Что такое электроимпульсная сварка
Технология и принцип действия импульсной сварки, классификация видов
Импульсная сварка или сварка аккумулированной энергией представляет собой модификацию электродуговой сварки.
История технологии
Впервые импульсная сварка была применена в 1932 году. Технология была опробована при соединении нержавеющей стали. После успешных испытаний, метод получил дальнейшее распространение.
Особенности
Отличительной особенностью данного метода является самостоятельный выбор режима сварки. В настоящее время импульсный режим широко используется в металлургии, машиностроении и других отраслях промышленности. Основным преимуществом является возможность получения сварочных швов высокой прочности.
Понятие «жесткости режима»
От грамотного выбора импульсного режима сварки зависит качество и внешний вид шва. Наиболее важным параметром является «жесткость». Она зависит он физических характеристик и параметров свариваемого материала, а также продолжительности тока. При равных величинах длительности тока, более жестким считается режим, применяемый в соединениях с большей толщиной. Жесткий режим имеет ряд преимуществ:
При выполнении точечных или шовных работ соотношение базовых параметров настройки к толщине металла имеет линейную зависимость, что может существенно облегчить выбор сварочного режима.
Суть процесса
Сущность импульсной сварки заключается в соединении металлических поверхностей при помощи микроимпульсов. Источником энергии служить аккумулятор, подключенный к электрической цепи.
Отличительная особенность метода заключается возможности создания сварочных соединений между металлами, имеющими различный химический состав. Выполнения работ требует специального оборудования – импульсного сварочного аппарата.
Технические нюансы
Перед началом работ, для достижения рабочего уровня зарядки, подключите источник тока к сети. Процесс сварки не займет много времени, поскольку используются запасы энергии приемника. Если вы знакомы с основами, то подобные работы возможно выполнять самостоятельно.
[stextbox тем, как приступить к работе обязательно ознакомьтесь с правилами безопасного проведения работ, во избежание случаев травматизма.[/stextbox]
Формирование швов происходит за счет плавления отдельных порций металла с последующим покрытием.
Качество выполненных работ во многом зависит от правильного выбора режима сварки. С изменением длительности импульса меняются и параметры сварки. Регулировке поддаются и прочие параметры: форма сварочной ванны, контроль кристаллизации металла, толщина сварочного шва.
Классификация видов
Импульсную сварку делят на четыре основных вида: конденсаторную, инерционную, аккумуляторную и электромагнитную. Каждая имеет свои преимущества и особенности. Рассмотрим каждую разновидность отдельно.
Конденсаторная
Известна с 30-х годов ХХ века. Популярность вида обусловлена рядом факторов:
Основой технологии является контактная сварка. Отличие заключается в подаче тока, который подается короткими импульсами за счет конденсаторов большой емкости. Это позволяет сократить время термического воздействия свариваемых деталей и повысить качества шва путем увеличения мощности тока. Возможно выполнение работ неплавящимися электродами в среде защитного газа, например аргона.
Инерционная
Данный вид основан на использовании энергии, аккумулируемой маховиком сварочного генератора. Для разгона и вращения маховика используется электрический двигатель, питаемый от сети. В момент сварки маховика снижает число и передает запас энергии в виде импульса сварочного тока. На сегодняшний день находится в экспериментальной стадии, как и следующий вид.
Аккумуляторная
Источником энергии в данном случае служат щелочные аккумуляторные батареи специальной конструкции. Они спокойно переносят многочисленные короткие замыкания. А при малом внешнем замыкании способны дать разряд, достаточный для проведения работ.
Электромагнитная
Электромагнитная технология соединения является результатом преобразования электрической энергии в механическую. Энергия накапливается путем прохождения магнитных сил через трансформатор. Для накопления максимального количества энергии цепь трансформатора должна быть разделена воздушной прослойкой, величина которой рассчитывается отдельно.
Метод применяется при соединении любых материалов, вне зависимости от состава – от стали до алюминия. Большинство технологических решения магнитного метода были запатентованы еще в прошлом веке.
Алгоритм действий
Принцип действия импульсного сварочного инвертора заключается в переносе металла электрода в сварочную ванну с регулировкой вилы тока.
