Установки для аргонодуговой сварки на постоянном и переменном токе

Серия «МС-Т АС/DC» - это мощные и многофункциональные источники питания с огромным количеством функций, которые обеспечивают сварку практически всех металлов (включая алюминий) и сплавов с высоким качеством. Революционные достижения микроэлектроники и цифровых технологий смогли полностью раскрыться и продемонстрировать свои возможности в аппаратах этой серии. Предельная точность задаваемых параметров, высочайший уровень стабильности  во время сварки, удобный интерфейс общения с установками, безотказность в работе – всё это превращает процесс сварки в искусство.

 

Сущность процесса

Алюминий и его сплавы сваривают на переменном токе. Это обусловленно трудностями, вызванными наличием на поверхности алюминия тугоплавкой (Тпл=2050ºС) и трудноудаляемой оксидной плёнки Al₂О₃, (Тпл чистого Al - 660ºС). Аргонная сварка аллюминия, магния и бериллия ведутся на переменном токе.

При прямой полярности (плюс на изделия, минус на электроде), выше стойкость вольфрамового электрода и допускаемый ток. Допускаемый ток, при использование вольфрамового электрода диаметром 3 мм, составляет ориентировочно при прямой полярности 140-280 А, обратной полярности только 20-40 А. Дуга при прямой полярности легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10-15 В. в широком диапазоне плотностей тока.

При обратной полярности возрастает напряжения дуги, уменьшается устойчивость её горения, резко уменьшается стойкость электрода, повышается его нагрев и расход.

Эти особенности и дуги обратной полярности делают её непригодной для непосредственного применения в сварочных процессах. Однако дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при её действии с поверхности свариваемого металла удаляются окислы и загрязнения. Это явление объясняется тем, что при обратной полярности и поверхности металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые, перемещаясь под действием электрического поля от плюса /электрод/, к минусу /изделия/, разрушают окисные плёнки на свариваемом металле, а выходящие с катода /с поверхности изделия/ электроны способствуют удалению разрушенных окисных плёнок.

Этот процесс удаления называют катодным распылением.

Таким образом, при сварке неплавящимся электродом на переменном токе в определенной степени реализуются преимущества дуги прямой и обратной полярности, т.е. при этом обеспечивается стойкость вольфрамового электрода и разрушение окисных пленок. При прямой полярности тока на изделия выделяется около 70% тепла, что обеспечивается более глубокое проплавление основного металла, чем при токе с обратной полярностью, где наблюдается повышенный разогрев электрода, и поэтому допустимая сила тока уменьшена. При использовании переменного тока из-за физических особенностей электропроводимость дуги не одинакова в различные полупериоды полярности переменного тока. Она выше, когда катод на электроде (прямая полярность), и ниже, когда катод на изделии (обратная полярность). В соответствии с этим и сила сварочного тока больше при прямой и меньше при обратной полярности, т.е. проявляется выпрямляющий эффект сварочной дуги, связанный с различными теплофизическими свойствами электрода изделия.

Наличие в сварочной цепи, составляющей постоянного тока, отрицательно сказывается на качестве сварного соединения и условиях процесса: уменьшается глубина проплавления, увеличивается напряжение дуги, значительно повышается температура электрода и увеличивается его расход. Поэтому приходится применить специальные меры для подавления действия постоянной составляющей.

Листовой металл толщиной до 5 мм свариваются без разделки кромок. Размеры и форма подготовки кромок изделий из алюминия или его сплавов в зависимости от толщины и способа сварки регламентированы ГОСТ14806-80 и ГОСТ23792-79. Детали толщиной до 10-25 мм сваривают без предварительного подогрева, а при большей толщине рекомендуется детали предварительно подогревать до 300-400ºС.

Для сварки алюминия и его сплавов рекомендуется применять лантанированный вольфрам ЭВЛоторый уменьшает расход электрода и повышает стабильность горения дуги. При сварке на переменном токе рабочий конец электрода в виде получферы. При сварке на постоянном токе конец электрода затачивают под углом 60º на длине 2-3 диаметров или в виде четырехгранной пирамиды.

Предусмотрены следующие регулировки значений параметров режима:

1. Время предварительной продувки защитного газа.

2. Величина стартового тока. Это установившееся значение тока непосредственно после возбуждения дуги, и соответственно значение, от которого ток начнёт нарастать до величины сварочного тока.

3. Время нарастания сварочного тока. После возбуждения дуги процесс переходит в стадию нарастания тока от стартового значения до сварочного тока. Увеличение тока происходит по линейному закону.

4. Величина сварочного тока. Плавно регулируется и отображается на цифровом индикаторе.

5. Частота переменного тока (Гц).

6. Время спада тока. При отпускании кнопки (в случае 2х-тактного режима) или кратковременном нажатии (4х-тактный режим) начинается процесс спада тока, что обеспечивает заварку кратера. Ток падает до значения конечной силы тока.

7. Продувка газа после сварки. Время продувки  газа после гашения дуги для предотвращения окисления сварочной ванны на стадии ее кристаллизации.

8. Соотношение полярности в цикле. Эта функция позволяет регулировать время нахождения вольфрамового электрода за период цикла в положительном или отрицательном полупериодах. Увеличивая время, при котором на электроде положительный потенциал, оператор усиливает очищающий от оксидной пленки эффект катодного распыления. Увеличивая время отрицательного потенциала на электроде, опратор уменьшает вероятность попадания вольфрамовых включений в шов и экономит электрод.

9. Баланс переменного тока  позволяет перераспределять в пределах цикла значение амплитуды напряжения на детали между положительным и отрицательным значением, как бы смещая ось времени на вышеприведенном графике вверх или вниз, тем самым усиливая очищающий эффект и повышая качество формирования сварного шва (смещение в сторону минуса на детали) или увеличивая глубину проплавления, скорость сварки и повышая стойкость электрода (смещение в сторону плюса детали).

Возможен режим импульсной сварки на переменном токе. Осциллограмма тока для данного варианта представлена ниже.