Импульсная сварка: устройство сварочного аппарата, применение и принцип действия

Особенности импульсной сварки

Этому виду сварки под силу соединение таких капризных металлов как сплавы меди, сталь и многие другие цветные сплавы, в том числе алюминиевые. Импульсная сварка отлично справляется со сложными стыковыми швами при соединении металлических заготовок с толстыми краями.

Исторически импульсная сварка была изобретена и разработана в качестве конкурентного метода электродуговой технологии, у которой имеются определенные недостатки с точки зрения производительности и качества сварочного шва.

Суть процесса

стыковая сварка
Принцип импульсной сварки.

Если коротко, то это процесс последовательного расплавления металла заготовки в определенных точках со следующим этапом в виде покрытия.

Главный элемент данного процесса – так называемая дежурная дуга невысокой мощности, которая продолжает работать в остановках между повторяющимися импульсами и передает импульсный ток лишь частично.

Эта дуга практически не влияет на металл между импульсами, она отлично и устойчиво горит в пространстве. Второе состояние этой же дуги – импульсное, которое плавит металл в точках приложения.

Соотношение токов от дуги в разном состоянии – импульсном и дежурном должно быть правильным, что может ускорить сварку и повысить качество шва.

Возможности классической дуговой сварки в среде защитных газов сильно расширяются, если металл плавится под воздействием импульсной дуги.

Главная ее особенность – специальный режим включения и выключения дуги, которая обусловлена программой в зависимости от природы металлов соединяемых заготовок, толщины их кромок и положения швов в пространстве.

Короткие импульсы производятся за счет энергии специального аккумулятора, который предварительно заряжается от электрической цепи. Главная технологическая особенность и преимущество метода – способность импульсной сварки формировать неразъемные соединения металлов с абсолютно разным составом.

Оборудование для импульсной сварки требуется особое – это особый специализированный –  импульсный сварочный аппарат с определенными расходными материалами. Импульсный аппарат генерирует дозированные сварочные импульсы.

Расходными материалами являются разного рода электроды – плавящиеся и неплавящиеся.

В состав импульсного сварочника входят следующие элементы:

  • выпрямитель низкочастотного характера;
  • еще один выпрямитель высокочастотного характера;
  • устройство сварочного инвертора;
  • трансформатор;
  • электронный блок управления – плато;
  • рабочие шунты.

электросхема аппарата
Электрическая схема устройства импульсной сварки.

Два способа импульсной сварки определяются выбором и использованием электродов:

  • с применением электродов неплавящегося вида;
  • с применением плавящихся электродов с устранением недостатка процесса в виде разбрызгивания капель расплавленного металла.

Так или иначе это контролируемый повторяющийся процесс переноса расплавленного металла расходника в защитной среде газа.

Вот как это происходит:

  • Капля расплавленного металла проволоки расходника отделяется и перемещается на заготовку под воздействием мощного импульса.
  • Сразу же после этого сила сварочного тока падает до уровня, который может лишь поддерживать дугу – дуга становится «дежурной», малой мощности.
  • Мгновенно начинается процесс остывания металла в сварочной ванне.
  • Начинается точное повторение такого же цикла переноса капли под импульсом, с падением тока, остываем и т.д.

С точки зрения электрической составляющей процесса импульсной сварки в аппарате применяется трансформация сетевого напряжения в выпрямленное постоянное, после чего оно превращается в напряжение с высокой частотой.

Технические параметры и принцип действия импульсных инверторов

Прогрессивная технология позволила разработать импульсный сварочный аппарат, который обладает рядом преимуществ перед устаревшими и тяжёлыми понижающими трансформаторами. К ним относятся следующие достоинства:

  • малый потребляемый ток из электрических сетей общего пользования;
  • высокая помехозащищённость;
  • небольшой вес;
  • простота настроек;
  • высокое качество сварного шва;
  • стабильные выходные параметры;
  • высокая универсальность;
  • большой коэффициент полезного действия.

