Spawanie impulsowe MIG/MAG — dlaczego warto je stosować?

Zalety i wady łuku pulsującego w porównaniu z łukiem standardowym

Jazda z dużą prędkością na autostradzie w nowoczesnych limuzynach przypomina raczej komfortowe ślizganie, a nie walkę z siłami odśrodkowymi. Odzwierciedla lekkość bytu i umożliwia dziecinnie łatwe pokonywanie większych odległości. A co, gdyby przełożyć tę dynamikę jazdy i lekkość ruchu na wiejską drogę, a nawet na ruch miejski?

W technice spawania łuk natryskowy odpowiada ślizganiu się na autostradzie. Jego właściwości są w rzeczywistości pożądane we wszystkich zakresach mocy i w licznych zastosowaniach. Jeżeli jednak spawacz porusza się, w zależności od mocy, w zakresie łuku zwarciowego lub łuku przejściowego, nagle znajduje się w ruchu miejskim lub na wiejskiej drodze. Zmniejszają się prędkości spawania, zmniejsza się głębokość wtopienia, a nawet zwiększa się ilość niezbędnych poprawek, niekiedy w znacznym stopniu, z powodu odprysków spawalniczych. Praca się komplikuje. Rozwiązaniem może być spawanie impulsowe…

Funkcjonalność standardowego łuku spawalniczego — historia techniczna spawania impulsowego

Aby zrozumieć techniczne podstawy spawania impulsowego, należy najpierw zrozumieć, jak działają standardowe warianty łuku. Co można powiedzieć o ułatwieniu lub utrudnieniu pracy?

Informacje ogólne: Gdy drut elektrodowy styka się z przedmiotem obrabianym, następuje zwarcie. Aby uniknąć dłuższej fazy zwarcia, prąd jest zwiększany, co powoduje zajarzenie się łuku. Powstałe ciepło stapia materiał podstawowy i końcówkę drutu — prowadzi to do przejścia materiału, tak zwanego odrywania kropli. W niskim i średnim zakresie mocy każda oderwana kropla jest oparta na zwarciu. Jednakże w całym zakresie mocy charakterystyka odrywania kropli jest bardzo zróżnicowana:

• Krótki łuk: tutaj odrywanie kropli odbywa się w fazie wysokiego prądu danego zwarcia. W rezultacie dochodzi do przerwania zwarcia, czyli zajarzenia łuku spawalniczego, co może prowadzić do powstania odprysków. W dolnym zakresie mocy są one jednak zazwyczaj tak drobne, że nie przywierają do materiału podstawowego. Dzięki przećwiczonym umiejętnościom manualnym, krótki łuk jest również łatwy do opanowania, ponieważ spawacz zawsze czuje bezpośredni kontakt z jeziorkiem spawalniczym.

• Przejściowy łuk spawalniczy: także w tym zakresie zachowana jest zasada odrywania kropli w momencie zwarcia w fazie wysokiego prądu. Jednak ponieważ są tu stosowane znacznie wyższe prądy, również wybuchy podczas rozdzielania kropli stają się coraz bardziej wyraźne. W tym procesie powstają też większe krople, które są odrywane od końca drutu bez zwarcia i dlatego mogą wylądować obok spoiny. Odpryski spawalnicze występują więc częściej, w większej formie i nieuchronnie przyklejają się do przedmiotu obrabianego — co również znacznie zwiększa ilość niezbędnych poprawek. Opanowanie przejściowego łuku spawalniczego dla spawacza jest znacznie utrudnione.

• Łuk natryskowy: po dotarciu do zakresu łuku natryskowego, koniec drutu jest rozgrzewany mocniej z powodu dużej mocy. Krople są też zwężane wokół końca drutu przez pole magnetyczne generowane przez prąd (efekt „szczypania”), przez co stają się coraz mniejsze i liczniejsze, a także są jak nić kierowane do jeziorka spawalniczego. Przejście materiału jest wówczas prawie bezzwarciowe. Rezultatem jest wyjątkowo czyste przejście materiału, w szczególności przy dużych prędkościach stapiania, któremu towarzyszy maksymalna redukcja odprysków.

