EWM-forceArc® – зварювання з глибоким проваром за рахунок короткої стисненої дуги

Форсована дуга з глибоким проплавленням, стабільною спрямованістю у режимі струминного перенесення.

Застосування : низьковуглецеві, низьколеговані та високолеговані сталі, а також високоміцні сорти сталі великих товщин.

Менший кут розкриття шва – менше шарів

висока економічність
зменшення витрат на механічну обробку
менша кількість шарів
зниження витрати зварювального дроту та захисного газу
збільшення продуктивності
впевнене проплавлення на великих товщинах матеріалу

Надійне захоплення кореня шва за ідеальної геометрії шва

більш глибоке проплавлення порівняно зі струменевою дугою, що дозволяє зменшити катет шва
різний кут нахилу пальника
зміна кута нахилу пальника не впливає на глибину проплавлення

Економічне зварювання. Зниження витрат

реалізація процесу завдяки високодинамічному інвертору
застосування на різних матеріалах та зварювальних газах
гладка поверхня шва при збереженні високої якості
економія на подальшій обробці шва

Мінімізація виникнення підрізів при зварюванні

висока якість шва, наприклад, на таврових з'єднаннях
увігнутий шов оптмальний за геометрією
особливо переважно, наприклад, при динамічно навантажених конструкціях

Невеликі зони термічного впливу за рахунок короткої концентрованої дуги з концентрованим виділенням тепла

зменшення деформації матеріалу завдяки меншому поширенню тепла
зниження температури проміжних шарів та мінімізаціязміни структури матеріалу
особливо переважно, наприклад, при зварюванні
зниження деформації на кутових швах

Стабільна спрямованість дуги

зварювання у вузьку обробку
відсутність ефекту магнітного дуття при вильоті дроту до 40 мм.
швидкі зміни параметрів зварювання при зварюванні виробів з малим кутом розкриття відстані від сопла до шва.

У 80-х роках у стандарті DIN 1910-4 було таке визначення струминного перенесення: "Перехід металу у зварювальну ванну, мікроскопічними краплями без виникнення коротких замикань". За багатьох переваг струменевого перенесення застосування його на практика іноді викликає певні труднощі. Зокрема, внаслідок відносно великої зварювальної дуги вона сильно схильна до магнітного дуття, через що може сильно відхилятися (рис. 1). Як наслідок відхилення дуги можуть виникати підрізи або несплавлення кромок, що зварюються.

Мал. 1. Струменева дуга в суміші аргону та кисню

Крім того, при зварюванні на великих потужностях струму та струминному перенесенні відбувається втрата легуючих елементів. Вирішення цих проблем Ганс-Ульріх Помазка, один із піонерів у галузі зварювання в середовищі захисного газу, бачив в обмеженні довжини зварювальної дуги. "Коротка і рівна струминна дуга" досягалася при значно нижчій напрузі і тому супроводжувалася короткими замиканнями. При цьому тривалість коротких замикань була незначною, а зростання струму дуже мало. Зварювання на такій дузі не супроводжувалося утворенням великої кількості бризок, було лише легке розпилення дрібних крапельок, які не приварювалися до металу. Таке зварювання супроводжувалося незначним шумом у вигляді потріскування. На графіку. 2показано залежність струму та напруги під час зварювання «короткою дугою».

Графік. 2. Тимчасова залежність струму та напруги при зварюванні на короткій дузі

Такий вид реалізується дуже швидко, тому визначення струменевої дуги в стандарті DIN 1910-4 було змінено: "Струменевий перенесення це перехід металу у зварювальну ванну, мікроскопічними краплями практично без короткого замикання". Ще більше вкорочування зварювальної дуги за рахунок зниження напруги в 80-ті роки було неможливим через виникнення тривалих фаз короткого замикання та посиленого розбризкування. Тільки при появі інверторної техніки та високошвидкісних систем управління стало можливим зварювання на дуже короткій дузі з тривалими фазами короткого замикання. При запаленні зварювальної дуги струм апаратурно швидко знижують до запрограмованого значення напруги. Як результат, значно зменшуються площі ділянок короткого замикання, а розбризкування обмежується. Далі описано електричну дугу, отриману в результаті досліджень компанії EWM і названу на честь цього EWM-forceArc.

Мал. 3. Знімок зроблений на високошвидкісній камері

Удосконалена зварювальна дуга

При подальшому зниженні напруги зварювальної дуги її довжина скорочуватиметься і далі. На рис. 3, представлений кадр з плівки, знятої на високошвидкісну камеру з якого видно, що при подальшому зниженні напруги електричної дуги вона горить в мульді, що виникає під дією тиску плазми. Перехід металу в зварювальний шов відбувається дрібнокрапельним способом, краплі йдуть один за одним. Звичайно, при такому способі переходу краплі будуть шикуватися в ланцюжок один за одним, утворюючи іноді короткочасне коротке замикання, яке, без втручання в процеселектроніки призводитиме до посиленого розбризкування. Приклад циклу короткого замикання можна зрозуміти, як змінюється сила струму і напруги при тривалому короткому замиканні, так як цей приклад є наочним. При торканні краплі до розплавленого металу спочатку відбувається падіння напруги (графік. 4), т.к. опір металу менший, ніж опір електричної дуги. Тільки після цього, як видно з графіка, струм починає зростати і досягає струму короткого замикання. При новій удосконаленій струйній дузі апаратурно знижуватиметься небажане зростання енергії (струм х напруга х час), яке при запаленні дуги може вести до сильного розбризкування.

Графік. 4. Фази короткої дуги: a) коротке замикання, b) та c) перехід металу, d) запалювання

З використанням традиційних джерел живлення зварювальної дуги неможливо швидко зменшити струм, т.к. індуктивність таких джерел не дозволяє швидко регулювати силу зварювального струму через велику масу трансформатора і дроселя. Інверторні джерела струму немає такого недоліку, оскільки їх індуктивність регулюється електронною системою. При короткому замиканні в інвертор її можна повністю відключити, тому потрібно враховувати тільки індуктивність зварювальних кабелів. В інверторі падіння та зростання струму в процесі короткого замикання та при запаленні зварювальної дуги можна швидко регулювати. Внаслідок цього при зварюванні спостерігається дуже незначне розбризкування. Як параметри для управління процесом регулювання використовують зростання та провал напруги. Для цього потрібно постійно вимірювати напругу та реагувати на кожну її зміну (високодинамічна регулювання миттєвих значень). На прикладі зварювальної дуги EWM-forceArc, награфіку. 5 показано, як при переході розплавленого металу у зварювальну ванну з короткими замиканнями можна отримати зміну напруги та струму без значного розбризкування. Швидке регулювання процесу інвертором дозволяє проводити зварювання з великим вильотом зварювального дроту. Це дає значну перевагу інвертору з функцією EWM-forceArc при зварюванні у важкодоступних місцях, де неможливо забезпечити короткий виліт електродного дроту, але необхідно забезпечити достатній газовий захист за рахунок збільшеної витрати захисного газу.

Графік. 5. Зміна струму та напруги при зварюванні EWM-forceArc

Переваги короткої струминної дуги

Зварювальна дуга EWM-forceArc використовується у верхньому діапазоні потужності. У порівнянні зі стандартною стругою дугою дуга EWM-forceArc має наступні переваги:

висока проплавляюча здатність за рахунок виключно сильного тиску плазми у зварювальній дузі,
зручність використання при ручному зварюванні завдяки низькій схильності короткої дуги магнітному дуттю,
відсутність підрізів, відсутність несплавлень зварювальних кромок завдяки короткій дузі,
висока швидкість зварювання, економія зварювальних матеріалів за рахунок можливості застосування обробок з меншими кутами розкриття кромок,
невелика зона термічного нагріву та невелике жолоблення завдяки обмеженому нагріванню.

Мал. 6. Поперечні шліфи: зварювання проведене у положенні РВ; зліва: з використанням технології EWM-forceArc, справа: з використанням стандартної струминної дуги

Найкращі характеристики проплавлення розглядаються як перевага при охопленні кореня шва, насамперед, у вузьких та тонких швах. На рис. 6 показані шліфи кутових швів,отриманих з використанням стандартної струминної дуги та дуги EWM-forceArc. На шліфах виразно видно, що при використанні дуги силаArc проплавлення в області кореня вже і набагато глибше.

Устаткування

Для зварювальної дуги EWM-forceArc використовуються джерела живлення нового покоління. Управління миттєвими значеннями може бути реалізована лише в інверторних джерелах живлення із цифровими системами реєстрації вимірювань. На рис. 7 зварювальна установка серії Phoehix, розроблена спеціально для зварювання з використанням технології EWM-forceArc. Також можна використовувати цю установку для імпульсного MIG/MAG зварювання, стандартного MIG/MAG зварювання, аргонодугового TIG зварювання електродом, що не плавиться, ручного дугового ММА зварювання штучним електродом.

Мал. 7. Phoenix 551 Basic Puls forceArc

Області застосування

Читайте також:

SuperPuls® - перемикання процесів Комбінація зварювальних процесів EWM дозволяє розширити можливості зварювання Функція superPuls дозволяє здійснювати ручний або автоматичний вибір між двома зварювальними точками одного процесу або між наступними комбінаціями під час зварювання: .

EWM-rootArc® - MIG/MAG процес зварювання короткою дугою Процес забезпечує якісне з'єднання деталей по широкому зазору. За рахунок зварювання «м'якою» короткою дугою досягається: нижче розбризкування в порівнянні зі стандартною короткою дугою, хороше формування кореня шва і охоплення кромок, можливість якісного зварювання вертикального шва способом на підйом і на спуск, у комбінації з імпульсною дугою виняткова швидкість і якість рахунок включення режиму супер-пульс, вертикальне зварювання без поперечних коливань, хороше авт.

PipeSolution® - сильна дуга для швидкої,безпечного зварювання з зазором в корені шва і без, для всіх просторових положень Абсолютно безпечне зварювання кореня Застосовне для будь-яких товщин металу Може використовуватися в усіх положеннях для зварювання металевих листів і труб Зварювання кореня шва без пропалів і зниження швидкості Чудове формування кореня (форма) шва Чудовий контроль для позиційного зварювання Безпечне формування кореня також при зварюванні без зазору.

Технологія EWM-coldArc® – MIG/MAG-зварювання з обмеженим тепловкладенням Застосування в сучасному машинобудуванні металоконструкцій з тонкого металу висуває до зварювального обладнання особливі вимоги, які не може задовольнити стандартна зварювальна техніка. Потрібна була розробка такого зварювального обладнання та технології, які могли б забезпечити отримання надійного зварного з'єднання з мінімальним тепловкладенням. .