Все эти условия позволили сварочным инверторам завоевать большую популярность. Кроме того, ими довольно просто работать, они не создают помех и скачков напряжения в электрических сетях. Относительно высокая стоимость полностью себя оправдывает качеством работ и широким спектром настроек. Современная полупроводниковая элементная база является гарантией стабильной и безупречной работы даже при нестабильном входном напряжении. Дополнительные функции форсажа дуги, быстрого подъёма стартового напряжения и антизалипания электродов делают работу весьма комфортной. Информативный дисплей даёт возможность контролировать режимы работы, а встроенная память позволяет запоминать режимы сварки.
Популярный инверторный сварочный аппарат
Принцип действия сварочного инвертора заключается в преобразовании низкочастотного переменного напряжения в высокочастотное импульсное напряжение. Такой сварочный аппарат состоит из следующих основных узлов:

  • сетевой выпрямитель с фильтром;
  • инвертор, преобразующий постоянный ток в высокочастотный переменный;
  • высокочастотный трансформатор;
  • выходной выпрямитель;
  • дроссель.
Читайте также:  Светофильтры для сварочных масок: какие бывают

Важно помнить, что сварочный инвертор является источником повышенной опасности, поэтому обращаться с ним следует взвешенно и осторожно.

При покупке следует обращать внимание на определённые свойства этой интеллектуальной техники, к важным техническим параметрам которой относятся:

  • индикация сети и запуска системы охлаждения перед началом работы, иначе силовые полупроводниковые элементы выйдут из строя;
  • диапазон температур, при которых прибор может работать, обычно от -10 оС до +40 оС;
  • пределы входного, переменного напряжения — от 170 В до 260 В;
  • паспортный сварочный ток на большинстве изделий — от 20 до 180 ампер;
  • длительность работы при максимальном токе;
  • показатели импульсного тока;
  • плавная регулировка мощности сварки;
  • наличие функции форсажа дуги, стабилизация дуговой сварки особенно важна на вертикальных швах;
  • функция увеличения тока при начале работы, называемая горячим стартом;
  • отключение при коротком замыкании, препятствующее залипанию электрода.

Как работает импульсная сварка TIG

сварка-тиг.jpg

Аргонодуговые сварочные аппараты с функцией импульсного нагрева работают по тому же принципу: в цикле прохождения одного импульса металл разогревается (максимальный ток) и остывает (на токе паузы).
Импульсный режим настраивается в зависимости от толщины свариваемых металлов. Чем чаще подаётся пиковый ток, тем более концентрированной будет дуга. Это уменьшит и размер отдельных чешуек, образующих линию шва.
Обратное действие приводит к следующему: снижение частоты импульсов сварочного аппарата позволяет лучше контролировать состояние сварочной ванны (что актуально для новичков). Кроме того, понижение частоты оказывается полезным при работе импульсной сваркой в неудобных положениях.

Применение импульсного режима в оборудовании TIG

INTIG-PULSE.jpg

Кроме общих плюсов, перечисленных в разделе с полуавтоматами, можно выделить следующие особенности:

  • Сваривание в импульсном режиме позволяет лучше контролировать состояние зоны расплава в сравнении с обычной TIG–сваркой.
  • Скорость процесса оказывается выше, проплавление лучше, деформации прилегающих зон сводятся к минимуму, а сам шов получается более аккуратным.
  • Функция используется для соединения тонколистовых металлов и сплавов, в том числе нержавейки, где требуется снизить до возможного минимума тепловложения от сварочной дуги.
  • На высоких частотах TIG–дуга становится концентрированней и точнее, что улучшает и облегчает сварочный процесс.

В процессе сваривания легированных сталей образующийся шов приобретает дополнительную устойчивость к коррозии за счёт образования микрокристаллической структуры.