W ten sposób łuk daje spawaczowi poczucie wyjątkowej równowagi i łatwości obsługi — prowadząc łuk, a tym samym łącząc metale, odczuwa się „miękkie masło”.

Łuk pulsujący — elektrotechniczna sztuczka

Właściwości spawalnicze łuku natryskowego byłyby pożądane najlepiej w całym zakresie mocy: superpłaskie, równoramienne spoiny, perfekcyjne zmiany głębokości wtopienia, mała ilość odprysków i oczywiście duże prędkości spawania. Jednakże przeniesienie całości na łuk zwarciowy i przejściowy byłoby niemożliwe w zakresie standardowego łuku. W tym celu niezbędne było sięgnięcie po skrzynkę z elektrotechnicznymi sztuczkami… efektem tego jest spawanie impulsowe.

W przeciwieństwie do standardowego łuku spawalniczego, łuk pulsujący jest w idealnym przypadku wolny od zwarć. Nie ma zatem bezpośredniego kontaktu między drutem a jeziorkiem spawalniczym. Prawdziwa tajemnica tkwi w tym, że łuk oscyluje między skrajnie niskim prądem podstawowym a prądem pulsującym, który wykazuje bardzo wysokie wartości (interwały impulsowe). Zasadniczo prąd podstawowy ma za zadanie zapobiegać zerwaniu łuku i utrzymywać płynny stan jeziorka spawalniczego. Prąd pulsujący generuje wówczas wystarczającą ilość ciepła do odrywania kropli i uzyskania wtopienia.

Szczegółowe informacje o spawaniu prądem pulsującym

Ważne: pulsowanie wykorzystuje tzw. efekt szczypania (od „to pinch”), podobnie jak łuk natryskowy. W przeciwieństwie do łuku zwarciowego, krople NIE są przy tym odrywane w fazie wysokiego prądu. Drut elektrodowy jest stapiany i zwężany w określonym punkcie wskutek przyłożenia niezwykle wysokiego prądu na czas od jednej do dwóch milisekund przy odpowiednim impulsie. Krótko przed ponownym osiągnięciem zakresu niskiego prądu podstawowego, zwężona kropla zostaje uwolniona i w stanie płynnym przesuwa się do jeziorka spawalniczego. Przy odpowiedniej długości łuku (odległość między końcem drutu a spoiną) nigdy nie występuje kontakt między elektrodą a spoiną, dlatego spawanie impulsowe jest praktycznie bezzwarciowe. Pozwala to na wyjątkowo czyste przejście materiału — wyjątki potwierdzają tę regułę.

Na przejście materiału pozytywnie wpływa również fakt, że wielkość kropli — podobna do łuku natryskowego — jest raczej niewielka i jest mniej więcej jednakowa w całym zakresie mocy. Zmienia się tylko liczba odstępów między impulsami i tym samym liczba odrywanych kropli: w niskim zakresie mocy mniej impulsów, w wysokim zakresie mocy znacznie więcej. Tę różnicę równie dobrze słychać: im większa moc, tym wyższy jest odgłos (częstotliwość impulsów).

Zalety i wady spawania impulsowego w praktyce

• Ciepło oddawane: wartości szczytowe prądu wymagane dla efektu szczypania muszą osiągać co najmniej 450 amperów. Spawanie impulsowe wiąże się zatem zawsze z wyższą temperaturą niż standardowe spawanie łukiem zwarciowym. Dlatego jest ono często preferowane przez spawaczy, w szczególności w zakresie cienkich blach, gdzie wymagana jest maksymalna redukcja ciepła. Jednakże zaletę w postaci energii liniowej można skutecznie zamienić na wyższą prędkość spawania. W niektórych zakresach grubości blachy łuk pulsujący może zatem zwiększyć wydajność spawania.
• Z drugiej strony, po zbliżeniu się do zakresu łuku natryskowego, dzieje się odwrotnie: za pomocą pulsowania możliwe jest zmniejszenie ciepła oddawanego, w szczególności w zakresie dużych mocy, ponieważ wysokie prądy nie są stosowane stale.
• Wady w obsłudze: zasada spawania impulsowego opiera się na braku bezpośredniego kontaktu między elektrodą i jeziorkiem spawalniczym. W wielu przypadkach profesjonalni spawacze opisują więc zalety w stosowaniu łuku zwarciowego, ponieważ ciągły kontakt pozwala na lepsze prowadzenie jeziorka spawalniczego i uniknięcie karbów towarzyszących wtopieniu.
• Redukcja odprysków spawalniczych: to oczywiste — dzięki bezzwarciowemu odrywaniu kropli i wynikającemu z tego niezwykle czystemu przejściu materiału, odpryski spawalnicze są redukowane nawet o 100%. W szczególności w zakresie łuku przejściowego spawanie impulsowe jest więc absolutnie wskazane, ponieważ pozwala zaoszczędzić wiele pracy!
• Zawsze ten sam rodzaj łuku: od minimalnej do maksymalnej mocy, dzięki funkcji pulsowania można zawsze zastosować ten sam rodzaj łuku.
• Zaleta dla technologii spawania wielowarstwowego: spawanie impulsowe doskonale nadaje się do nakładania warstw.
• Gwarancja płaskich spoin

Szczególna zaleta na aluminium

W dziedzinie profesjonalnego spawania aluminium źródło spawalnicze do spawania metodą MIG/MAG Puls jest w zasadzie niezbędne. Można tutaj zaobserwować wyjątkowy efekt: ze względu na wysoką przewodność cieplną aluminium łuk zwarciowy jest często zbyt zimny. W praktyce oznacza to, że łuku zwarciowym spawacz musi skonfigurować znacznie wyższy prąd spawania (prędkość podawania drutu) niż w przypadku łuku pulsującego. Sprawia to, że wybór odpowiedniego parametru spawania jest znacznie trudniejszy. Jeśli spawanie jest zbyt „zimne”, w rezultacie powstaje spoina o znacznej wysokości. Jeżeli jednak zostanie zastosowany zbyt wysoki parametr spawania, dojdzie do nadmiernego przetopienia warstwy graniowej (marnowanie spoiwa).

Spawanie impulsowe jest idealnym rozwiązaniem w zastosowaniach do aluminium w szczególności w dolnym zakresie mocy. Dzięki dostosowanej charakterystyce pulsowania łatwo jest uniknąć przepaleń i przetapiania warstwy graniowej i jednocześnie uzyskać czysty odpływ roztopionego materiału w celu uzyskania wklęsłego wyglądu spoiny (zakrzywionego do wewnątrz). Kolejną zaletą łuku pulsującego w aluminium jest rentowność wynikająca z wyższych prędkości spawania oraz szczególnie bezrozpryskowe rezultaty spawania w całym zakresie mocy. Efekty wizualne są perfekcyjne i wyjątkowo profesjonalne.

Odpowiednie źródło spawalnicze do spawania metodą MIG/MAG Puls

Łuk pulsujący od dziesięcioleci należy do najnowocześniejszych źródeł spawalniczych najwyższej jakości. Jednak spawanie impulsowe staje się coraz bardziej popularne nawet w średnim segmencie urządzeń do spawania ręcznego. Firma Fronius zareagowała odpowiednio na ten rozwój rynku i rozszerzyła o tę funkcję urządzenia obsługujące wiele metod spawania z serii TransSteel.

W nowym TransSteel Pulse całkowicie zjednoczono wymagania techniczne, które niezależnie od materiału pozwalają sprostać wszystkim wyzwaniom spawalniczym w sektorze spawania ręcznego.