Технология сварки модифицированной короткой дугой - новые возможности в сварке корневых проходов сва
Развитие цифровых технологий в области источников сварочного тока открывает новые пути развития технологии сварки. В настоящее время управление сварочным аппаратом все более и более основывается на электронных компонентах. Цифровые системы улучшают время реакции на параметры сварки. Это одна из причин появления на рынке новых, модифицированных сварочных технологий. В области MIG / MAG сварки новые формы волн тока и напряжения, а также контролируемый режим короткого замыкания дают возможность создания технологии сварки короткой дугой без брызг с капельным переносом. Наиболее серьезная проблема сварки корня шва заключается в разбрызгивании и трудности контроля проплавления.
Kemppi FastROOT ™ - это новая технология сварки модифицированной короткой дугой. Технология основана на цифровом контроле параметров дуги – сварочного тока и напряжения. FastROOT ™ - это технология MIG / MAG сварки корня шва и тонколистового металла, применима для сварки малоуглеродистых и легированных сталей, облегчает и ускоряет работу сварщика. Сварка может производиться во всех пространственных положениях, с хорошим проплавлением и при практически полном отсутствии брызг. Технология FastROOT ™ обеспечивает лучшее качество шва, чем при TIG сварке, при значительно более высокой производительности.
В современном сварочном производстве наблюдается растущий интерес к развитию технологии сварки корня шва и тонкого металла. Идет интенсивный поиск способов улучшения производительности и качества сварки, так как обычные методы TIG , MMA и MIG / MAG сварки не являются специальной технологией сварки корневого прохода шва. Существуют сварочные аппараты, использующие модифицированные MIG / MAG технологии для сварки корневого прохода, но даже они имеют серьезные ограничения. Компания Kemppi разработала технологию FastROOT ™, учитывая потребности сварочной промышленности. Это большой шаг в развитии оборудования и технологии сварочного производства.
Корень шва является первым проходом при сварке в несколько проходов. Усилением корня шва называют выпуклость со стороны корня, при сварке односторонней разделки. ( Рис . 1 ).
Рис. 1 Корень шва является первым, или самым нижним, проходом при сварке в несколько проходов.
Корневые швы свариваются с применением различных сварочных технологий с учетом индивидуальных требований каждой ситуации. MIG / MAG сварка корневого прохода производится с использованием цельнометаллической или порошковой проволоки. При сварке короткой дугой или импульсной сварке, особенно нержавеющих сталей, главными проблемами являются разбрызгивание и нестабильность сварочной дуги. Обычной MIG / MAG сваркой корневой шов неповоротного соединения нельзя сварить без брызг. Проблемы часто возникают в потолочном и нижнем положении.
Недостаточное проплавление может привести к непровару корня шва. Причиной непровара может стать недостаточная мощность сварки, очень большой сварочный ток или длина дуги, завышенная или недостаточная скорость сварки или неправильное положение горелки. Также причинами непровара могут быть недостаточный зазор, завышенное притупление или ошибка в техпроцессе. Этих ошибок в каждом случае можно избежать путем корректирования скорости подачи проволоки/сварочного тока, напряжения дуги, скорости сварки, а также используя более крутой толкающий угол горелки, если возможно. Разбрызгивание при сварке корневого прохода должно быть сведено к минимуму, особенно при сварке труб. Это снижает необходимость последующей зачистки шва и околошовной зоны, а также снижает риск брака сварки. Брызги снижают коррозионную стойкость металла внутренней поверхности труб, и даже могут препятствовать потоку жидкости по трубе.
Технология FastROOT ™ основана на цифровом контроле параметров на выходе сварочного аппарата – сварочного тока и напряжения. Электроника отслеживает короткие замыкания и контролирует точное время перехода капли металла с конца проволоки в сварочную ванну. Это технология сварки модифицированной короткой дугой.
Принцип работы технологии FastROOT ™ основан на разделении цикла сварки на два разных периода. Это период короткого замыкания и период горения дуги, чередующиеся между собой (Рис. 2). FastROOT ™ - это процесс сварки модифицированной короткой дугой, принципиально отличный от импульсной сварки.
