Стандартные аппараты для работы с тонколистовыми металлами можно использовать не всегда. Они могут прожигать заготовки и не обеспечивать требуемое качество сварных швов. В этом случае требуется другая технология, позволяющая выполнять аналогичные работы с минимальным тепловложением.
Почему ограничивается применение классической сварки короткой дугой малой мощности
В стандартных полуавтоматах для сварки тонколистового металла используются низкие значения напряжения и сварочного тока. При этом процесс перехода электродного материала в шов происходит с определенной цикличностью, как это изображено на рисунке ниже.
Изменение параметров сварочной дуги
Происходит чередование фаз горения дуги и коротких замыканий. Процесс выглядит следующим образом:
- 1. После зажигания дуги на конце электрода формируется капля расплавленного металла.
- 2. При короткой дуге она через короткий промежуток времени вступает в контакт с металлом, находящимся в сварочной ванне.
- 3. Электрическая дуга гаснет.
- 4. Под действием силы поверхностного натяжения капля отрывается от электрода и втягивается в сварочную ванну.
- 5. Электрическая дуга вновь зажигается.
Сила сварочного тока и напряжение также меняются:
- 1. В момент, когда капля на конце электрода вступает в контакт с металлом в сварочной ванне, возникает короткое замыкание. Сопротивление в образовавшейся цепи резко падает, а с ним скачкообразно уменьшается напряжение и начинает расти сила тока.
- 2. Перед отрывом капли металла от электрода сопротивление, а с ним и напряжение, начинают быстро расти. Сварочный ток при этом падает сравнительно медленно по причине индуктивности цепи источника питания.
- 3. Зажигание дуги выполняется после отрыва капли с конца электрода при высоком напряжении. Из-за этого часть жидкого металла разорвавшейся перемычки испаряется взрывообразно, не успев попасть в сварочную ванну. Это и есть причина образования брызг. Предотвратить этот процесс можно только противодействуя росту тока.
Сварка короткой дугой – отличный инструмент для работы с тонколистовыми металлами, но она не позволяет получать качественные швы при соединении деталей из материалов, чувствительных к теплу (оцинкованная или высокопрочная сталь). В первом случае из-за температурного воздействия возможно испарение защитного цинкового покрытия, во втором – потеря сталью своих прочностных качеств.
Варианты усовершенствования сварки короткой дугой
Главной проблемой сварки на короткой дуге является ее высокое тепловложение при повторном зажигании после короткого замыкания. Попытки изменить эту ситуацию предпринимались. В 80-е годы предлагалось снижать ток перед разрывом перемычки из расплавленного металла, возникающего при переходе капли с электрода в сварочную ванну, а после этого подавать высокий импульс напряжения для облегчения зажигания дуги. В результате действительно снижалось разбрызгивание, но существенно повлиять на тепловложение не удавалось.
Еще одной попыткой стало использование модифицированной короткой дуги с адаптивной системой регулирования. В этом случае была реализована технология прерывистой подачи проволоки. В момент короткого замыкания она оттягивалась назад и перемычка расплавленного металла разрывалась. Такой подход позволял уменьшить длительность короткого замыкания и разбрызгивание металла.
Недостаток — сложность самого процесса. Для воплощения на практике понадобился двухтактный привод с двумя двигателями подачи проволоки. В результате подобная технология стала возможной только для роботизированной или автоматической сварки.
Технология EWM coldArc – оптимальное решение для сварки тонколистовых металлов
В технологии coldArc определяющим фактором является цикличное изменение напряжения в процессе сварки короткой дугой. В зависимости от его значения корректируется сила тока.
Схема процесса сварки модифицированной короткой дугой
Своевременное реагирование на изменение напряжения выполняется с помощью высокодинамичной регулировки мгновенных значений. Мягкое зажигание без разбрызгивания возможно благодаря цифровому процессу обработки сигналов, который применяется в технике EWM. Он позволяет снизить силу тока и энергию дуги всего за одну микросекунду до ее зажигания.
Изменения силы сварочного тока, изображенные на рисунке выше, наглядно демонстрируют эффективность технологии coldArc. Очевидно, что после повторного зажигания дуги этот параметр кратковременно увеличивается. На схематичном изображении видна характерная ступенька в зоне третьей фазы, которая называется импульсом расплавления.
На конце электрода формируется расплавленный купол после каждого короткого замыкания, а сам процесс перехода электродного металла в сварочную ванну осуществляется равномерно. В результате появляется возможность использовать низкую силу тока в фазах между короткими замыканиями.
Технология coldArc подразумевает регулирование модифицированной короткой дуги только в источнике энергии без вмешательства в механическую часть устройства для подачи проволоки. Соответственно, можно использовать обычные сварочные горелки, а всю работу выполнять вручную.
При применении технологии coldArc существенно снижается пик мощности при повторном зажигании дуги и уменьшается тепловложение на этапе расплавления электродного металла. Благодаря таким особенностям она может использоваться там, где невозможно применение обычной сварки короткой дугой.
Так, уже сегодня в автомобилестроении востребованы металлы толщиной до 0,2 мм. При использовании стандартной MIG/MAG сварки в этом случае уже не получить качественные швы. Для таких условий полуавтоматы EWM с технологией coldArc незаменимы.
Заключение
При сварке заготовок из тонколистового металла многое зависит от используемого оборудования. Технология coldArc позволяют качественно выполнять работы такого вида.