Процесс сварки сплошной проволокой в активных газах и смесях с управляемым комплексом (УПК)

Процесс УКП реализован НПП «Технотрон», ООО на базе источника ДС400.33УКП.

Традиционный процесс сварки в СО₂ и смесях реализуется в настоящее время простейшим или инверторным выпрямителем с пологопадающей внешней характеристикой и включенным в сварочную цепь дросселем. Пологопадающая характеристика обуславливает саморегулирование дуги, дроссель ограничивает скорость нарастания тока КЗ, а накопленная во время КЗ энергия расходуется на плавление электрода и образование капли.

Основные недостатки традиционного процесса:

• в момент касания капли с ванной (точка 5 Рис.1) зона контакта минимальная и электродинамическая сила протекающего через перемычку препятствует переходу капли в ванну. Эта сила может вызвать отброс капли от поверхности ванны, а проходящий ток - перегрев и взрыв, образующейся перемычки. При этом капля, отрываясь от электрода, улетает в виде брызг, либо остается на торце электрода и переходит в ванну при следующем КЗ;
• после втекания капли в ванну за счет протекающего тока КЗ (пинг-эффект) происходит уменьшение диаметра перемычки между электродом и каплей. Далее происходит взрыв перемычки и капля полностью перетекает в ванну (точка 2 и 3 Рис.1). Происходит спад тока. Энергия накопленная в дросселе расходуется на зажигании дуги и образование новой капли. Из-за различного рода возмущений разрыв перемычки может произойти в точках 1, 2, 3 или 4.

Это приводит к тому, что энергия, идущая на образование следующей капли, будет разной, что в свою очередь ведет к нестабильности процесса.

Для устранения этих недостатков, начиная, примерно с 1970 года предприняты значительные усилия различными научными организациями. Большой вклад в это внесли И.И. Заруба, С.И. Пинчук, А.Г. Потаньявский, А.В. Лебедев, А.Ф. Князьков, Ю.Н. Сараев и др. Однако реализации идеи мешало отсутствие быстродействующей элементной базы. Только создание быстродействующих транзисторных инверторов позволило реализовать процесс сварки на основе высказанных идей практически.

В 1985 году компанией Lincoln Electric была создана сварочная система SST, способная управлять переносом электродного металла.

В НПП «Технотрон», ООО на базе транзисторного инвертора создан источник ДС400.33УКП, реализующий принцип управляемого каплепереноса (УКП). Данный источник позволяет успешно производить сварку тонкого металла и сварку по открытому зазору с формированием качественного обратного валика.

Процесс УКП организован следующим образом:

• капля касается ванны (точка 1). В этот момент ток по сигналу обратной связи сбрасывается почти до нуля на время 0,7-0,8 мс. За это время пятно контакта капли с ванной развивается, происходит "врастание" капли в сварочную ванну;
• в точке 2 токовая пауза заканчивается и начинается резкое нарастание тока КЗ до точки 3. Резкое нарастание ток в нашем случае возможно, так как капля уже надежно контактирует с ванной. Кроме того, это нужно для уменьшения времени КЗ за счет быстрого образования и сужения шейки между электродом и каплей. Ток КЗ возрастает до точки 3. Далее ток КЗ почти не меняется (плавно нарастает), так как для разрыва суженной перемычки между каплей и ванной большой ток не нужен;
• в момент 4 перемычка между электродом 4 и каплей разрушается. В это время по сигналу обратной связи включается ток импульса определенной (фиксированной) длительности и амплитуды 5 (регулируемой). В этот момент зажигается дуга и происходит образование новой капли. Дозированная амплитуда и длительность позволяют стабилизировать размер образовавшейся капли. Далее ток снижается до уровня базового - 6. Спад тока может пойти по кривым 7, 8 или 9 (параметр регулируется). Эта регулировка позволяет менять тепловложение в сварочную ванну. Ток поддерживается на уровне базового 6 до следующего короткого замыкания.

Основные регулируемые параметры при сварке корневого шва

Базовый ток - определяет общее тепловложение и форму обратного валика. Если базовый ток очень высокий, то будет хорошее проплавление, но недостаточная высота обратного валика. Низкое значение базового тока формирует высокий обратный валик, но возможно несплавление кромок.

Базовый ток устанавливается в пределах 30-150А.

Ток импульса - управляет длиной дуги и влияет на внешнюю поверхность корневого шва. Увеличение тока приводит к формированию более плоской внешней поверхности шва. Кроме того, ток импульса оказывает влияние на общее тепловложение.

Ток импульса устанавливается в пределах 200-500А.

Спад тока - регулирует тепловложение. Устанавливается в пределах 1-70 условных единиц.

Ток КЗ - регулирует амплитуду первоначального нарастания тока КЗ до точки 3 (рис.2). Устанавливается в зависимости от диаметра используемой проволоки и вида защитного газа.

Регулируется в пределах 110-300А. (21-40 в условных единицах).

Рекомендуемые режимы сварки корневого шва проволокой L-56 в СО₂