В период короткого замыкания поступающая проволока замыкается накоротко на сварочную ванну, ток резко увеличивается и остается на заданном уровне. В начале периода короткого замыкания есть короткий резкий скачок сварочного тока в момент контакта кончика проволоки со сварочной ванной.
В течение периода короткого замыкания резкий скачок тока до заданного уровня завершается так называемой отщепляющей силой, которая отделяет каплю металла с кончика сварочной проволоки. Плавное отделение капли обеспечивается медленным уменьшением сварочного тока. В момент переноса капли в сварочную ванну начинается второй период роста тока, и происходит зажигание дуги. Управление процессом точно показывает момент отделения капли и зажигания дуги. Точный контроль времени роста и снижения тока гарантирует отсутствие брызг при переходе от короткого замыкания к горению дуги.
В период горения дуги формируется сварочная ванна и обеспечивается необходимое проплавление корня шва. Эти два периода роста тока следуют друг за другом, в конце каждого из них ток устанавливается и держится на заданном значении. Точно выставленная и удерживаемая базовая сила тока гарантирует перенос каждой следующей капли в течение периода короткого замыкания.
Интенсивный и точный контроль сварочного тока в сочетании с точной формой волны в процессе сварки обеспечивают бесперебойное отделение капель и их перенос в сварочную ванну практически без брызг. Это гарантирует стабильность дуги и простоту управления процессом сварки.
Рис. 2 График сварочного тока в процессе сварки FastROOT ™. Капля металла с кончика проволоки переносится в сварочную ванну. Чередуются периоды короткого замыкания и горения дуги.
Сварочный аппарат Kemppi FastMIG позволяет сварщику регулировать скорость подачи проволоки, уровень базовой силы тока и значение второго импульса тока (значение формирующего импульса FPu ). Рис. 3 показывает влияние роста базовой силы тока на формирование корневого прохода при сварке нержавеющей стали. Рис. 4 показывает влияние формирующего импульса на форму корневого прохода.
Рис. 3 Влияние базовой силы тока на сварное соединение. Сила тока указана в амперах.
Рис. 4 Влияние формирующего импульса на сварное соединение. Показания указанны в условных единицах, которые регулируются и отображаются на дисплее сварочного аппарата FastMIG
Наиболее важным моментом в технике сварки является удержание дуги на верхушке сварочной ванны, нельзя смещать дугу к краю. (Рис. 5). Сварочная проволока может проткнуть сварочную ванну насквозь и вызвать брызги со стороны корня шва. Дуга должна удерживаться над центром сварочной ванны в течение колебаний. Сварщик не должен задерживать дугу на сторонах разделки при колебательном движении, а также не делать слишком широкие колебания. Нужно держать максимальную скорость сварки. Частота колебаний выше, чем при обычной сварке короткой дугой сверху вниз. Технология FastROOT ™ позволяет также выполнение сварки без колебаний. Это увеличивает скорость сварки, но поверхность сварного шва не будет иметь такую же гладкую форму, как у шва, сваренного с колебаниями.
Рис. 5 Техника сварки корневого шва
Технология FastROOT ™ была разработана в основном для сварки корневого прохода шва, но также может использоваться для сварки тонкого металла. Наиболее общими свариваемыми материалами являются малоуглеродистые и нержавеющие стали. На Рис.6 перечислены синергетические кривые, включенные в стандартную поставку сварочного аппарата FastMIG . Кроме того, возможна разработка специальных кривых на заказ для различных производственных потребностей. Первые кривые, сделанные на заказ, были разработаны для нержавеющих сталей EN 10088 1.4539 -904 L и EN 10088 1.4464 – 22% Cr . Также есть синергетические кривые для сварки порошковой проволокой, сварки сталей с высоким содержанием никеля, а также для сварки-пайки проволокой CuSi 3. Кроме того, есть кривые для сварки нержавейки, разработанные для сварки в различных газовых смесях.