварке. Тепла на катоде выделяется больше, чем на аноде. Ниже приведен примерный объем выделения тепла на различных участках дуги применительно к MIG и MAG (как произведение падения напряжения в соответствующей области дуги на сварочный ток):

  • в катодной области: 14 В ? 100 А = 1,4 кВт на длине ? 0,0001 мм
  • в столбе дуги: 5 В ? 100 А = 0,5 кВт на длине ? 5 мм
  • в анодной области: 2,5 В ? 100 А = 0,25 кВт на длине ? 0,001 мм

Разница в выделении тепла в анодной и катодной областях определяет более глубокое проплавление основного металла на обратной полярности, более высокую скорость расплавления проволоки на прямой полярности, а также наблюдаемый на прямой полярности неблагоприятный перенос металла, когда капля имеет тенденцию быть оттолкнутой в противоположную сторону от сварочной ванны. Последнее является результатом действия повышенной силы реакции. Сила реакции возникает в результате реактивного воздействия на каплю струи паров металла, исходящего из активного пятна, т.е. участка поверхности капли с наивысшей температурой. Сила реакции препятствует отделению капли от торца сварочной проволоки, а будучи значительной, она может вызывать перенос металла с характерным отталкиванием капель в сторону от дуги, сопровождаемым большим разбрызгиванием металла. Действие этой силы на порядок ниже на обратной полярности (когда электрод является анодом), чем на прямой (когда электрод является катодом).

На обобщенной диаграмме ниже показаны области рекомендуемых сочетаний напряжения дуги и сварочного тока для швов различных типов и разных пространственных положений.

Влияние положение сварочной горелки и техники выполнения на формирование сварного шва.

Преимущества и недостатки MIG и MAG сварки

Главными преимуществами процессов MIG и MAG сварки являются высокая производительность и высокое качество сварного шва. Высокая производительность объясняется отсутствием потерь времени на смену электрода, а также тем, что этот способ позволяет использовать высокий сварочный ток.

Еще одним достоинством этого способа является низкое тепловложение, особенно при сварке короткой дугой (с короткими замыканиями), что делает этот способ наиболее подходящим для соединения тонколистового металла во всех пространственных положениях.

Благодаря этим достоинствам способ MIG и MAG особенно хорошо подходит для роботизированной сварки.

К недостаткам этого процесса по сравнению со сваркой покрытыми электродами (MMA) можно отнести следующее:

  • оборудование более сложное и более дорогое
  • сложнее выполнять процесс в труднодоступных местах, так как горелка, как правило, крупнее электрододержателя и должна находиться близко от зоны сварки, что не всегда возможно
  • более сложная взаимосвязь между режимами сварки
  • предъявляются более высокие требования к подготовке и очистке кромок
  • более сильное излучение от дуги

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector