Сопутствующие статьи

Постоянный и переменный ток при TIG сварке

Современные установки аргонодуговой сварки методом TIG выпускаются для сварки на постоянном токе DC (модели Гудвилл™ TIG-315 Digital, Гудвилл™ TIG-400 Digital, Гудвилл™ TIG-500 Digital) или универсальные установки для сварки на переменном или постоянном токе AC/DC (модели Гудвилл™ TIG-315P AC/DC, Гудвилл™ TIG-500P AC/DC). Выбор той или иной установки обусловлен технологическим процессом и видом свариваемых на предприятии металлов.

Постоянный ток при TIG сварке применяется для сварки различных металлов, преимущественно нержавеющих сталей. Этот тип тока наиболее широко используется для аргонодуговой сварки. Во время сварки величина тока всегда поддерживается на одном и том же уровне, за исключением начала и конца шва, когда установка поддерживает режим нарастания сварочного тока и режим спада сварочного тока.

Переменный сварочный ток в установках аргонодуговой сварки необходим для TIG сварки алюминия, сплавов на основе алюминия и других металлов, содержащих на поверхности жаропрочные оксиды. При аргонодуговой сварке переменным током, происходит чередование между положительной и отрицательной полярностью сварочного тока.

Процесс аргонодуговой сварки может быть с использованием различных способов подключения: прямая полярность (электрод подключен к отрицательному полюсу, а деталь – к положительному), обратная полярность (электрод подключен к положительному полюсу) и чередование прямой и обратной полярности (переменный ток). Прямая полярность используется наиболее широко и характеризуется ограниченным износом электрода, а также узкой и глубокой сварочной ванной. Она обеспечивает высокую скорость сварки и применяется для большинства металлов. Сварка с обратной полярностью позволяет работать с материалами, которые, как правило, покрыты слоем жаростойкого оксида, например, алюминий, магний или их сплавы. Здесь не могут применяться высокие значения сварочного тока, поскольку при этом типе полярности возникает значительный перегрев электрода.

В режиме аргонодуговой сварки на постоянном токе процесс сварки происходит следующим образом: при нажатии на кнопку горелки происходит предварительная продувка защитным газом (0,1 – 15 сек), подача защитного газа создает среду, позволяющую исключить окисление основного металла при начале сварки; далее включается осциллятор и зажигается дуга, зажигание дуги происходит на начальном стартовом токе; сварочный начальный ток постепенно переходит в течение заданного времени (0,2 – 10 сек) в базовый сварочный ток; при отпускании кнопки горелки сварочный ток постепенно спадает в течение установленного времени (0,1 – 15 сек) до установленного значения тока окончания сварки, это позволяет произвести заварку кратера, сварочная дуга гаснет, а защитный газ продолжает поступать в течение установленного времени (0,1 – 60 сек), что позволяет исключить окисление металла сварочной ванны, находящегося на стадии кристаллизации.

В данном режиме сварки наиболее часто применяют прямую полярность, когда горелка и ее кабель подсоединяются к отрицательному полюсу, а свариваемый материал к положительному полюсу источника питания; в этом случае электроны текут от электрода к детали, вызывая плавку. Это обеспечивает хорошую свариваемость почти всех видов металлов, поддающихся сварке, и сплавов, за исключением алюминия. Постоянный ток с прямой полярностью создает узкую глубокую сварочную ванну, а также обеспечивает лучшее проникновение, чем в случае с обратной полярностью.

При аргонодуговой сварке на переменном токе происходит чередование между прямой и обратной полярностью сварочного тока в цикле. Это процесс идеален для сварки алюминия и других материалов, содержащих на поверхности жаростойкие оксиды. Прямая полярность используется для формирования сварочной ванны, тогда как обратная полярность служит для разрушения оксидной пленки и «чистки» свариваемых поверхностей. Баланс переменного тока позволяет перераспределить в цикле прямую и обратную полярность: увеличивая амплитуду обратной полярности (преобладание на электроде « + »), создаем очищающий эффект; увеличивая амплитуду прямой полярность (преобладание на электроде « - »), создаем проплавление металла, соответственно изменяем значение баланса переменного тока в диапазоне от + 30 до - 50%. На Рисунке 13 представлен график переменного тока. Преобладающая положительная составляющая предпочтительнее для сильно окисленного алюминия, а с преобладающей отрицательной составляющей – только для слегка окисленного алюминия. Регулируемый баланс позволяет добиться необходимой очищающей способности, в зависимости от степени окисления основного металла, и идеально подходит для получения качественных сварных швов, особенно при проведении операций технического обслуживания на загрязненных материалах.

Соотношение полярности в цикле позволяет изменять время нахождения неплавящегося электрода в прямой и обратной полярности за период. При увеличении времени нахождения на электроде прямой полярности (отрицательный потенциал « - »), обеспечивается заданная глубина проплавления металла. При увеличении времени нахождения на электроде в обратной полярности, усиливается очищающий эффект, лучше удаляются оксидные пленки. Управление данным параметром показано на рисунке.

 ACDCpriTIG01

Рис. Управление соотношением полярности в цикле

Аргонодуговая сварка на переменном токе предназначена для сварки алюминия и его сплавов, что обусловлено наличием у металла тугоплавкой и трудноудаляемой оксидной пленки. В данном режиме сварки применяют прямую полярность, когда горелка и ее кабель подсоединяются к отрицательному полюсу.

В установках аргонодуговой сварки частота переменного тока может изменяться в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц. Повышение частоты тока приводит к увеличению концентрации дуги, увеличению эффекта балансировки импульса и сужению сварного шва. Таким образом, повышенная частота тока идеально подходит для сварки тонколистовых материалов и прецизионной сварки, а также способствует увеличению объема выпуска продукции при массовом производстве.

При сварке импульсной сварочной дугой, сварочный ток автоматически изменяется от одной установленной величины до другой (пиковый и базовый ток) с заданным значением частоты от 0,2 до 20Гц. Ток сварки имеет прямоугольную форму, поэтому фронты переключения очень быстрые. Эта форма импульса чрезвычайно эффективна для получения удлиненной дуги и для лучшего распада кислорода на загрязненных и окисленных материалах, а также для проведения обслуживания и ремонтов. В этом случае могут применяться электроды меньших размеров, а мощность установки аргонодуговой сварки может быть использована с большей эффективностью. Поскольку скорость сварки на прямоугольных импульсах тока выше, чем на импульсах другой формы, то она идеально подходит для производства.

При сварке пульсирующей дугой получается сварочный шов, состоящий из непрерывного наложения точечных сварок, которые последовательно образуют единый шов. На детали выделяется меньше тепла, площадь термического воздействия имеет меньшие размеры, и деталь меньше подвержена деформациям, вызванным ее перегревом. Этот метод типичен для сварки тонких материалов, когда необходимо контролировать количество тепла для предотвращения перфорации детали без уменьшения проницаемости сварки. Это помогает управлять процессом сварки и получать более однородные и точные сварочные швы с привлекательным внешним видом.

ACDCpriTIG02

Рис. 1. Импульсный постоянный ток.

На Рисунке 1 представлен график постоянного импульсного тока, где:

I1 – начальный стартовый ток; I2 – ток окончания сварки;

Т1 – время нарастания сварочного тока;

T2 – время спада сварочного тока;

IБ - базовый сварочный ток в импульсном режиме

IП - пиковый сварочный ток в импульсном режиме;

tИ – время протекания тока импульса;

tП – время протекания тока паузы;

TП – время периода.

Время периода – это сумма времени протекания тока импульса и времени протекания тока паузы.

Коэффициент заполнения импульса – это отношение времени импульса ( tИ ) к периоду импульса ( tИ + tП).

Частота импульсов – это количество периодов за одну секунду.

ACDCpriTIG03

Рис.2. Импульсный переменный ток.

На Рисунке 2 представлен график переменного импульсного тока, где:

t1 − время протекания тока импульса;

t2 − время протекания тока паузы;

А1 − амплитуда тока положительной полярности во время паузы;

А2 − амплитуда тока отрицательной полярности во время паузы;

А3 − амплитуда тока положительной полярности во время импульса;

А4 − амплитуда тока отрицательной полярности во время импульса.

ACDCpriTIG04

Рис.3. Импульсный ток при изменении коэффициента заполнения импульса.

На Рисунке 3 представлены графики импульсного тока при различных установленных значениях коэффициентах заполнения импульса.

Исходя из вышесказанного, управляя формой тока, можно достичь идеального сварочного шва, соответствующего самым высоким требованиям.

strelka-black02 Аргонодуговая сварка TIG
strelka-black02 Постоянный и переменный ток при TIG сварке
strelka-black02 Особенности сварки алюминиевых сплавов