Dodaj do ulubionych Startuj z nami Logowanie Rejestracja

Szybkie linki

Rodzina Wise dla spawaczy

 

Rodzina Wise dla spawaczy

Cztery narzędzia do spawania łukowego, które powinien mieć każdy spawacz

 

 

Wstęp

 

W trakcie ostatnich kilku lat rozwój źródeł spawalniczych MIG/MAG stworzył okazję do projektowania sprzętu wielofunkcyjnego. W przypadku spawania MIG/MAG, technologia źródeł spawalniczych i oprogramowania umożliwiła projektowanie procesów spawania i funkcji „na miarę” dla wzrostu wydajności i ułatwienia pracy spawaczy.

 

Rodzina produktów Kemppi Wise jest przeznaczona właśnie do tego celu.

Jest to specjalnie opracowane oprogramowanie spawalnicze kompatybilne ze źródłami FastMig i KempArc. Dopasowane do aktualnych potrzeb procesy i funkcje Wise są stosowane przy wykonywaniu spoin graniowych, spawaniu cienkich blach, kontroli wtopienia i skupianiu łuku, gdy potrzebne jest skoncentrowanie energii na małej powierzchni.


Proces WiseRoot do wykonywania spoin graniowych

 

WiseRoot to dostosowany do potrzeb użytkownika proces do wypełniania grani spoin. Opatentowany proces WiseRoot steruje cyfrowo prądem i napięciem źródła spawalniczego. Proces monitoruje fazę zwarcia i zapewnia odpowiedni moment przeniesienia kropli ciekłego metalu z drutu do jeziorka spawalniczego.

Jest to zmodyfikowany proces spawania łukiem zwarciowym i podobnie jak spawanie MIG/MAG, ma kategorie 131, 133, 135 lub 138 wg normy EN ISO 4063.

 

Zasada działania procesu WiseRoot polega na formowaniu dwóch różnych przebiegów prądu spawania. Te przebiegi można określić jako zwarcie i czas jarzenia się łuku przy opadającym zboczu prądu. (rysunek 1). WiseRoot jest zmodyfikowanym procesem spawania łukiem zwarciowym i nie powinien być mylony ze spawaniem impulsowym.

 

W pierwszym etapie narastania prądu spawania, w fazie zwarcia materiał dodatkowy jest transportowany do jeziorka spawalniczego. W drugim etapie narastania moc łuku gwałtownie rośnie, a następnie jest zmniejszana i utrzymywana na żądanym poziomie. Przed pierwszą fazą narastania prąd spawania osiąga swój maksymalny poziom, podczas którego materiał drutu ma kontakt z jeziorkiem spawalniczym.

 

W pierwszym etapie narastania gwałtowny wzrost prądu do żądanego poziomu wytwarza tzw. siłę odrywania, która umożliwia kropli spoiwa oderwanie się od końcówki drutu spawalniczego. Oderwanie wspomaga wolne opadanie wartości prądu spawania. Po transferze kropli metalu do jeziorka rozpoczyna się drugi etap narastania prądu i następuje faza łuku. Układ sterujący monitoruje moment oderwania się kropli poprzez kontrolę łuku. Prawidłowy przebieg fazy narastania i opadania prądu gwarantuje bezodpryskowe przejście z fazy zwarcia do fazy łuku otwartego.

 

Podczas drugiego etapu narastania formowane jest jeziorko spawalnicze i zapewniane jest odpowiednie wtopienie spoiny graniowej. Po dwóch etapach narastania, następujących jeden po drugim, prąd jest zmniejszany do wartości właściwej. Użycie prądu podstawowego na określonym poziomie gwarantuje, że podczas kolejnej fazy zwarcia będzie przeniesiona następna kropla.

Szybka reakcja i prawidłowe przebiegi czasowe wytworzone przez układ sterowania źródła zasilania, w połączeniu z właściwą wartością prądu w procesie umożliwiają nieprzerwane i wolne od odprysków odrywanie kropli i przenoszenie ich do jeziorka. To pozwala na utrzymanie stabilności łuku i łatwą kontrolę procesu spawania.

 

Proces WiseRoot różni się od standardowego spawania łukiem zwarciowym. Na rysunku 1 przedstawiono przebieg spawania łukiem zwarciowym oraz procesu WiseRoot. Podczas standardowego spawania łukiem zwarciowym oddzielenie kropli następuje przy dużej wartości prądu, która zależy od sterowania napięciem. Następnie prąd opada wolno przed zakończeniem fazy łuku i rozpoczyna się kolejna faza zwarcia. W procesie WiseRoot oddzielenie się kropli następuje przy niskiej wartości prądu, co pozwala na łagodne przemieszczenie się kropli do jeziorka. Następnie, w fazie łuku, następuje dokładnie odmierzone wzmocnienie łuku, a potem gwałtowne opadanie prądu do określonego wcześniej poziomu, jeszcze zanim rozpocznie się kolejna faza zwarcia . Ścisła kontrola łuku w procesie WiseRoot zmniejsza odpryski w fazie oddzielania się kropli i pozwala na zmniejszenie ilości doprowadzanego ciepła w fazie łuku w porównaniu ze standardowym procesem spawania łukiem zwarciowym.

 

 

Rysunek 1: Przebieg prądu spawania w procesie WiseRoot podczas przenoszenia kropli materiały dodatkowego do jeziorka spawalniczego. Cykl składa się z fazy łuku i fazy zwarcia. Linią przerywaną narysowano przebieg charakterystyczny dla normalnego łuku zwarciowego.


 

 

Proces WiseRoot daje możliwość spawania przy większej szczelinie pomiędzy materiałami spawanymi przy zachowaniu tych samych nastaw. (rysunek 2). Szczelina pomiędzy elementami spawanymi może wynosić od 1 do 10 mm, ale moc spawania musi być dobierana indywidualnie dla każdego przypadku. Zmiana pozycji spawania wymaga dostosowania mocy spawania.

 

 

Rysunek 2: Zmiana odstępu między elementami spawanymi przy tej samej mocy spawania. Od lewej widoczne szczeliny 2, 4 i 6 mm.

 

 

 

Poniżej przedstawiono listę najważniejszych korzyści płynących ze stosowania zmodyfikowanego procesu do wykonywania spoin graniowych:

 

Wieksza odległość między materiałami spawanymi umożliwia zastosowanie mniejszego kąta ukosowania i zmniejszenie objętości rowka.

Nie wymaga stosowania podkładek.

Jest to proces o wysokiej wydajności: o 10% szybszy niż standardowe spawanie MAG i trzykrotnie szybszy niż spawanie TIG.

Odpowiedni do spawania w różnych pozycjach.

Łatwy do opanowania i stosowania.

Mniej odprysków w porównaniu z tradycyjym łukiem zwarciowym.

 

Na poziomie warsztatu spawalniczego powyższe cechy WiseRoot mogą być postrzegane w formie zwiększonej jakości spawania i zmniejszonego zapotrzebowania na obróbkę końcową.

 

 

Proces WiseThin dla spawania cienkich blach

 

Mała ilość ciepła doprowadzonego jest pożądaną cechą przy spawaniu cienkich blach. Jest wiele odmian spawania laserowego, które są używane w tym celu, ale lasery mają swoje ograniczenia.

Rozwój metody MIG/MAG umożliwia jej wykorzystanie przy małej ilości ciepła doprowadzanego, szczególnie przy pracy z łukiem zwarciowym. W przypadku procesów zmodyfikowanych możliwe jest zmniejszenie ilości ciepła doprowadzanego do poziomu spawania laserowego.

 

WiseThin firmy Kemppi jest procesem spawania MIG/MAG zmodyfikowanym łukiem zwarciowym, który umożliwia spawanie przy ilości ciepła doprowadzonego mniejszej o 5 – 25% niż przy tradycyjnym spawaniu łukiem zwarciowym, (w zależności od konkretnego przypadku). Ponieważ obecnym trendem jest spawanie stali o coraz większej wytrzymałości cecha ta jest wielką zaletą. Bieżącym kierunkiem jest stosowanie procesów spawalniczych o małej ilości doprowadzonego ciepła.

 

W tabeli 1 porównano ilości ciepła doprowadzonego w procesie WiseThin i podczas tradycyjnego spawania łukiem krótkim spoiny zakładkowej. Materiałem na którym została przeprowadzona próba jest stal konstrukcyjna o grubości 1,0 mm.

