Тел: (495) 632-00-30
тел: (495) 744-13-06
/home/elmid/dev.elmid.ru/docs/upload/price-ru.xlsx
Новости Все новости

Технология сварки модифицированной короткой дугой

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ

МОДИФИЦИРОВАННОЙ КОРОТКОЙ ДУГОЙ

Развитие цифровых технологий в области источников сварочного тока открывает новые пути развития технологии сварки. В настоящее время управление сварочным аппаратом все более и более основываются на электронных компонентах. Цифровые системы улучшают время реакции на параметры сварки. Это одна из причин появления на рынке новых модифицированных сварочных технологий. В области MIG/MAG сварки новые формы волн тока и напряжения, а также контролируемый режим короткого замыкания дают возможность создания технологии сварки короткой дугой без брызг с капельным переносом.

В современном сварочном производстве наблюдается растущий интерес к развитию технологии сварки корня шва и тонкого металла. Идет интенсивный поиск способов улучшения производительности и качества сварки, так как обычные методы TIG, MMA, MIG/MAG сварки не являются специальной технологией сварки корневого прохода, но даже они имеются серьезные ограничения. Большим шагом в развитии оборудования и технологии сварочного производства стала технология FastROOTTM, разработанная компанией Kemppi.

Корень шва является первым проходом при сварке в несколько проходов. Усилением корня шва называют выпуклость со стороны корня при сварке одностронней разделки (рис. 1).


Рис. 1

Рис. 1 Корень шва является первым или самым нижним проходом при сварке в несколько проходов.

Корневые швы свариваются с применением различных сварочных технологий с учетом индивидуальных требований каждой ситуации. MIG/MAG сварка корневого прохода производится с использованием цельнометаллической или порошковой проволоки. При сварке короткой дугой или импульсной сварке, особенно нержавеющих сталей, главными проблемами являются разбрызгивание и нестабильность сварочной дуги. Обычной MIG/MAG сваркой корневой шов неповоротного соединения нельзя сварить без брызг. Проблемы часто возникают в потолочном и нижнем положении.

Недостаточное проплавление может привести к непровару корня шва. Причиной непровара может стать недостаточная мощность сварки, очень большой сварочный ток или длина дуги, завышенная или недостаточная скорость сварки или неправильное положение горелки. Также причинами непровара могут быть недостаточный зазор, завышенное притупление или ошибка в техпроцессе. Этих ошибок в каждом случае можно избежать путем корректирования скорости подачи проволоки/сварочного тока, напряжения дуги, скорости сварки, а также используя более крутой толкающий угол горелки, если возможно. Разбрызгивание при сварке корневого прохода должно быть сведено к минимуму, особенно при сварке труб. Это снижает необходимость последующей зачистки шва и околошовной зоны, а также снижает риск брака сварки. Брызги снижают коррозионную стойкость металла внутренней поверхности труб и даже могут препятствовать потоку жидкости по трубе.


     Технология FastROOTTM основана на цифровом контроле параметров на выходе сварочного аппарата - сварочного тока и напряжения. Электроника отслеживает короткие замыкания и контролирует точное время перехода капли металла с конца проволоки в сварочную ванну.


     Принцип работы FastROOTTM основан на разделении цикла сварки на два разных периода. Это период короткого замыкания и период горения дуги, чередующиеся между собой (рис. 2). FastROOTTM - это процесс сварки модифицированной короткой дугой, принципиально отличный от импульсной сварки.



Рис. 2 График сварочного тока в процессе сварки FastROOT™. Капля металла с кончика проволоки переносится в сварочнцю ванну. Чередуются периоды короткого замыкания и горения дуги.

     В период короткого замыкания поступающая проволока замыкается накоротко на сварочную ванну, ток резко увеличивается и остается на заданном уровне. В начале периода короткого замыкания есть короткий резкий скачок сварочного тока в момент контакта кончика проволоки со сварочной ванной.

     В течение периода короткого замыкания резкий скачок тока до заданного уровня завершается так называемой отщепляющей силой, которая отделяют каплю металла с кончика сварочной проволоки. Плавное отделение капли обеспечивается медленным уменьшением сварочного тока. В момент переноса капли в сварочную ванну начинается второй период роста тока, и происходит зажигание дуги. Управление процессом точно показывает момент отделения капли и зажигания дуги. Точный контроль времени роста и снижения тока гарантирует отсутствие брызг при переходе от короткого замыкания к горению дуги.


     В период горения дуги формируется сварочная ванна и обеспечивается необходимое проплавление корня шва. Эти два периода роста тока следуют друг за другом, в конце каждого из них ток устанавливается и держится на заданном значении. Точно выставленная и удерживаемая базовая сила тока гарантирует перенос каждой следующей капли в течение периода короткого замыкания.


     Интенсивный и точный контроль сварочного тока в сочетании с точной формой волны в процессе сварки обеспечивают бесперебойное отделение капель и их перенос в сварочную ванну практически без брызг. Это гарантирует стабильность дуги и простоту управления процессом сварки.



