выполненные проекты ✧ онлайн-каталоги ✧ фотографии ✧ интернет-магазин svarinstrument.ru

Главная / Библиотека / Технологии / Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG) / EWM-forceArc® – сварка с глубоким проваром за счет короткой сжатой дуги

EWM-forceArc® – сварка с глубоким проваром за счет короткой сжатой дуги

EWM-forceArc®

Форсированная дуга с глубоким проплавлением, стабильной направленностью в режиме струйного переноса.

Применение: низкоуглеродистые, низколегированные и высоколегированные стали, а также высокопрочные сорта стали больших толщин.

EWM-forceArc®

Меньший угол раскрытия шва - меньше слоев

высокая экономичность
уменьшение затрат на механическую обработку
меньшее количество слоев
снижение расхода сварочной проволоки и защитного газа
увеличение производительности
уверенное проплавление на больших толщинах материала

Надежный захват корня шва при идеальной геометрии шва

более глубокое проплавление по сравнению со струйной дугой, позволяющее уменьшить катет шва
разный угол наклона горелки
изменение угла наклона горелки не влияет на глубину проплавления

Экономичная сварка. Снижение затрат

реализация процесса благодаря высокодинамичному инвертору
применение на различных материалах и сварочных газах
гладкая поверхность шва при сохранении высокого качества
экономия на последующей обработке шва

Минимизация возникновения подрезов при сварке

высокое качество шва, например, на тавровых соединениях
вогнутый шов оптмальный по геометрии
особенно предпочтительно, например, при динамично нагруженных конструкциях

Небольшие зоны термического влияния за счет короткой, концентрированной дуги с концентрированным выделением тепла

уменьшение деформация материала благодаря меньшему распространению тепла
снижение температуры промежуточных слоев и минимизация изменения структуры материала
особенно предпочтительно, например, при сварке
снижение деформации на угловых швах

Стабильная направленность дуги

сварка в узкую разделку
отсутствие эффекта магнитного дутья при вылете проволоки до 40 мм.
быстрые изменения параметров сварки при сварке изделий с малым углом раскрытия расстояния от сопла до шва.

Сварка со струйным переносом металла очень часто используется на практике когда необходимо добиться высокой производительности. Струйный перенос металла возникает при сварке плавящимся электродом на высоких токах в среде защитных газов. В качестве защитного газа при этом как правило выступают инертные газы, либо смесь газов на основе аргона, с содержанием аргона не менее 50%.

В 80-х годах в стандарте DIN 1910-4 было следующее определение струйного переноса: "Переход металла в сварочную ванну, микроскопическими каплями без возникновения коротких замыканий". При многих преимуществах струйного переноса применение его на практика иногда вызывает определенные трудности. В частности, вследствие относительно большой сварочной дуги она сильно подвержена магнитному дутью, из-за чего может сильно отклоняться (рис. 1). Как следствие отклонения дуги могут возникать подрезы или несплавления свариваемых кромок.

Струйная дуга в смеси аргона и кислорода

Рис. 1. Струйная дуга в смеси аргона и кислорода

Кроме того, при сварке на больших мощностях тока и струйном переносе происходит потеря легирующих элементов. Решение этих проблем Ганс-Ульрих Помазка, один из пионеров в области сварки в среде защитного газа, видел в ограничении длины сварочной дуги. "Короткая и ровная струйная дуга" достигалась при значительно более низком напряжении и поэтому сопровождалась короткими замыканий. При этом продолжительность коротких замыканий была незначительна, а возрастание тока очень мало. Сварка на такой дуге не сопровождалась образованием большого количества брызг, было лишь легкое распыление мельчайших капелек, которые не приваривались к поверхности металла. Такая сварка сопровождалась незначительным шумом в виде потрескивания. На графике. 2 показана зависимость тока и напряжения во время сварки «короткой дугой».

Временная зависимость тока и напряжения при сварке на короткой дуге

График. 2. Временная зависимость тока и напряжения при сварке на короткой дуге

Такой вид реализуется очень быстро, поэтому определение cтруйной дуги в стандарте DIN 1910-4 было изменено: "Струйный перенос это переход металла в сварочную ванну, микроскопическими каплями практически без короткого замыкания". Еще большее укорачивание сварочной дуги за счет снижения напряжения в 80-е годы было невозможно из-за возникновения длительных фаз короткого замыкания и усиленного разбрызгивания. Только при появлении инверторной техники и высокоскоростных систем управления стала возможна сварка на очень короткой дуге с продолжительными фазами короткого замыкания. При зажигании сварочной дуги ток аппаратурно очень быстро снижают до запрограммированного значения напряжения. Как результат значительно уменьшаются площади участков короткого замыкания, а разбрызгивание ограничивается. Далее описана электрическая дуга, полученная в результате исследований компании EWM и названная в честь этого EWM-forceArc.