 

 


Tabela 1: Porównanie ilości ciepła doprowadzonego w procesie WiseThin i podczas spawania synergicznego MIG

 

Proces

v [mm/min]

wfr [m/min]

I [A]

U [V]

P [W]

Q [kj/mm]

Q [%]

WiseThin

800

4

93

16,7

1517

0,091

0

1-MIG

800

4

113

18,3

2028

0,122

25,20

 

 

 

Zasada działania procesu WiseThin jest zbliżona do wcześniej omawianego procesu WiseRoot. Różnica polega na tym, że proces WiseThin jest zoptymalizowany pod kątem spawania cienkich blach.

WiseThin jest zmodyfikowanym procesem spawania łukiem zwarciowym i podobnie jak spawanie MIG/MAG, ma kategorie 131, 133, 135 lub 138 wg normy EN ISO 4063.

 

 

Na rysunku 3 przedstawiono typowe zastosowania procesów spawania blach dostosowanych do wymagań użytkownika.

 

 

Rysunek 3: Mała ilość ciepła doprowadzonego i optymalna geometria ściegu spoiny są zaletami procesów dostosowanych do wymagań użytkownika.


 

 

Podczas spawania wiązką lasera blach największym problemem jest niska tolerancja na zmienną szerokość szczeliny. W procesach MIG/MAG zakres tolerancji jest znacznie szerszy. W procesach Wise dostosowanych do wymagań użytkownika można zwiększyć zakres tolerancji szerokości szczeliny dzięki małej ilości ciepła doprowadzonego. Ułatwia to transport roztopionego metalu.

 

 

Funkcja WisePenetration gwarantująca prawidłowe wtopienie

 

Zmiana wolnego wylotu drutu nie wpływa na prędkość posuwu drutu czy napięcie łuku. W wyniku zmiany długości wolnego wylotu drutu prąd spawania podlega wahaniom.

 

Na rysunku 4 jako przykład, przedstawiono zmiany prądu spawania w zależności od długości wolnego wylotu drutu przy spawaniu stali S235 drutem 1,2 mm, w atmosferze gazu ochronnego Ar + 18% CO2 i następujących parametrach spawania: prędkość podawania drutu 8,8 m/min, napięcie 29 V, prędkość spawania 58,0 cm/min.

Ponieważ jest wykorzystywana charakterystyka stałonapięciowa, prąd spawania jest zależny od długości wolnego wylotu drutu: im większa długość wylotu, tym niższy prąd spawania. Może to doprowadzić do powstania poważnych niezgodności spawalniczych, takich jak przyklejenia, niecałkowity przetop, zmienna jakość spoin i odpryski.

 

 

Rysunek 4: Zmiany prądu spawania w zależności od długości wolnego wylotu drutu.


 

 

Przy ręcznym spawaniu MIG/MAG długość wolnego wylotu drutu jest zawsze zmienna. W mniejszym lub większym stopniu zależy od umiejętności spawacza, i ma to wpływ na przetop. Czasami spawacz musi zwiększyć długość wolnego wylotu drutu z powodu ograniczonej widoczności lub dostępu, spawania w pozycjach wymuszonych, trudnych spoin lub problemów wynikających z projektu spawania.

 

Przy spawaniu zmechanizowanym i zautomatyzowanym odchyłki wymiarowe i geometryczne złącza mogą powodować zmiany długości wolnego wylotu drutu. Te odchylenia mogą powstawać w różnych fazach przygotowania złącza lub kompletacji wyposażenia. Również ciepło spawania powoduje odkształcenia będące przyczynami powstawania odchyleń podczas spawania.

Do rozwiązania problemu mogą być używane różne układy śledzenia złącza, ale są one drogie i nie sprawdzają się we wszystkich warunkach.

 

Kemppi oferuje unikalną funkcję WisePenetration dla przypadków, w których występują trudności z utrzymaniem stałej długości wolnego wylotu. Funkcja ułatwia utrzymanie parametrów spawania (I, U) w granicach specyfikacji procedur spawania (WPS). Gwarantuje to utrzymanie wtopienia na żądanym poziomie i poprawia jakość spoiny.