Рис. 3 Влияние базовой силы тока на сварное соединение. Сила тока указана в амперах.


     Технология FastROOTTM реализована в сварочном аппарате Kemppi FastMIG Sinergic, который позволяет сварщику регулировать скорость подачи проволоки, уровень базовой силы тока и значение второго импульса тока (значение формирующего импульса FPu). Рис. 3 показывает влияние роста базовой силы тока на формирование корневого прохода при сварке нержавеющей стали. Рис. 4 показывает влияние формирующего импульса на форму корневого прохода.



Рис. 4 Влияние формирующего импульса на сварное соединение. Показания указаны в условных единицах, которые регулируются и отображаются на дисплее сварочного аппарата FastMIG.



Рис. 5 Техника сварки корневого шва.


                                   Малоуглеродистые стали
№ программы Сварочная проволока    Защитный газ Поддув
        902                  0,9   Ar + 18% - 25% CO2  
        903                    1   Ar + 18% - 25% CO2  
        904                  1,2   Ar + 18% - 25% CO2  
        912                  0,9                  CO2  
        913                    1                       CO2  
        914                  1,2                  CO2  
                                         Нержавеющие стали
№ программы Сварочная проволока    Защитный газ Поддув
        922                   0,9          Ar + 2% CO2     Ar
        923                    1          Ar + 2% CO2     Ar
        924                  1,2          Ar + 2% CO2     Ar
        932                  0,9 Ar + 30% He + 1% CO2     Ar
        933                    1 Ar + 30% He + 1% CO2     Ar
        934                  1,2 Ar + 30% He + 1% CO2     Ar

Рис. 6 Синергетические кривые, включенные в стандартную поставку.


     Наиболее важным моментом в технике сварки является удержание дуги на верхушке сварочной ванны, нельзя смещать дугу к краю (рис. 5). Сварочная проволока может проткнуть сварочную ванну насквозь и вызвать брызги со стороны корня шва. Дуга должна удерживаться над центром сварочной ванны в течение колебаний. Сварщик не должен задерживать дугу на сторонах разделки при колебательном движении, а также не делать слишком широких колебаний. Нужно держать максимальную скорость сварки. Частота колебаний выше, чем при обычной сварке короткой дугой сверху вниз. Технология FastROOTTM позволяет также выполнять сварку без колебаний. Это увеличивает скорость сварки, но поверхность сварного шва не будет иметь такую же гладкую форму, как у шва, сваренного с колебаниями.


     Технология FastROOTTM была разработана в основном для сварки корневого прохода шва, но также может использоваться для сварки тонкого металла. Наиболее общими свариваемыми материалами являются малоуглеродистые и нержавеющие стали. На рис. 6 перечислены синергетические кривые для сварочного аппарата FastMIG. Первые кривые, сделанные на заказ, были разработаны для нержавеющих сталей EN 10088 1.4539-904 L и EN 10088 1.4464-22%Cr. Также есть синергетические кривые для сварки порошковой проволокой, сварки сталей с высоким содержанием никеля, а также для сварки-пайки проволокой CuSi3. Кроме того, есть кривые для сварки нержавейки, разработанные для сварки в различных газовых смесях.


     Одними из первых технологию FastROOTTM использовали норвежские компании, занимающиеся строительством морских буровых платформ и трубопроводов. Заказчики отзываются о данном процессе как об очень легком в работе и при настройке. Также достойна похвалы возможность сварки стальных труб практически без брызг. Данная технология в настоящее время применяется на проекте Ormen Lange в Норвегии. Это второй в мире по величине подводный газопровод, спроектированный по наиболее жестким требованиям. Ниже приведены параметры сварки трубопровода проекта Ormen Lange:

  • D = 780 мм, t = 45,5 мм
  • 50º V-разделка, зазор 4,5 мм и усиление шва 0,5 мм
  • 1 мм LNM Ni1 проволока, защитный газ Ar + 18% CO2
  • Wfs =  3,5 - 3,9 м/мин
  • V = 75 - 130 мм/мин

     Перед запуском технологии в производство были проведены испытания сварки корневых проходов. На рис. 7 показан один из пробных образцов. В испытательных образцах и рабочих швах сварочных дефектов выявлено не было.



Рис. 7 Стыковой шов, V - разделка 60°, корневой проход сварен FastROOT™ в вертикальном положении. Заполнение синергетической MIG сваркой в вертикальном положении. Зазор 3-4 ии, сварочный ток 130А, напряжение 16V, скорость сварки 138 мм/мин, энергия дуги Е=0,9 кДж/мм и тепловложение Q=0,72 кДж/мм.

