Сварка MIG / MAG и Pulse-MIG, учебный материал Version 1.1 3-2002 1 Типы MIG / MAG дуги Короткая дуга • 15 - 22 В • до150 коротких замыканий в секунду Дуга с крупнокапельным переносом • 22 - 28 В • Разбрызгивание Длинная дуга • 28 - 50 В • Сварка без брызг Импульсная дуга • Сварка без брызг • Красивая форма шва 3-2002 2 Типы дуги при MIG сварке МОДИФИЦИРОВАННАЯ ДУГА U(В) 50 ДЛИННАЯ ДУГА 40 КАПЕЛЬНАЯ ДУГА 30 ИМПУЛЬСНАЯ ДУГА 20 КОРОТКАЯ ДУГА 100 200 300 400 500 I(A) • Основные преимущества импульсной сварки достигаются в области капельной и короткой дуги. • Напряжение на импульсной дуге выше, чем на короткой, при том же токе. • Модифицированная дуга бывает форсированная и вращающаяся. 3-2002 3 Перенос металла короткой дугой • Материал переносится на низких параметрах в течение короткого замыкания с кончика проволоки в сварочную ванну. • Частота коротких замыканий 50 - 150 в секунду в зависимости от используемой комбинации газа и проволоки и параметров сварки. • При коротком замыкании (1 - 2) ток растет и капля на конце проволоки отщепляется I/A ( Pinch effect ) 1 2 3 4 • При горении дуги ( 3 - 4 ) ее длина 1,0 - 2,0 мм • При коротком замыкании напряжение падает на 0 и начинает расти при загорании дуги 3-2002 4 0 U/В 0 t (мс) 0 t (мс) 0 Крупнокапельный перенос металла • • • • Чем выше диаметр проволоки, тем выше размер капли Металл переносится в течение короткого замыкания и при горящей дуге Интенсивное разбрызгивание, крупный размер брызг Длина дуги должна быть достаточной, чтобы переносимая капля не вызывала короткое замыкание • Однако не рекомендуется увеличивать напряжение из-за риска выплеска сварочной ванны, недостаточного проплавления и подрезов • Этот риск резко ограничивает промышленное использование такой дуги 3-2002 5 Перенос металла длинной дугой • Через длинную дугу присадочный материал переносится сотнями капель в секунду без коротких замыканий. • Длинная дуга стабильна, эффективна, без разбрызгивания и имеет хороший эффект чистки оксидной пленки. • Для сварки длинной дугой нужна смесь с высоким содержанием аргона. • Для получения длинной дуги нужен очень большой сварочный ток. • Не применяется для сварки тонких листов из-за большого св. тока. • Возможна сварка только в нижнем положении, за исключением алюминия. 3-2002 6 Область модифицированной длинной дуги • Модифицированная длинная дуга основана на: - Высоком напряжении дуги - Высокой скорости подачи проволоки (>23м/мин) и высоком св. токе (>400A) - Большом вылете проволоки ( более 25 мм ) - Газ Ar 92% + 8% CO2 или Ar 65%+ He 26,5% + O2 0,5% + CO2 8% Преимущества и ограничения: • Используется только для малоуглеродистых сталей в нижнем положении, большие остаточные деформации • Специальная присадка применяется когда необходимо поднять ударопрочность, с высоким содержанием Mn, Si • Применяется в основном на автоматах и роботах • Варить можно только горелкой с водяным охлаждением, газовое сопло также должно охлаждаться • Сварка возможна только на аппаратах с функцией замедления на старте (старт 15 м/мин сварка 24 м/мин) 3-2002 7 Сварка модифицированной длинной дугой Модифицированная длинная дуга бывает двух видов: - Форсированная длинная дуга ( RA ) - Вращающаяся длинная дуга ( RM ) • Оба вида имеют WFS более 23 м/мин, но разное напряжение • Форсированная дуга для более тонкого > 3,0 мм металла ( Проволока частично внутри св. ванны, 30° толкающий угол) • Вращающаяся дуга для более толстого > 10,0 мм металла Вращающаяся дуга ( Высокая скорость вращения дуги 500 – 1000Гц, высокое тепловложение ) 3-2002 8 Проплавление форсированной дугой (более глубокое проплавление ) Проплавление вращающейся дугой ( более широкое проплавление ) Горячий / Мягкий старт • Для старта с высокой Wfs ( > 23,0 м/мин ) нужны специальные характеристики • Мягкий старт позволяет начать сварку с более низкой мощностью для улучшения стабильности дуги и подачи проволоки на старте • Горячий старт на увеличенной мощности позволяет подогреть толстостенный свариваемый металл • Регулируется в SETUP от - 50% до +70% мощности сварки • На мягком старте -30% и мощности 10,0 м/мин мощность мягкого старта 7,0 м/мин • Замедление на старте снижает Wfs перед зажиганием, улучшая стабильность • Функции Горячего/Мягкого старта работают в 2T / 4T режиме • Для устранения дефектов в конце сварки есть функция заварки кратера P 3-2002 9 Горячий старт P Мягкий старт Мощность сварки Мощность сварки Горячий старт заводская настройка 35% Заварка кратера Мягкий старт настройка в SETUP Замедление время Замедление время Регулировка MIG / MAG сварки • В MIG / MAG сварке регулируются два параметра: - Напряжение и Скорость подачи проволоки ( Ток ) U • Напряжение ( U ) и Wfs ( I ) должны быть в балансе: - нужная длина дуги P - уменьшение количества брызг - снижение брака сварки (плохое формирование шва, поры) - Улучшение качества шва ( нужное проплавление и др. ) U/В U/В Верно Неверно 20 20 10 3-2002 10 P 10 0 0 2.5 5 Wfs ( м / мин ) 0 0 2.5 5 Wfs ( м / мин ) Регулировка динамики дуги • Изменением динамики дуги мы воздействуем на стабильность короткой дуги. • Угол роста и величина тока определяют жесткость дуги, ее можно варьировать от мягкой до жесткой. • Динамика дуги регулируется при синергетическом контроле Мягкая дуга ( -1….-9 ) – Снижает разбрызгивание – Сварка в смесях ( Ar / CO2 ) – Для алюминия и нержавейки – Сварка на высоких параметрах 0 min max I/A Средняя дуга ( 0 ) – Рекомендованная заводская настройка Жесткая дуга ( 1….9 ) 0 – Сварка в CO2 0 3-2002 11 – Сварка тонкого металла на низких параметрах t / мс MIG динамика Осциллограмма I/A U/В 200 80 150 60 100 0 40 min I/A 50 0 0 5 10 15 20 200 t / мс 25 30 U/В 80 Осциллограмма I/A 150 60 100 I/A 50 40 20 0 0 5 10 15 20 Черная сталь 1,5 мм Тавровое соединение Проволока Ø 1,0 мм Газ 75% Ar + 25% CO2 Wfs 3,7 м / мин Напряжение ( U ) 17,7 В Мягкая динамика ( -7 ) U/V 0 max Параметры сварки: 20 U/V 3-2002 12 Жесткая динамика ( +2 ) 25 t / мс 30 min max Синергетическая MIG сварка ( 1-MIG ) • MIG / MAG сварка имеет 2 регулируемых параметра: Напряжение ( Длина дуги ) и Скорость подачи проволоки ( Ток ) • В синергетической программе эти параметры связаны в Мощность сварки • Динамика дуги также меняется в соответствии с мощностью сварки • Параметры регулируются одной ручкой ( 1-MIG ) • Легко и быстро использовать и регулировать • Длина дуги регулируется отдельно, в зависимости от типа и положения шва Напряжение (В) Синергетическая кривая 25 Синергетическая кривая дает оптимальные точки мощности для данной проволоки, металла и газа 15 3-2002 13 0 0 2.5 5 Wfs ( м/ мин ) Синергетические 1-MIG кривые • Чтобы избежать пор и нестабильности при крупнокапельном переносе Синергетические 1-MIG кривые имеют скачки мощности • Скачок расположен на толщине металла 4,0 мм, это первая толщина, свариваемая вручную длинной дугой. • Мощность может задаваться по толщине металла в 1-MIG и Synergic Pulse-MIG сварке U/(В) 45 40 Ss 316 / 1,2 mm / Ar + 2%CO2 35 4,0¤ 25 20 15 10 ¤ 20,0 10,0 ¤ 30 ¤ 1,5 3,0 ¤ ¤ ¤ 2,0 1,0 “Jump in power” 5 0 5 3-2002 14 10 15 20 Wfs / ( м/мин ) На 1-MIG кривой отмечена толщина свариваемого металла согласно дисплею Регулировка длины дуги • Длина дуги зависит от типа соединения, материала, положения сварки, вылета проволоки, скорости сварки, привычки сварщика и др. • Синергетические 1-MIG и Pulsed-MIG программы имеют пределы регулирования напряжения, по которому выбирается длина дуги ( Arc voltage ) • Регулировка длины дуги различна на ML / MX и INOX / MXE панелях U/В Max напряжение = max длина дуги Среднее напряжение = 0 установка Min напряжение = min длина дуги SS 316 1,0 мм Ar + 2% CO2 30 20 10 3-2002 15 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Wfs м / мин Регулировка длины дуги на аппарате Pro Evolution при сварке Pulse-MIG Импульсный Нижний ток ток Min -10 % 0% 0 0% 0% Max 10 % 5% Импульсный ток (меню SETUP) движется от 0 точки вверх и вниз +15%…-10% Частота Импульсное импульсов напряжение -20 % -15 % 0% 0% 20 % 15 % Базовое напряжение -15 % 0% 15 % Частота импульсов Базовое напряжение Импульсное напряжение Импульсный ток Нижний ток Показание дисплея 3-2002 16 -9 min 0 9 max Длина дуги при тавровой сварке Тавровая сварка производится короткой дугой: – меньше тепловложение, меньше окисление – меньше деформации – меньше брызг – легче варить – более узкая дуга и сварной шов – более концентрированная дуга, лучше проплавление – выше скорость сварки ( продуктивность ) 45° 45° 3-2002 17 Длина дуги при сварке стыкового шва Стыковые и нахлесточные швы варятся длинной дугой: – меньше проплавление – меньше влияние ширины раскрытия – шов широкий и плоский – нет брызг – гладкая и плоская поверхность шва 0 - 15° 3-2002 18 Принцип импульсной сварки Импульсный ток Ток перехода 3 4 Св. ток Напря жение 1 1 2 2 Ток передачи 5 Нижний уровень тока время ( мс ) • В течение импульса ток растет до области длинной дуги • В сварочную ванну переходит одна капля металла за импульс • Импульсы следуют с заданной частотой ( 30 - 330 Гц ), зависящей от скорости подачи проволоки • Нижний ток поддерживает горение дуги, дуга горит и очищает поверхность свариваемых деталей • Дуга продолжает гореть благодаря реакции импульсного тока и напряжения ( Импульсное и нижнее напряжение ) 3-2002 19 3 4 5 Параметры импульсной сварки Импульсная сварка имеет 5 основных параметров: I(A) 1 2 3 4 5 2 Ток импульса ( A ) Время импульса ( мс ) E Частота ( Гц ) Нижний ток ( A ) Скорость подачи проволоки Средний ток 1 4 t ( мс ) 3 Остальные параметры: 3-2002 20 E P Скорость роста тока ( A / мс ) Скорость падения тока ( A / мс ) Напряжение импульса / ( В ) Корректирующие факторы Wfs (м/мин) Синергетические импульсные программы • Синергетическая импульсная сварка ( 1- knob Pulse-MIG ): • В синергетической сварке все 5 параметров сведены в одну настройку: МОЩНОСТЬ СВАРКИ • Синергетическая регулировка 1 ручкой: – параметры регулируются 1 ручкой – легко и быстро найти верные параметры – легко пользоваться – легко вновь найти прежние параметры ML panel MX panel MXE panel U(V) Оптимальная рабочая точка мощности сварки для данного сочетания газа и проволоки 25 15 0 3-2002 21 0 2.5 5 Wfs ( м / мин ) Регулировка импульсного тока • • • • Высокий импульсный ток ( 1..9 ) Низкий импульсный ток ( -1..-9 ) – неглубокое проплавление - узкая дуга – сварка стыковых швов - глубокое проплавление – для сварки тонких деталей - сварка тавровых швов Существующие программы на ML / MX панелях могут быть изменены регулировкой импульсного тока. В Pro Evolution ток импульса регулируется в SETUP, параметр Top current. Новые программные версии для комбинацийгаза и проволоки, не вошедших в стандартную комплектацию, могут изготовляться на заказ. 0 позиция импульсного тока является универсальной заводской настройкой I(A) 9 HIGH 0 -9 -9 3-2002 22 9 t ( мс ) LOW Программа старта • Современные Pulsed-MIG аппараты имеют автоматическую программу старта при зажигании дуги. • Программа старта сглаживает зажигание, нагревает металл и кончик проволоки. • Быстрое начало проплавления с минимальным разбрызгиванием. • Снижает риск выплескивания ванны при зажигании дуги. • Параметры импульса зажигания зависят от проволоки и мощности сварки. Время импульса зажигания I(A) Высота импульса зажигания Средний ток Средний ток 3-2002 23 Время спада зажигания t ( мс ) Функция заточки проволоки • Для стабильного старта без разбрызгивания, при завершении сварки используется автоматическая функция заточки проволоки (программа завершения). • Завершающий импульс затачивает кончик проволоки, убирая каплю, с минимальным окислением, для обеспечения успешного следующего зажигания. • Высота завершающего импульса зависит от выбранной синергетической кривой ( типа и Ø проволоки, защитного газа ) Трансформаторный аппарат Завершающий импульс Программа завершения I(A) Средний ток t ( мс ) 3-2002 24 Заточка кончика проволоки для меньшего окисления и большей плотности тока ( A / мм² ) Лучшие характеристики зажигания Основные параметры импульсной сварки Импульсная сварка, сталь 316 L / 1,0mm / 98% Ar + 2% CO2 450 400 350 Импульсный ток / A Базовый ток / A 300 Частота / Гц 250 Скорость нарастания тока / A / мс Средний ток / A 200 150 100 50 0 3-2002 25 0 5 10 15 20 Wfs ( м/мин ) Преимущества импульсной сварки Сварка без брызг • Спокойная дуга без коротких замыканий • Сочетает среднюю и длинную дугу • Al и нержавейка Низкое тепловложение, меньше деформации Лучше характеристики сварки в любом положении Производительность ИМПУЛЬСНАЯ СВАРКА УЛУЧШАЕТ КАЧЕСТВО ШВА И ДАЕТ СВАРЩИКУ Красивая форма шва • Чешуйчатая поверхность шва НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ Меньше пор • По сравнению с обычной сваркой алюминия и нержавейки Тонкий металл • Оптимальный ток < 250 A • 1,0 - 6,0 мм • Возможность регулировать проплавление • Снижает необходимость зачистки нержавейки после сварки • Двойные импульсы, снижение порообразования, улучшено проплавление Лучше проплавление Меньше окисление Новые возможности 3-2002 26 Формирование шва • При MIG / MAG сварке присадочный материал переносится в сварочную ванну при коротких замыканиях, и это делает шов выпуклым. • При импульсной сварке проволока плавится в спокойной открытой дуге, которая шире и длиннее, и это делает форму шва вогнутой. • При импульсной сварке лучше оплавление обеих сторон шва, что помогает улучшить свариваемость соединений. MIG / MAG 3-2002 27 Pulse-MIG Схема сварки при одинаковой Wfs Угол наклона горелки • Толкающий ( 10º - 20º ) • Тянущий ( 0º - 10º ) - Тонкие листы < 1,5 мм - Сварка порошковой проволокой - Сварка сверху вниз - Сварка черной стали и нержавейки - Толстые листы > 1,5 мм - Сварка длинной дугой - Сварка снизу вверх - Сварка аллюминия - Импульсная сварка Прямой Направление сварки Ухудшение формы шва при сварке с толкающим углом может сглаживаться небольшим ступенчатым или колебательным движением. 3-2002 28 Длина вылета проволоки > 25 мм • Длинный вылет – – – – – – 3-2002 29 Хуже газовая защита Порообразование Хуже проплавление Хуже форма шва Нестабильная дуга Большой расход газа < 15 мм • Короткий вылет – Колебания подачи проволоки – Перегрев горелки – Больше брызг прилипает к соплу горелки – Труднее поддерживать – Колебания подачи газа – Хуже обзор Длина вылета проволоки • Когда изменяется вылет, скорость подачи проволоки и напряжение остаются те же самые, а ток меняется в соответствии с вылетом Длинный Длина вылета Ток 30 240 A Верный Короткий 20 10 280 A 330 A 08Г2С / Ø 1,2 мм / Ar + 18% CO2 Напряжение 29,0 В Wfs 8,8 м/мин Скорость сварки 58,0 см/мин • Верная длина вылета зависит от мощности: 3-2002 30 Короткая дуга 15 - 20 мм Длинная дуга 20 - 25 мм Импульсная сварка 15 - 25 мм Движение горелки При сварке нержавейки таврового соединения рекомендуется использовать ступенчатое движение горелки, чтобы дать газовым порам время выйти наружу. 0 - 15° 45° 45° - Ступенчатое движение > 4,0 мм листы - Ступенчатое движение 1,0 - 3,0 мм При ступенчатой технике сварки металл шва переплавляется дважды и поры имеют больше времени для всплытия: - Меньше порообразование - Лучше газовая защита, меньше окисление - Более красивый шов, меньше зачистки 3-2002 31 Аргоновые газовые смеси • Процентный состав смеси различен у разных производителей • Для сварки нержавейки хорошо подходят следующие смеси: EN 439-S M12+0,03 NO / 98% Ar + 2% CO2 + 0,03% NO - для аустенитных, ферритных и двуслойных нержавеющих сталей - для длинной и короткой дуги, а также для импульсной сварки - хороший цвет побежалости после сварки, меньше чистки EN 439-M13 / 98% Ar + 2% O2 - для аустенитной нержавейки - для сварки длинной дугой - для сварки толстой нержавейки 3-2002 32 Смеси на основе Ar + He • • • • • Процентный состав смеси различен у разных производителей Гелиевые смеси более дорогие, чем аргоновые Расход газа выше Гелий увеличивает температуру дуги и текучесть металла Для сварки высоколегированной нержавейки используются следующие смеси: EN 439-M13 / Ar 69,0% + 30% He + 1% O2 Ar 68,5% + 30% He + 1,5% N2 Ar 69,5% + 30% He + 0,5% CO2 - для длинной и короткой дуги, а также для импульсной сварки - для аустенитных, ферритных и двуслойных нержавеющих сталей - выше продуктивность и скорость сварки в различных положениях - хороший цвет побежалости после сварки, меньше чистки - хорошее проплавление 3-2002 33 Поток газа Поток газа при обычной и импульсной сварке нержавейки 98% Ar + 2% CO2 + 0,03% NO л / мин 30 15 10 3-2002 34 0 100 200 300 400 500 600 A При использовании гелиевых смесей поток газа должен быть интенсивнее На расход газа также влияет размер газового сопла горелки Расход Ar / He газовой смеси • При использовании аргоно-гелиевых смесей аргоновый манометр будет давать неверные показания расхода газа. • Это из-за того, что плотности гелия и аргона различны. • Расход газа должен быть скорректирован по следующим коэффициентам: Газовая смесь 3-2002 35 Коэффициент 75% Ar + 25% He 1,14 50% Ar + 50% He 1,35 Производительность Ss / MIG / Ø 1.0 мм - Толщина листа 4,0 мм - Скорость сварки 30,0 см / мин - Выпуклая форма шва - Много брызг при вертикальной сварке 150 A / 19,0 В / 8,3 м / мин Ss / Pulse-MIG / Ø 1.0 мм 3-2002 36 - Толщина листа 4,0 мм - Скорость сварки 60,0 см / мин - Гладкая форма шва, красивый внешний вид 152 A / 24,3 В / 8,3 м / мин - Сварка без пор - Лучше проплавление - Быстрее обычной MIG-сварки - Лучший контроль сварочной ванны во всех пространственных положениях Ss / MIG / Ø 1,0 мм - Вертикальный шов, V-разделка, толщина 10,0 мм - Скорость сварки: шов 1. 43,0 2. 21,0 3. 10 мин/мин - Трудно сваривать – брызги - Швы 1 и 2 нуждаются в зачистке - Сварка на низких параметрах 3.5 м / мин Производительность 3-2002 37 74 A, 18.5 В, 3.5 м / мин Ss / Pulse-MIG / Ø 1,0 мм - Вертикальный шов, V-разделка, толщина 10,0 мм - Скорость сварки: шов 1. 43,0 2.13,0 3.11,0 см/мин - Гладкий красивый шов - Сварка без брызг - Сварка легче и быстрее, чем при обычной MIG сварке - Лучше контроль сварочной ванны Производительность Ss / MIG / Ø 1,0 мм - Толщина листа 10,0 мм 236,0 A / 28,9 В / 12,5 м / мин - Скорость сварки 40,0 см / мин - Большой размер шва - Лучший результат в нижнем положени Ss / MIG / порошковая проволока Ø 1,2 мм 3-2002 38 - Толщина листа 10,0 мм - Скорость сварки 60,0 см / мин - Меньше размер шва 173,0 A / 25,6 В / 9,6 м / мин - Двойная защита - Быстрее чем MIG сварка - Сварка во всех положениях - Лучше проплавление и производительность - Более дорогая проволока Ss / MIG / Ø 1,0 мм - Вертикальный шов, V-разделка, толщина 10,0 мм - Скорость сварки: шов 1. 43,0 2. 21,0 3. 10,0 см/мин - Трудно сваривать - брызги - Сварка на низких параметрах 3.5 м / мин Производительность 5.0 mм/ мин Ss / MIG / порошковая проволока Ø 1,2 мм 3-2002 39 - Вертикальный шов, V-разделка, толщина 10,0 мм - Скорость сварки: шов 1. 43,0 2.14,0 3. 13,0 см/мин - Двойная защита - Лучше внешний вид - Выше производительность - Более дорогая проволока Ss / Pulse-MIG / Ø 1,0 мм - Вертикальный шов, V-разделка, толщина 10,0 мм - Скорость сварки: шов 1. 43,0 2.13,0 3.11,0 см/мин - Сварка без брызг - Гладкий красивый шов 18.5 В, 3.5 м / мин Производительность 5.0 м / мин Ss / MIG / порошковая проволока / Ø 1,2 мм 3-2002 40 - Вертикальный шов, V-разделка, толщина 10,0 мм - Скорость сварки: шов 1. 43,0 2.14,0 3. 13,0 см/мин - Сварка легче и быстрее, чем при импульсной сварке - Двойная защита - Лучший внешний вид - Выше производительность - Более дорогая проволока PRO 1-MIG: ЗАЖИГАНИЕ И ГАШЕНИЕ ДУГИ I ВРЕМЯ ИМПУЛЬСА ЗАЖИГАНИЯ ЗАВЕРШАЮЩИЙ ИМПУЛЬС ИМПУЛЬС ЗАЖИГАНИЯ U ТОК ЗАВЕРШЕНИЯ ВРЕМЯ СПАДА t OPEN CIRCUIT VOLTAGE CHR_КРИВАЯ 3-2002 41 НАПРЯЖЕНИЕ ЗАВЕРШЕНИЯ t PRO 1-MIG: КОНТРОЛЬ ДИНАМИКИ ДУГИ ДИНАМИКА ( -9…0…+9 ) SC_НАРАСТАНИЕ 2 I SC_НАРАСТАНИЕ 1 SC_ТОК_КАСАНИЯ SC_ВРЕМЯ_НАРАСТАНИЯ 1 t ИНДУКЦИЯ U CHR_КРИВАЯ 3-2002 42 НАПРЯЖЕНИЕ t PRO PULSED-MIG: КОНТРОЛЬ ДЛИНЫ ДУГИ I t КОРРЕКЦИЯ 3 U К. ЗАМЫКАНИЕ => БАЗОВЫЙ ТОК И ЧАСТОТА ВОЗРАСТАЮТ t КОРРЕКЦИЯ 1 ЧАСТОТА РАСТЕТ Upulse < ЗАД. НАПР. 3-2002 43 КОРРЕКЦИЯ 2 ЧАСТОТА ПАДАЕТ Upulse > ЗАД. НАПР. ЗАДАННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ PRO PULSED-MIG: ФОРМА ИМПУЛЬСА I ШИРИНА ИМПУЛЬСА ТОК ИМПУЛЬСА СКАЧКИ ИМПУЛЬСА ЧЕТКИЙКОНТРОЛЬ ИМПУЛЬСА ( -9…0…9 ) CHR_КРИВАЯ ЧАСТОТА 3-2002 44 БАЗОВЫЙ ТОК t