Горячий этап, который начинается с повышением силы тока и попаданием металла в сварочную ванну сменяется холодным, означающий начало остывания металла.
Данный процесс цикличен и может происходить не один раз. Проволока будет плавиться с перерывами – то есть покапельно.
[stextbox выполнении работ с низким значением тока следите за температурой проволоки электрода – она должна быть хорошо разогрета.[/stextbox]
Главные достоинства метода
Основными достоинствами метода являются:
Что выбрать – полуавтоматическую или импульсно-дуговую?
На сегодняшний день единственным конкурентом импульсного метода является сварка полуавтоматом. Основными технологическими преимуществами полуавтомата являются высокая скорость выполнения работ, широкий выбор защитных газов, а также постоянство процесса. Есть и недостатки:
Подбор оборудования зависит от специфики проводимых работ. Если в списке требований на первом месте стоит качество сварочного шва с четким обратным валиком, выбор очевиден – импульсно-дуговая сварка. Полуавтомат лучше использовать при проведении работ на значительных площадях.
Микроимпульсная
Метод активно применяется стоматологами при протезировании зубов. Микроимпульсный сварочный аппарат способен сваривать тонкие титановые листы. Благодаря низкой стоимости работ, метод пользуется популярностью в небольших клиниках.
Основным недостатком использования импульсного инвертора является ограничение производительности расплавления металла, что негативно влияет на рабочую скорость. Перед сварщиком всегда стоит вопрос: стоит ли использовать сварку с меньшим количеством брызг при текущем темпе выполнения работ.
Импульсный сварочник своими руками
Схему устройства импульсной сварки своими руками можно найти на многих ресурсах. Запчасти для импульсного сварочного аппарата имеются в свободной продаже, а потому никто не сможет вам помешать изготовить аппарат дома. Аппарат для точечной сварки можно изготовить из обычной микроволновки.
Пример схемы импульсного сварочного аппарата
Перед изготовлением необходимо произвести расчет мощности и силы тока. Если поискать, примеры расчета найдете на специализированных форумах. Таким образом, собрать инверторный импульсный сварочный аппарат способен каждый. Главное — забывайте про соблюдение техники безопасности во время сборки.
Что такое импульсная сварка и в чем преимущество этого метода?
Сварочные технологии никогда не отстают от скоростей научно-технического прогресса. Новые методы, материалы или оборудование постоянно пополняют и без того широкий список всевозможных способов соединения металлов и неметаллов.
Импульсная сварка – один из новых методов, который уже нашёл самое широкое применение в монтаже современных мощных трубопроводов и строительстве: как промышленном, так и гражданском.
Особенности импульсной сварки
Этому виду сварки под силу соединение таких капризных металлов как сплавы меди, сталь и многие другие цветные сплавы, в том числе алюминиевые. Импульсная сварка отлично справляется со сложными стыковыми швами при соединении металлических заготовок с толстыми краями.
Исторически импульсная сварка была изобретена и разработана в качестве конкурентного метода электродуговой технологии, у которой имеются определенные недостатки с точки зрения производительности и качества сварочного шва.
Суть процесса
Если коротко, то это процесс последовательного расплавления металла заготовки в определенных точках со следующим этапом в виде покрытия.
Главный элемент данного процесса – так называемая дежурная дуга невысокой мощности, которая продолжает работать в остановках между повторяющимися импульсами и передает импульсный ток лишь частично.
Эта дуга практически не влияет на металл между импульсами, она отлично и устойчиво горит в пространстве. Второе состояние этой же дуги – импульсное, которое плавит металл в точках приложения.
Соотношение токов от дуги в разном состоянии – импульсном и дежурном должно быть правильным, что может ускорить сварку и повысить качество шва.
Возможности классической дуговой сварки в среде защитных газов сильно расширяются, если металл плавится под воздействием импульсной дуги.
Главная ее особенность – специальный режим включения и выключения дуги, которая обусловлена программой в зависимости от природы металлов соединяемых заготовок, толщины их кромок и положения швов в пространстве.
Короткие импульсы производятся за счет энергии специального аккумулятора, который предварительно заряжается от электрической цепи. Главная технологическая особенность и преимущество метода – способность импульсной сварки формировать неразъемные соединения металлов с абсолютно разным составом.
Оборудование для импульсной сварки требуется особое – это особый специализированный – импульсный сварочный аппарат с определенными расходными материалами. Импульсный аппарат генерирует дозированные сварочные импульсы.
Расходными материалами являются разного рода электроды – плавящиеся и неплавящиеся.
В состав импульсного сварочника входят следующие элементы:
Два способа импульсной сварки определяются выбором и использованием электродов:
Так или иначе это контролируемый повторяющийся процесс переноса расплавленного металла расходника в защитной среде газа.
Вот как это происходит:
С точки зрения электрической составляющей процесса импульсной сварки в аппарате применяется трансформация сетевого напряжения в выпрямленное постоянное, после чего оно превращается в напряжение с высокой частотой.
Технические нюансы
До начала работы приёмник энергии нужно подключить к сети электропитания, чтобы зарядить его до нужного уровня. Сама импульсная сварка занимает совсем немного времени, так как используется энергия, имеющаяся в запасе в приемнике. Такую сварку вполне можно выполнить своими руками, она совсем не сверхсложная.
При этом способе отлично контролируется и минимизируется малоприятное явление в виде разбрызгивания капель расплавленного металла. Имеется прекрасная возможность производить сварочные швы высокого качества практически в домашних условиях.
Швы формируются вследствие расплавления отдельных порций металла с последующим покрытием.
Важнейший момент – правильное выставление режима импульсной и дежурной дуги. Если режим верный, процесс пройдет быстро, правильно и, самое главное, безопасно, без всяких кратеров в ответственных стыковых участках.
Импульсная сварка на постоянном токе
Жесткость режима является технологической особенностью данного метода. Все дело в длительности импульса. Если его поменять, изменятся все параметры сварки.
Одно из важных преимуществ – возможность контролировать и минимизировать кристаллизацию металла. Можно изменять форму сварочной ванны. Дополнительно можно контролировать и снижать риск деформации сварочного шва.
Данный метод часто применяется для соединения металла с толщиной краев свыше 3-х мм.
Классификация видов
Импульсная сварка подразделяется на четыре вида:
Алгоритм действий
Это один из самых лучших видов сварки в целом. Нет никакого разбрызгивания, не формируются несплавления, варить можно в любом положении, очень экономно расходуются электроды. Швы формируются исключительно качественными без каких-либо прожогов.
Схема конденсаторной сварки.
Принцип действия сварочного инвертора в сочетании с импульсной технологией следующий: перенос металла электрода в сварочную ванну с одновременным регулированием тока.
Все начинается с формирования капли металла на конце электрода, которая при повышении тока попадает в сварочную ванну. Теперь этот горячий момент должен смениться холодным этапом с остыванием металла. Так может происходить много раз.
Проволока электрода должна быть хорошо разогрета. Это особенно важно при низких значениях тока.
Импульсный сварочный аппарат является чрезвычайно универсальным устройством: его можно применять в том числе и в газовой среде, для соединения металлических деталей самой разной толщины и конфигурации.
Эти аппараты очень удобны в работе с понятными регулировками для грамотной и тонкой настройки. Обычно они снабжены неплохим программным сопровождением, что делает их еще более эффективными по всем критериям.
Главные достоинства метода
Преимущества импульсной сварки:
На сегодняшний день у данного метода есть лишь один конкурент по популярности и эффективности – это сварка полуавтоматом. Она отличается высокой производительностью и, что немаловажно, непрерывностью процесса.
Но серьезным недостатком является разбрызгивание металла, при котором теряется до 30% материала. Кроме потерь, эти брызги нужно чистить после сварки, что очень непросто и портит внешний вид сварочного шва. Сварка импульсом исключает такую беду.
Главная область применения метода – монтаж трубопроводов самого ответственного вида, где особенно важны прочность шва с крепко сформированным обратным валиком без финишной зачистки.
Недостатков у этого метода всего два:
Микроимпульсная сварка
Представьте себе, этот метод нашел отдельное и очень широкое применение в стоматологии – протезировании зубов. Речь о микросварке с использованием титана в виде тонких листов. Специальный микроимпульсный аппарат способен сваривать дентальные сплавы, в том числе титановые.
Качество таких швов нисколько не уступает лазерному стоматологическому аппарату, зато стоимость его значительно ниже. По этой причине они весьма популярны в небольших стоматологических клиниках.
