Электродуговая сварка стала применяться примерно с 1880-х годов, и с тех пор технология остается в целом неизменной – создание дуги путем приложения напряжения между элек- тродом и изготавливаемой деталью, состоящей из отдельных частей, которые необходимо соединить. Но в большинстве случаев применения этого вида сварки в то время она имела существенные ограничения с точки зрения управления процессом сварки. Большинство источников питания были снабжены лишь регулируемым выходом для установки величины постоянного напряжения, и это ограничивало достижение эволюционных успехов в плане дальнейшего развития источников питания.

К 1950 году было три основных типа передачи металла: короткая дуга, слаботочный процесс переноса металла, процесс, который происходит на более высоких токах, чем при сварке короткой дугой, что приводит к образованию капель расплавленного металла большего диаметра, чем сама проволока и электрод, и процесс сварки с дугой в виде струи, где используются более высокие токи для соединения деталей.

В 1960 году разработчики сварочных технологий нашли способ быстрой регулировки тока. Это открыло возможность для появления импульсной сварки, которая помогла устранить противоречивые аспекты, характерные для передачи расплавленного металла традиционными видами сварки. В импульсной дуговой сварке напряжение не является постоянным; сварочный ток возрастает до пикового значения при формировании капли, а затем происходит уменьшение тока с целью снижения подвода избыточного тепла для равномерного образования и передачи капель в сварочную ванну и, в конечном счете, для стабилизации сварочного процесса. Эти колебания или импульсы зависят от формы волны тока, управляемого изменения характеристики сварочного процесса, существенно меняющего саму технологию, с помощью которой сварщик осуществляет качественную сварку.

В 1990-х годах волновые характеристики сварочного тока были улучшены, поскольку компании перешли на инверторные платформы, имеющие полностью цифровое управление, в отличие от аналоговых сетей контроля, использовавшихся в источниках питания. Разработчики сварочных процессов значительно расширили свои возможности для управления процессом сварки с помощью цифровых команд.

Что может волна?

Она может значительно ускорить процесс импульсной сварки. В начале 2000-х промышленность США испытывала подъем в попытке сохранить свою конкурентоспособность в условиях глобализации. Производители, которые хотели удержать свои преимущества на местном рынке, нуждались в повышении производительности производственных процессов, чтобы сохранить и улучшить свои позиции по отношению к компаниям из стран с низкой стоимостью рабочей силы. Это привело к развитию технологий с улучшенной передачей импульса сварочной дуги и к появлению более короткой длины дуги, чем в традиционной импульсной сварке. Как результат, увеличилась скорость передачи металла и производительность технологии. Из-за более высокой скорости движения электрода удалось достичь значительного снижения подвода тепла, кроме того, уменьшилось разбрызгивание металла по сравнению с традиционными импульсными процессами.

Короткие и «плотные» флуктуации тока предоставляют возможность точного контроля передачей капель. Как только капля передается, она контактирует со сварочной ванной и закорачивает ток. Сигнал короткого замыкания сразу корректирует форму волны рабочего тока, что позволяет вести процесс стабильнее и быстрее

Усовершенствованная технология передачи импульсов может быть использована для различных полуавтоматических и роботизированных приложений, что повысит скорость движения электрода более чем на 50 % по сравнению с простым импульсным процессом.

В настоящее время скорость сварки, равная 50 дюймам в минуту, в автоматизированных приложениях современных предприятий не является уже необычной. Новая технология импульсной сварки позволяет сфокусировать процесс. Применение улучшенных характеристик формы волны сигнала не ограничивается только крупными компаниями, которым необходимы каждый день километры готовых сварочных швов. Новая технология полезна и для ручной сварки. Типичная импульсная дуговая сварка обеспечивала получение лучших капель сварочного металла, чем другие виды сварки, но процесс не являлся идеальным при соединении металла, когда электрод расположен в неудобном положении. Корректировка формы волны рабочего тока решает эту проблему. Улучшенный контроль работает так же, как в обычном импульсном процессе, но управляет частотой, увеличивая стабильность получения шва. Дуга получается при более низком напряжении, чем при обычной сварке, позволяя сварщику работать с меньшим объемом сварочной ванны. Это дает дополнительное чувство свободы для специалистов-сварщиков. Они могут в любое время изменить фокусировку и размер капель, улучшив и упростив контроль за процессом образования сварочной ванны.

Усовершенствованная импульсная сварка алюминия.

Алюминий все чаще используется при изготовлении различных конструкций, требующих максимума надежности при мини- мальном весе. Явные преимущества этого металла привлекли повышенное внимание к совершенствованию технологии сварки алюминия. В свою очередь, это вызвало необходимость разработки сварочных методов, использующих эффективную корректировку формы волны сварочного тока.

Одной из последних разработок является технология сварки алюминия переменным током с изменяемой амплитудой тока, которая значительно улучшает существующие им- пульсные методы соединения деталей, даже с учетом того, что это несколько противоречит общепринятой методике использования постоянного тока для сварки алюминия. Этот метод уменьшает поступление избыточного тепла, перенаправляя поступающую энергию отрицательной полярности (рисунок 2). Более того, переключение полярности удаляет слой оксидной пленки с поверхности металла. Этот процесс легко поддается цифровому управлению. Сварщик может точно настроить величину переменного тока для увеличения или уменьшения поступающего к детали тепла. При этом частота тока источника питания не фиксируется на уров- не 60 Гц, в отличие от традиционной технологии сварки алюминия переменным током. Это, в свою очередь, позволяет начинающим сварщикам минимизировать риск прожога при работе с алюминиевыми деталями, а опытным сварщикам – облегчить процесс сварки тонкого металла и обеспечить качественное заполнение швов.

Технология корректировки формы волны сварочного тока имеет большие перспективы. Разработка и совершенствование импульсной сварки идет с поразительной скоростью благодаря возможности цифрового управления, и диапазон комбинаций различных сварочных процессов безграничен. К счастью, развитие практических приложений определяет направление разработок и исследований в этом направлении. Поскольку всегда существует интерес в достижении большей производительности сварочных процессов, это ведет прежде всего к совершенствованию и увеличению скорости передачи импульсов в сварочном процессе. На самом деле развитие сварочных импульсных технологий достигло той точки, в которой сварщики в рабочем режиме могут с легкостью изменять параметры волны сварочного тока для достижения наибольшей эффективности. В некоторых случаях, в зависимости от используемого источника питания, опытные сварщики имеют возможность изменять характеристики формы волны сварочного тока, в зависимости от необходимой тепловой мощности для заданной скорости подачи проволоки или движения электрода. Цифровые системы корректировки тока не устранили необходимости в квалифицированных специалистах, но это помогает обеспечить большую стабильность сварочного процесса. Текущая задача состоит в том, чтобы своевременно информировать специалистов о новых методах и технологиях, поскольку сейчас, в наше время, сварочные процессы кардинально меняются в течение нескольких месяцев, а не десятилетий, как было в 20-м веке