Что такое импульсная сварка и в чем преимущество этого метода?

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

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

Принцип импульсной сварки.
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:

• выпрямитель низкочастотного характера;
• еще один выпрямитель высокочастотного характера;
• устройство сварочного инвертора;
• трансформатор;
• электронный блок управления – плато;
• рабочие шунты.

Электрическая схема устройства импульсной сварки.
Два способа импульсной сварки определяются выбором и использованием электродов:

• с применением электродов неплавящегося вида;
• с применением плавящихся электродов с устранением недостатка процесса в виде разбрызгивания капель расплавленного металла.

Так или иначе это контролируемый повторяющийся процесс переноса расплавленного металла расходника в защитной среде газа.

Вот как это происходит:

• Капля расплавленного металла проволоки расходника отделяется и перемещается на заготовку под воздействием мощного импульса.
• Сразу же после этого сила сварочного тока падает до уровня, который может лишь поддерживать дугу – дуга становится «дежурной», малой мощности.
• Мгновенно начинается процесс остывания металла в сварочной ванне.
• Начинается точное повторение такого же цикла переноса капли под импульсом, с падением тока, остываем и т.д.

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.

Пиковый ток

Или основной ток для сварки дугой без импульса — это основной сварочный параметр, который формирует сварочную ванну и сварочный шов. При сварке импульсной дугой – это верхний предел сварочного тока, так же формирующий сварочной шов. Обычно имеет диапазон от 5–15 Ампер до максимального значения сварочного тока аппарата.

Совет. Стартовый ток лучше установить больше пикового (основного) тока на 10–20 Ампер, чтобы быстро сформировать сварочную ванну без дальнейшего перегрева основного металла. Время спада тока лучше установить от 1,5 до 2,0 секунд, чтобы долго не греть металл и не получить прожог.

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.

Преимущества самодельного аппарата

Помимо цены у самодельного аппарата для импульсной сварки есть множество других преимуществ перед моделями, продающимися в магазине. Первое преимущество — малое потребление тока. Если вы включите обычный аппарат из магазина в бытовую розетку у себя на даче и сварите калитку, например, то вскоре получите счета за электроэнергию и неприятно удивитесь. К тому же, подключать такой аппарат к бытовой розетке просто опасно, автоматы могут не выдержать такой мощности.

Не забывайте и о габаритах покупных аппаратов. Их просто невозможно спокойно перенести в руках с места на место. На заводах сварщики просто используют очень длинные провода, чтобы не перемещать такой аппарат по цеху. При этом цена на такие провода очень высока, и мы не думаем, что вы захотите тратить лишние 100$ на кабели. А вот самодельный аппарат весит немного и его можно легко перемещать.

Также у покупных аппаратов есть свои производственные возможности, и они редко превышают 80%. А зачастую находятся на отметке в 50%. Это значит, что такой аппарат просто не может раскрыть весь свой потенциал. Происходит это из-за того, что большой и технически сложный сварочник сильно нагревается и ему требуется много времени на остывание. По этой причине вы также не сможете варить дольше 2-3 минут подряд.

У самодельного сварочника, собранного по нашим схемам, нет таких недостатков. В нем нет реактивных токов, так что практически вся электроэнергия используется. Вы без проблем можете подключить такой сварочник к домашней розетке и не беспокоиться о счетах за электричество и возможном времени работы. Ведь мощность нашего самодельного прибора лишь немного больше, чем мощность обычного утюга.

Классификация видов

Импульсная сварка подразделяется на четыре вида:

• конденсаторная с применением аппаратов с огромным диапазоном силы тока. Отлично подходит для сварки алюминиевых деталей;
• аккумуляторная в которой используются устройства с щелочными аккумуляторами, отлично справляются с замыканиями в сети;
• инерционная с использованием кинетической энергии мощного маховика;
• электромагнитная с получением механической энергии с помощью магнитного поля. Элементы крепятся магнитными силами в сочетании с высоким давлением.

MIG + 4T (SYN ON)

Второй режим, который мы будем рассматривать — MIG + 4T (SYN ON). Он имеет аналогичное меню, только в режиме 4T добавляется функционал тока заварки кратера.

Ток заварки кратера — параметр, который позволяет установить необходимую скорость подачи проволоки для завершения процесса сварки без образования кратера.

Напряжение заварки кратера корректируется автоматически.

Рекомендация: Для качественной заварки кратера в режиме 4Т кнопку горелки необходимо зажать до погашения дуги.

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.

MIG + 4TL (SYN OFF)

Пятый режим MIG + 4TL (SYN OFF) имеет аналогичное меню, где присутствует функционал стартового сварочного напряжения и ток заварки кратера. Остальные настройки схожи с MIG + 2T.

Стартовое сварочное напряжение – параметр, необходимый для качественного расплавления сварочной проволоки в момент начала сварки.

Позволяет настроить напряжение таким образом, чтобы проволока плавилась и образовывала сварочный шов необходимой ширины и глубины проплавления.

Главные достоинства метода

Преимущества импульсной сварки:

• Первым делом это великолепное качество сварочного шва. Сразу же заметим, что импульсные устройства – вещи весьма недешевые. Но они того стоят и обязательно окупят все затраты в будущем.
• Импульс варит все: от стали до алюминия.
• Нужен минимум дополнительных инструментов и расходных материалов.
• Нет разбрызгивания металла.
• Не бывает прожогов и несплавлений.
• Возможность контролировать дугу.
• Отличная возможность управлять процессом переноса металла.
• Экономный расход материалов, в том числе сварочной проволоки и электродов.
• Легкая чистка шва в конце.
• Легкость для исполнения даже новичками.

Чертеж устройства 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:

• он не годится для больших сварочных площадей;
• всегда нужно серьезное охлаждение индуктора.

MIG + 4T (SYN OFF)

Третий режим — это MIG + 4T (SYN OFF). Он имеет аналогичное меню, только помимо ранее перечисленных параметров в этом режиме присутствует функционал напряжения заварки кратера.

Напряжение заварки кратера – параметр, необходимый для качественного расплавления сварочной проволоки в момент окончания сварки.

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.

MIG + 4TL (SYN ON)

Четвертый режим — это MIG + 4TL (SYN ON). В целом, это режим полного контроля за сварочными характеристиками от начала сварки и до конца процесса.

Запускается этот режим при нажатии и удерживании кнопки горелки, происходит процесс набора стартового тока и напряжения. Далее, при отпускании кнопки, аппарат выравнивает параметры со стартовых, на рабочие — идет процесс сварки.

При завершении сварки, нажатием и удержанием кнопки горелки, идет процесс спада характеристик с рабочих до финишных — до напряжения заварки кратера и тока заварки кратера.

Рекомендация: длительность стартового тока и заварки кратера сварщик регулирует сам, удерживая кнопку горелки необходимое количество секунд.

Режим имеет аналогичное меню, помимо ранее перечисленных параметров в этом режиме присутствует функционал стартового сварочного тока.

Стартовый сварочный ток — параметр, который позволяет установить сварочный ток в начале сварки.

Позволяет равномерно прогреть свариваемые кромки металла для получения сварочной ванны. Имеет особое значение при сварке толстых металлов, и при сварке алюминиевых сплавов, где требуется прогрев кромок без лишней наплавки проволоки. Обратите внимание, что стартовое напряжение будет регулироваться автоматически.