Что такое импульсная сварка и в чем преимущество этого метода?

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.

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.

С помощью самодельного аппарат для импульсной сварки можно варить более 20 минут, что точно больше, чем положенные 2-3 минуты у аппарата их магазина. А вес такого самодельного прибора не превышает 10 килограмм. Это то, что нужно для домашнего мастера.

Какие еще есть достоинства? Ну вы можете на этапе сборки еще больше удешевить конструкцию. Например, в качестве сварочных кабелей использовать провода с меньшим сечением, достаточно 12 квадратных миллиметров. А для питания аппарата можно использовать провода от бытовых удлинителей.

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.