Импульсный сварочник своими руками
Устройство сварочного аппарата вполне позволяет сделать его в домашних условиях для бытового применения. Составные части легко купить, здесь нет никаких проблем. Но не нужно забывать о некоторых нюансах.
Особый фокус – на транзисторах, потому что они быстрее всего ломаются и выходят из строя. На них не экономить, а покупать четыре транзистора высокого качества.
Перед тем, как приступить к работе, нужно обдумать и высчитать силу сварочного тока и мощность устройства. Примеров с подобными расчетами огромное количество в сети, они могут помочь с выработкой верного решения.
Импульсно-дуговая сварка: суть, виды, сфера применения, алгоритм, достоинства и недостатки метода
Импульсно-дуговая сварка – это вид дуговой сварки, при котором на дежурную дугу накладываются импульсы большего тока. Метод применим при сварке как в среде защитных газов, так и плавящимися и неплавящимися электродами.
Технология импульсно-дуговой сварки
Импульсно-дуговая сварка осуществляется посредством сварочного оборудования, предполагающего возможность наложения на постоянную дугу импульса, превосходящего в разы по силе тока показатели дежурной дуги.
Импульсно-дуговая сварка происходит, согласно следующему алгоритму:
Преимущества и недостатки
Импульсно-дуговой способ сварки разрабатывался как более универсальная и производительная альтернатива дуговому способу. Среди его достоинств можно назвать:
Недостаток импульсно-дугового способа сварки: данный способ неприменим для больших сварочных объемов.
Сфера использования
Изначально данный способ был придуман для сварки нержавеющий стали. Его первое применение – строительство в 1932 году американского поезда Pioneer Zephyr, где применение сваренной этим способом нержавеющей стали позволило сократить вес состава, а, значит, увеличить его скоростные параметры.
Позже выяснилось, что импульсно-дуговая сварка может успешно применяться при соединении друг с другом как разных марок сталей, так и цветных металлов: алюминиевых, медных, никелевых сплавов и титана.
Диапазон заготовок, который можно сваривать с помощью импульсного способа сварки – от 1 до 50 мм.
Сейчас импульсно-дуговой способ широко применяется при монтаже трубопроводов разного назначения. Он обеспечивает качественный сварной шов практически без дефектов, хорошо сформированный обратный валик, не требующий зачистки, и достаточную прочность сварного соединения, что является приоритетным для данных видов конструкций.
Виды импульсной сварки и их краткая характеристика
Классификация видов импульсно-дуговой сварки основана на разнице способов преобразования тока для создания импульса. Всего их выделяют четыре: магнитно-импульсный, аккумуляторный, инерционный и конденсаторный.
Магнитно-импульсный вид
Суть данного вида сварки – соединение металлических деталей путем их соударения с использованием в процессе импульсного электромагнитного поля.
В процессе сварки одна деталь остается неподвижной, а вторая приводится в движение электромагнитным полем, генерируемым сварочной установкой. В момент их сближения образуется дуга, которая сваривает заготовки. Магнитно-импульсная сварка актуальна в машиностроении для соединения трубчатых деталей между собой и с другими деталями. Также ее применяют для сварки плоских деталей по их наружному и внутреннему контуру. Магнитно-импульсная сварка может применяться для соединения деталей с диапазоном толщин заготовок 0,5-2,5 мм.
Этот вид сварки не получил широкого распространения из-за сложности технологически-настроечного процесса и быстрого износа сварочного оборудования.
Аккумуляторный вид
В сварочных аппаратах, предназначенных для этого вида сварки, необходимая сила тока для импульса генерируется с помощью щелочных аккумуляторов. Их отличительная конструкционная особенность – низкое значение внутреннего сопротивления, что позволяет выдать ток короткого замыкания, который по силе во много раз превосходит ток стандартной разрядки. Подобный вид сварки на данный момент находится в стадии разработки и широко не применяется.
Инерционный вид
В инерционном виде сварки применяется накопленная энергия вращающегося маховика, который приводится в движение общим валом роторного силового генератора.
Схема сварки трением
В момент сварки скорость движения маховика замедляется, и он трансформирует запасенную кинетическую энергию в форме импульса сварочного тока.
Конденсаторный вид
При конденсаторной сварке импульс, необходимый для сварного процесса, обеспечивается энергией короткого импульса тока при разряде конденсатора. Этот вид сварки имеет ограничения по максимальному сечению свариваемых заготовок. Область его применения – соединение листового металла с крепежными элементами различной конструкции (шпильками, втулками, гвоздями и т. д.). Также он успешно используется в производстве электронных компонентов и приборостроении, где необходимо сваривать между собой мелкие детали и металлы малых толщин.
Импульсная сварка: режимы, схема, устройство
В основе импульсной сварке лежит традиционный электродуговой метод, но ток на полюса подается в импульсном режиме. Что это такое с прикладной точки зрения – шов, образованный ровными каплями расплава. Режим импульсной сварки позволяет контролировать процесс образования ванны, значительно расширяет возможности традиционного дугового способа, применяется для разнородных металлов, образует диффузный стык.
Особенности импульсной сварки
Когда основной рабочий ток используется в фоновом режиме, а на его фоне импульсами увеличивается силовая нагрузка, капли расплава, образующиеся на электроде, падают упорядоченно. Главный закон технологии сварки: один импульс – одна – капля, из-за электродинамических сил сужается шейка капли, она отрывается от электрода. Регулируя величину пауз между каплями, можно контролировать:
Использование импульсов позволяет снизить рабочий ток до нижних пределов. Значительно экономится присадочный материал. Снижается риск непроваров. Направленный перенос расплава позволяет варить низкощелевые соединения любой толщины.
Разновидности импульсной сварки
Выбор параметров соединения в зависимости от вида сплавляемых металлов. Выделяют четыре возможных варианта аппаратов:
Микроимпульсная сварка
Для работы с дентальными титановыми сплавами в зубном протезировании разработаны аппараты дуговой микросварки, позволяющими соединять тонколистовые элементы не хуже лазеров. Микроимпульсная сварка образует качественное стыковое соединение, не требующее дополнительной обработки поверхности.
Компактное устройство очень удобное, недорогое. Приобретается небольшими зубопротезными лабораториями и крупными ортопедическими центрами. Закрытый корпус, удобный игольчатый наконечник со светодиодной подсветкой – таким аппаратом работают зуботехники, не имеющие опыта сварщика.
Достоинства и недостатки
Способ применяется при монтаже ответственных соединений, удобен при монтаже трубопроводов – работать электродом или присадочной проволокой можно в любом положении. Регулировка шага импульсных точек делает этот способ универсальным. У импульсной сварки есть преимущества и ряд возможностей. Плюсы:
Импульсный сварочный аппарат своими руками
Основа самодельного аппарата для импульсной сварки – генерация рабочего тока высокой частоты до 150 А. Преобразователь состоит из нескольких блоков с различным функционалом:
Блок управления стабилизирует процесс преобразования. Схема аппарата включает:
Схема устройства на транзисторах представлена вместе со спецификацией. Для сборки понадобится не более двух часов. Аналогичным образом собирается блок управления.
Трансформаторное устройство для импульсной сварки своими руками собирают на основе Ш-образного сердечника (Ш7х7 или Ш8х8). Для обмотки ферритовых стержней используют стандартный провод ПЭВ, его мотают на ширину всего каркаса. Элементы крепятся на плате из текстолита. Первичная обмотка состоит из 100 оборотов 0,3 мм проволоки. Вторичные:
Выходная частота такого самодельного трансформатора от 40 до 45 к Гц. Для увеличения частотности добавляют витков, можно добиться 55 кГц. Необходимо предусмотреть изоляцию обмоток промасленной бумагой, чтобы снизить риск возгорания. Допускается создание обмотки из многожильного медного кабеля от 0,4 до 0,6 мм. Необходимо учитывать, что при работе устройство сильно нагревается, поэтому в корпус монтируют вентилятор. Иногда используют радиаторы из компьютеров.
Самодельное устройство рассчитано на подключение к сети 220 В, оно достаточно надежное, поддерживает стабильную дугу даже при небольшой просадке напряжения. Популярность импульсной сварки объясняется высоким качеством швов и универсальностью: аппаратом варят любые металлы любой толщины.