Снимок сделан на высокоскоростной камере

Рис. 3. Снимок сделан на высокоскоростной камере

Усовершенствованная сварочная дуга

При дальнейшем снижении напряжения сварочной дуги длина ее будет сокращаться и дальше. На рис. 3, представлен кадр из пленки, снятой на высокоскоростную камеру из которого видно, что при дальнейшем снижении напряжения электрической дуги она горит в мульде возникающей под действием давления плазмы. Переход металла в сварочный шов происходит мелкокапельным способом, капли следуют друг за другом. Конечно, при таком способе перехода капли будут выстраиваться в цепочку друг за другом образуя иногда кратковременное короткое замыкание, которое, без вмешательства в процесс электроники будет приводить привести к усиленному разбрызгиванию. На примере цикла короткого замыкания можно понять, как изменяется сила тока и напряжения при длительном коротком замыкании, так как этот пример является наиболее наглядным. При касании капли к расплавленному металлу сначала происходит падение напряжения (график. 4), т.к. сопротивление металла меньше, чем сопротивление электрической дуги. Только после этого, как видно из графика, ток начинает расти и достигает тока короткого замыкания. При новой усовершенствованной cтруйной дуге аппаратурно будет снижаться нежелательное возрастание энергии (ток х напряжение х время), которое при зажигании дуги может вести к сильному разбрызгиванию.

Фазы короткой дуги

График. 4. Фазы короткой дуги:
a) короткое замыкание,
b) и c) переход металла,
d) зажигание

При использовании традиционных источников питания сварочной дуги невозможно быстро уменьшить ток, т.к. индуктивность таких источников не позволяет быстро регулировать силу сварочного ток из-за большой массы трансформатора и дросселя. Инверторные источники тока не имеют такого недостатка, поскольку их индуктивность регулируется электронной системой. При коротком замыкании в инверторе ее можно полностью отключить, поэтому нужно учитывать только индуктивность сварочных кабелей. В инверторе падение и рост тока в процессе короткого замыкания и при зажигании сварочной дуги можно быстро регулировать. В результате этого при сварке наблюдается очень незначительное разбрызгивание. В качестве параметров для управления процессом регулировки используют рост и провал напряжения. Для этого требуется постоянно измерять напряжение и реагировать на каждое его изменение (высокодинамичная регулировка мгновенных значений). На примере сварочной дуги EWM-forceArc, на графике. 5 показано, как при переходе расплавленного металла в сварочную ванну с короткими замыканиями можно получить изменение напряжения и тока без значительного разбрызгивания. Быстрая регулировка процесса инвертором позволяет производить сварку с большим вылетом сварочной проволоки. Это дает значительное преимущество инвертору с функцией EWM-forceArc при сварке в труднодоступных местах, где невозможно обеспечить короткий вылет электродной проволоки, но при этом необходимо обеспечить достаточную газовую защиту за счет увеличенного расхода защитного газа.

Изменение тока и напряжения при сварке EWM-forceArc

График. 5. Изменение тока и напряжения при сварке EWM-forceArc

Достоинства короткой струйной дуги

Сварочная дуга EWM-forceArc используется в верхнем диапазоне мощности. По сравнению со стандартной cтруйной дугой дуга EWM-forceArc имеет следующие преимущества:

высокая проплавляющая способность за счет исключительно сильного давления плазмы в сварочной дуге,
удобство использования при ручной сварке благодаря низкой подверженности короткой дуги магнитному дутью,
отсутствие подрезов, отсутствие несплавлений сварочных кромок благодаря короткой дуге,
высокая скорость сварки, экономия сварочных материалов за счет возможности применения разделок с меньшими углами раскрытия кромок,
небольшая зона термического нагрева и небольшое коробление благодаря ограниченному нагреву.

Поперечные шлифы

Рис. 6. Поперечные шлифы: сварка проведена в положении РВ; слева: с использованием технологии EWM-forceArc, справа: с использованием стандартной струйной дуги

Лучшие характеристики проплавления рассматриваются как преимущество при охвате корня шва, прежде всего, в узких и тонких швах. На рис. 6 показаны шлифы угловых швов, полученных с использованием стандартной струйной дуги и дуги EWM-forceArc. На шлифах отчетливо видно, что при использовании дуги forceArc проплавление в области корня уже и гораздо глубже.

Оборудование

Для реализации сварочной дуги EWM-forceArc используются источники питания нового поколения. Управление мгновенными значениями может быть реализована только в инверторных источниках питания с цифровыми системами регистрации измерений. На рис. 7 сварочная установка серии Phoehix, которая разработана специально для сварки с использованием технологии EWM-forceArc. Также можно использовать эту установку для импульсной MIG/MAG сварки, стандартной MIG/MAG сварки, аргонодуговой TIG сварки неплавящимся электродом, ручной дуговой ММА сварки штучным электродом.

Phoenix 551 Basic Puls forceArc

Рис. 7. Phoenix 551 Basic Puls forceArc

Области применения

Области применения технологии EWM-forceArc – машиностроение, судостроение, автопроизводство, производство оборудования, изготовление любых металлоконструкций. Наиболее эффективно использование технологии EWM-forceArc при сварке толстолистового металла и металлоконструкций с ограниченным доступом к корню шва. В настоящее время хорошие результаты получены при сварке конструкций из углеродистой стали, легированной стали, высоколегированной стали, алюминия и его сплавов с толщиной металла от 5 мм. Наиболее часто при сварке на EWM-forceArc используют сварочную проволоку диаметром 1,0 и 1,2 мм (стали), 1,2 и 1,6 мм (алюминий). В качестве защитного газа при сварке на EWM-forceArc применяется аргон или газовые смеси с высоким содержанием аргона.