В каких случаях рекомендована импульсная сварка

Метод предназначен для следующих вариантов работы:

  • Соединение металлов и сплавов разной толщины (толстый–тонкий).
  • Сварка в разных пространственных положениях.
  • Выполнение сварочных швов с улучшенными характеристиками.
  • Работа с разными сплавами, в том числе алюминиевыми.
  • Сваривание тонколистовых металлов.
  • Формирование равномерных угловых швов и соединений сложной конфигурации.

Всё это может выполнить сварочный аппарат с импульсным режимом. Для стандартных настроек или обычного оборудования такой уровень просто не достижим, поэтому решайте сами, какого качества соединение нужно именно вам.

Технические нюансы

До начала работы приёмник энергии нужно подключить к сети электропитания, чтобы зарядить его до нужного уровня. Сама импульсная сварка занимает совсем немного времени, так как используется энергия, имеющаяся в запасе в приемнике. Такую сварку вполне можно выполнить своими руками, она совсем не сверхсложная.

При этом способе отлично контролируется и минимизируется малоприятное явление в виде разбрызгивания капель расплавленного металла. Имеется прекрасная возможность производить сварочные швы высокого качества практически в домашних условиях.

Швы формируются вследствие расплавления отдельных порций металла с последующим покрытием.

Важнейший момент – правильное выставление режима импульсной и дежурной дуги. Если режим верный, процесс пройдет быстро, правильно и, самое главное, безопасно, без всяких кратеров в ответственных стыковых участках.

схема импульсной сварки
Импульсная сварка на постоянном токе

Жесткость режима является технологической особенностью данного метода. Все дело в длительности импульса. Если его поменять, изменятся все параметры сварки.

Читайте также:  Какой лучше выбрать сварочный полуавтомат для сварки: топ-рейтинг самых бюджетных устройств инверторного типа на выбор - обзор моделей

Одно из важных преимуществ – возможность контролировать и минимизировать кристаллизацию металла. Можно изменять форму сварочной ванны. Дополнительно можно контролировать и снижать риск деформации сварочного шва.

Данный метод часто применяется для соединения металла с толщиной краев свыше 3-х мм.

Выбор сварочного аппарата

Когда необходимо надёжное оборудование и произведён анализ технических характеристик, останавливать выбор следует на лучшем и соответствующем вашим финансовым возможностям агрегате. Важным является наличие сервисных центров, ремонтирующих выбранную модель, а также наличие запасных частей. В ряде случаев вашей модели придётся работать в достаточно экстремальных условиях: при холодной или слишком жаркой температуре окружающей среды. Поэтому мнение специалистов о данном аппарате придаст уверенности в правильном выборе.

По возможности следует выбирать полупроводниковую элементную базу от проверенных производителей, поскольку именно от неё зависит долгая служба устройства.

При выборе импульсного инвертора нужно понимать, для каких именно работ он вам нужен, потому что от этого зависят критерии оценки и степень эффективности эксплуатации. Мы постараемся описать общие характеристики сварочных аппаратов, а именно:

  • стоимость, в зависимости от модели в диапазоне от 9 100 до 118 000 рублей;
  • вес аппарата и его мобильность;
  • комплектность поставки, наличие ремня, надёжного держателя электродов, простейшей сварочной маски и кейса для переноски;
  • рабочее напряжение, некоторые модели позволяют разжигать дугу при входном напряжении 150 В и устойчиво работают при 260 В;
  • лёгкость розжига дуги в широком диапазоне напряжений и при сварке различных материалов;
  • фиксированная или плавная регулировка;
  • высокая мощность;
  • форсирование дуги;
  • отсутствие залипаний на электроде;
  • продолжительность работы при максимальной нагрузке и время охлаждения;
  • надёжные компоненты и ремонтопригодность;
  • допустимая длина сварочного кабеля;
  • характеристики и виды импульсных режимов;
  • наличие памяти сварочных режимов;
  • эффективная туннельная вентиляция;
  • габариты.

Схема сварочного импульсного аппарата

Очень важно также убедиться в электробезопасности аппарата и наличии систем защиты.

Соблюсти выполнение всех требований не удастся, но большинство этих технических характеристик в современных сварочных агрегатах присутствует. В случае возникновения дополнительных вопросов следует обратиться к профессиональным консультантам или опытным сварщикам, которые посоветуют, как сделать правильный выбор и где обучиться процессу сварки. Необходимо рассмотреть характеристики конкретных моделей, которые широко представлены в торговых сетях.

Классификация видов

Импульсная сварка подразделяется на четыре вида:

  • конденсаторная
    с применением аппаратов с огромным диапазоном силы тока. Отлично подходит для сварки алюминиевых деталей;
  • аккумуляторная
    в которой используются устройства с щелочными аккумуляторами, отлично справляются с замыканиями в сети;
  • инерционная
    с использованием кинетической энергии мощного маховика;
  • электромагнитная
    с получением механической энергии с помощью магнитного поля. Элементы крепятся магнитными силами в сочетании с высоким давлением.

Алгоритм действий

Это один из самых лучших видов сварки в целом. Нет никакого разбрызгивания, не формируются несплавления, варить можно в любом положении, очень экономно расходуются электроды. Швы формируются исключительно качественными без каких-либо прожогов.

как устроена конденсаторная сварка
Схема конденсаторной сварки.

Принцип действия сварочного инвертора в сочетании с импульсной технологией следующий: перенос металла электрода в сварочную ванну с одновременным регулированием тока.

Все начинается с формирования капли металла на конце электрода, которая при повышении тока попадает в сварочную ванну. Теперь этот горячий момент должен смениться холодным этапом с остыванием металла. Так может происходить много раз.

Проволока электрода должна быть хорошо разогрета. Это особенно важно при низких значениях тока.

Импульсный сварочный аппарат является чрезвычайно универсальным устройством: его можно применять в том числе и в газовой среде, для соединения металлических деталей самой разной толщины и конфигурации.

Эти аппараты очень удобны в работе с понятными регулировками для грамотной и тонкой настройки. Обычно они снабжены неплохим программным сопровождением, что делает их еще более эффективными по всем критериям.

Как работает полуавтоматическое оборудование MIG в режиме импульсной сварки

Благодаря рабочим характеристикам широкое распространение получила импульсная сварка полуавтоматом в системе защитных газов. В данном случае в момент прохождения импульса высокой частоты с одновременным пикообразным увеличением силы тока от присадочной сварочной проволоки отделяется микрокапля металла и переносится в зону сварочного шва. Такой бесконтактный перенос позволяет:

  • Исключить прямое соприкосновение свариваемого металла с присадочным материалом (чтобы не допустить короткого замыкания).
  • Свести к нулю перегрев зоны сварки.
  • Снизить образование брызг в результате понижения температуры нагрева в момент отрыва капли.
  • Исключить варианты с прожигом изделия.
  • Увеличить производительность.
  • Обеспечить чистоту образования шва.
Читайте также:  Ручные клещи для контактной сварки своими руками

Импульсный аппарат для сварки точечно размещает металл по определенной траектории. Иными словами, каждый импульс аппарата позволяет перейти в расплав одной капле.
В процессе импульсной сварки полуавтоматом MIG в межимпульсный период величина силы тока уменьшается, благодаря чему свариваемые поверхности остывают. Таким образом, прилегающие к сварочной ванне участки не испытывают влияния структурных изменений, связанных с разогревом. Это идеальные условия для применения сварочных импульсных аппаратов для соединения листовых, в том числе тонкостенных, металлов и сплавов.

сварка-MIG.jpg

Какие плюсы у импульсной сварки полуавтоматом

  • Дымообразование и разбрызгивание сводятся к минимуму. В процессе работы аппарата в сварочную ванну попадает только металл от присадочной проволоки. Такая схема образования неразъёмного соединения в разы увеличивает однородность и прочностные характеристики шва.
  • Метод позволяет сократить или снизить до нуля время, необходимое на доработку сварного соединения.
  • MIG–сварка ведётся с экономным расходованием присадочного материала (напоминаем, тратится капля на импульс).
  • В режиме подачи кратковременных импульсов ширина сварочной ванны уже, а провар глубже, что способствует образованию лучшего по качеству соединения.
  • Разогрев ванны контролируется в автоматическом режиме. Как только капля металла соскальзывает с проволоки, нагрев прекращается, возобновляясь со следующим импульсом. Такая оригинальная и простая в исполнении схема позволяет исключить деформацию металлов во время сварочного процесса.
  • Контролируемая в течение импульсного режима подача температуры даёт возможность обеспечить стабильный сварочный цикл с получением равномерного шва правильной формы (соответствующего структуре соединяемых металлов).

Самое приятное то, что импульсный сварочный аппарат могут использовать даже сварщики без многолетнего опыта. Работа оборудования при минимальных навыках мастера практически гарантирует получение добротного шва.

Эксплуатационные ограничения

Если предполагается варить низкоуглеродистые или низколегированные стали, то использовать импульсное оборудование нецелесообразно.
Помним, что в процессе переноса капли значение тока снижается и температура падает, а затем снова возрастает в момент прохождения следующего импульса. Такие тонкие настройки совершенно ни к чему во время сварки указанных сталей. Разумеется, такой режим им не навредит, а снижение разбрызгивания и дымообразования даже пойдёт на пользу, но, в общем и целом, стали низких марок прекрасно сплавляются и обычными сварочниками.

Главные достоинства метода

Преимущества импульсной сварки:

  • Первым делом это великолепное качество сварочного шва. Сразу же заметим, что импульсные устройства – вещи весьма недешевые. Но они того стоят и обязательно окупят все затраты в будущем.
  • Импульс варит все: от стали до алюминия.
  • Нужен минимум дополнительных инструментов и расходных материалов.
  • Нет разбрызгивания металла.
  • Не бывает прожогов и несплавлений.
  • Возможность контролировать дугу.
  • Отличная возможность управлять процессом переноса металла.
  • Экономный расход материалов, в том числе сварочной проволоки и электродов.
  • Легкая чистка шва в конце.
  • Легкость для исполнения даже новичками.

подключение сварочного аппарата
Чертеж устройства импульсной сварки.

На сегодняшний день у данного метода есть лишь один конкурент по популярности и эффективности – это сварка полуавтоматом. Она отличается высокой производительностью и, что немаловажно, непрерывностью процесса.

Но серьезным недостатком является разбрызгивание металла, при котором теряется до 30% материала. Кроме потерь, эти брызги нужно чистить после сварки, что очень непросто и портит внешний вид сварочного шва. Сварка импульсом исключает такую беду.

Главная область применения метода – монтаж трубопроводов самого ответственного вида, где особенно важны прочность шва с крепко сформированным обратным валиком без финишной зачистки.

Недостатков у этого метода всего два:

  • он не годится для больших сварочных площадей;
  • всегда нужно серьезное охлаждение индуктора.

Микроимпульсная сварка

Представьте себе, этот метод нашел отдельное и очень широкое применение в стоматологии – протезировании зубов. Речь о микросварке с использованием титана в виде тонких листов. Специальный микроимпульсный аппарат способен сваривать дентальные сплавы, в том числе титановые.

Качество таких швов нисколько не уступает лазерному стоматологическому аппарату, зато стоимость его значительно ниже. По этой причине они весьма популярны в небольших стоматологических клиниках.

Источники

  • https://tutsvarka.ru/vidy/impulsnaya-svarka
  • https://electrod.biz/apparat/vid-svarki/impulsnyiy-svarochnyiy-invertor.html
  • https://store.fubag.ru/tips/stoit-li-brat-impulsnyy-svarochnyy-apparat/

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию