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.

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.