     Стальные трубы с толщиной стенки до 4 мм могут свариваться встык без разделки. В этом случае зазор особенно важен, так как труба с толщиной стенки 4 мм не может быть сварена без зазора. В некоторых случаях трубы с толщиной стенки до 1,5 мм варятся без зазора. Для качественной сварки в один проход (рис. 8) неповоротной трубы с толщиной стенки 4 мм применялись следующие параметры сварки:

  • D = 110 мм и t = 4 мм
  • G3Si1 1 мм проволока
  • Сварка в неповоротном положении
  • Стыковое соединение без разделки, зазор 4 мм
  • От 12 до 13 часов - Wfs 3 м/мин
  • От 3 до 6 часов - Wfs 2,8 м/мин


Рис. 8 Стыковое соединение без разделки, зазор 4 мм, сварка в 1 проход.


      Результаты тестирования технологии FastROOTTM на сварочном аппарате FastMIG Synergic KMS 500 (рис. 9) подтверждают названные особенности и преимущества. Особо отмечена простота и легкость сварки сложных соединений - зазор 3-5 мм, вертикальное положение. Также хорошо сваривать соединения с переменным зазором.



Рис. 9 Сварочные аппараты FastMig Synergic с блоком водяного охлаждения "а" и без него "б".


     Технология подходит для сварки соединений как с разделкой 45º, так и 60º, а также для сварки тонкого металла (рис. 10, 11, 12). Варить настолько легко, что при проведении демонстрационной сварки представители заказчиков могли качественно сварить такое соединение со второй попытки. Аппараты серии FastMIG Synergic позволяют осуществлять провар корня шва и заполнение разделки на одном сварочном аппарате. Провар корня осуществляется при помощи технологии FastROOTTM, а  заполнение - при помощи или обычной, или синергетической MIG/MAG сварки. Провар корня шва особенно хорошо выполнять цельнометаллической сварочной проволокой малых диаметров - 0,8-1 мм, но также хороший результат можно получить на проволоке диаметром 1,2 мм. Заполнение шва можно производить при помощи цельнометаллической проволоки диаметром 1-1,2 мм, при этом не требуется замена катушки при переключении с FastROOTTM на MIG/MAG сварку.


     Заполнение шва очень хорошо производить при помощи порошковой проволоки - при этом выше плотность тока и лучше переплавление  металла сварного шва, что значительно улучшает качество и механические свойства свариваемого соединения. Для этой цели аппарат FastMIG Synergic может укомплектоваться двумя проволокоподающими устройствами.


     В одно подающее устройство заряжается цельнометаллическая проволока диаметром 0,8-1 мм для проварки корня шва при помощи FastROOTTM, а в другое заряжается порошковая проволока для заполнения шва.


Рис. 10 Корневой проход.

Угол разделки 45°, зазор 4 мм.

Рис.11 Корневой проход.

Угол разделки 30°, зазор 4 мм.

Рис.12 Корневой проход.

Формирование обратного валика.



     Проволокоподающие устройства подключаются к источнику тока, и для перехода с провара корня шва на заполнение достаточно переключить сварочный аппарат с одного подающего на другое. Одновременная сварка при помощи двух проволокоподающих устройств на одном аппарате осуществляться не может, подающие устройства работают только в последовательном режиме.


     В роботизированной сварке применяется технология ААА, аналогичная технологии FastROOTTM. Технология ААА работает на аппаратах серии KempArc, которые могут устанавливаться на роботы MOTOMAN, KUKA, KAWASAKI и др. Данный сварочный аппарат также выполняет провар корня шва и заполнение разделки без смены катушки с проволокой. Образцы, сваренные роботизированным  способом, представлены на рис. 13, 14.


Рис. 13 Корневой шов "1" и перекрытие

"2", сваренные аппаратом KempArc

на роботе Motoman.

Рис. 14 Корневой шов "1" с перекрытием

"2" и облицовкой "3", сваренный аппаратом

KempArc на роботе Motoman.


      Технология FastROOTTM сочетает в себе новый метод сварки модифицированной короткой дугой, как корневого прохода шва, так и сварки металла. Сварочные синергетические кривые позволяют осуществлять сварку малоуглеродистых и легированных сталей во всех пространственных положениях. Простота настройки и общее удобство использования обеспечивают сварщику превосходную управляемость дуги и высокую стабильность процесса при роботизированной сварке. Технология имеет следующие преимущества:

  • выше производительность и скорость сварки, чем при сварке способом TIG,
  • меньше разбрызгивания,
  • корневой проход и заполнение шва производятся на одном оборудовании,
  • легкость сварки,
  • хорошая поверхность и форма корневого прохода шва,
  • корневой проход варится без подкладки,
  • практически не требуется зачистки после сварки,
  • гибкость и простота использования,
  • возможность сварки во всех пространственных положениях.

Юри Ууситало

Инженер по сварке Kemppi Oy, Lahti, Finland


А.С. Мосягин

Международный инженер по сварке,

директор по продажам корпоративным клиентам ООО «Кемппи»


С.А. Линовский

Инженер по сварке ООО «Кемппи»

Заявка на поставку оборудования
Для данного товара требуется консультация с менеджером, что позволит максимально правильно сформировать заказ. Просим оставить свои контактные данные, и мы обязательно свяжемся с вами для уточнения комплектности, цены и сроков поставки данного товара