 

Funkcja WisePenetration utrzymuje stały poziom prądu spawania i długość wolnego wylotu zgodną z wartościami granicznymi określonymi w specyfikacji procedur spawania (WPS). Jeżeli podczas spawania długość wolnego wylotu drutu jest zgodna z dopuszczalnymi wartościami granicznymi, funkcja WisePenetration działa tak samo, jak konwencjonalny proces MIG/MAG i umożliwia wahania prądu spawania wraz ze zmianą długości wolnego wylotu drutu. Jeżeli jednak długość wolnego wylotu drutu wzrośnie ponad dopuszczalną wartość, funkcja WisePenetration przejmie kontrolę i zapewni stałość prądu.

 

Na rysunku 5 przedstawiono sposób, w jaki funkcja WisePenetration utrzymuje wtopienie na stałym poziomie, podczas gdy w procesach standardowych przy wzroście długości wolnego wylotu drutu powyżej dopuszczalnej granicy nastepuje brak odpowiedniego wtopienia.

 

 

W górnym rzędzie przedstawiono wyniki standardowego spawania MAG bez funkcji WisePenetration, a w dolnym wpływ WisePenetration na spoinę. Długości wolnego wylotu drutu od lewej: 25 mm, 30 mm i 35 mm.


 

 

Funkcja łuku skupionego WiseFusion oferuje wiele korzyści

 

Podczas spawania w pozycjach wymuszonych najczęstszym problemem jest sposób kontroli łuku spawalniczego i jeziorka roztopionego metalu.

 

Problem występuje szczególnie przy spawaniu impulsowym MIG/MAG i spawaniu łukiem natryskowym. Na przykład, bardzo trudne jest znalezienie prawidłowych parametrów spawania impulsowego przy łączeniu aluminium w pozycji pułapowej. Aby spełnić wymagania dla spawania w pozycjach wymuszonych firma Kemppi wdrożyła funkcję WiseFusion, która umożliwia utrzymanie stałej długości łuku i zapobiega wydłużaniu łuku przy zmianach długości wolnego wylotu drutu.

 

Zasada działania polega na automatycznym sterowaniu prądem łuku pulsacyjnego lub natryskowego i przebiegami napięcia. Funkcja pozwala na wytworzenie bardziej skupionego i mającego większą gęstość energii łuku spawalniczego w porównaniu do normalnego spawania impulsowego lub łukiem natryskowym.

 

 

Rysunek 6: Po lewej stronie przedstawiono spoinę wykonaną metodą spawania impulsowego MIG z wykorzystaniem funkcji WiseFusion. Spoina po prawej stronie została wykonana metodą spawania impulsowego MIG bez precyzyjnej regulacji łuku. Prędkość podawania drutu wynosiła 4,6 m/min.

 

 

 

Inną korzyścią ze stosowania funkcji WiseFusion jest zwiększenie prędkości spawania dzięki skupieniu łuku. Większa prędkość spawania i wyższa gęstość energii oznaczają mniejszą ilość ciepła doprowadzanego w porównaniu do standardowego spawania impulsowego lub łukiem natryskowym, a mała ilość ciepła doprowadzanego jest parametrem krytycznym dla niektórych materiałów.

 

 

Rysunek 7: Spoina na stali 960 MPa Grubość płyty wynosi 6 mm, rowek I, spawanie od jednej strony w pojedynczym przebiegu. Energia spawania wynosiła jedynie 0,58 kJ/mm.

 

 

 

Stosowanie adaptacyjnej regulacji długości łuku daje bardzo wiele korzyści, takich jak znakomita kontrola jeziorka spawalniczego we wszystkich pozycjach, wąski i wysokoenergetyczny łuk, brak potrzeby precyzyjnej regulacji długości łuku.

 

Funkcja WiseFusion jest bardzo łatwa w użyciu. Parametry spawania są zawsze prawidłowe, więc nie ma potrzeby ich regulacji. Można stosować większe prędkości spawania i uzyskiwać głębsze wtopienie oraz bardziej intensywny i skupiony łuk skupiony łuk. Mała ilość ciepła doprowadzanego i wąskie spoiny sprawiają, że spawanie z wykorzystaniem tej funkcji jest bardziej wydajne i ekonomiczne.


 

13-10-2011

<< powrót

Oceń
Zaloguj się / Zarejestruj, jeśli chcesz dodać komentarz