Настройка сварочных параметров

Настройка обычных установок

В отличие от ручной дуговой сварки и дуговой сварки ВИГ для настройки установок для сварки МИГ/МАГ необходимы два процесса управления. Ниже этот процесс подробно объясняется на примере настройки машины с переключателем ступеней обмоток трансформатора.

Для сварки МИГ/МАГ используются источники стабилизированного напряжения. Поэтому требуемое напряжение выбирается путем настройки определенной графической характеристики на грубом и тонком переключателях ступеней обмотки трансформатора, а наиболее благоприятная длина дуги достигается при настройке подходящей скорости подачи проволоки. Рабочая точка - это точка пересечения заданной графической характеристики сточника и характеристики дуги. Она характеризуется силой тока Is и напряжением Us. При повышении скорости подачи дуга становится короче, и рабочая точка перемещается по кривой источника направо, сила тока повышается. При уменьшении скорости подачи эффект будет обратным. Таким образом требуемая сила тока настраивается при потенциометра для подачи проволоки. Но при повышении силы тока дуга сокращается. Чтобы дуга не была слишком короткой, одновременно следует соответствующим образом повысить напряжение. Для повышения напряжения нужно установить на переключателе ступеней расположенную выше кривую, для требуемого уменьшения напряжения дуги кривая должна располагаться ниже. При наиболее распространенной слегка понижающейся горизонтальной кривой источника питания изменение нужного параметра всегда приводит к незначительному изменению другого. При абсолютно горизонтальной кривой такое взаимное влияние отсутствует.

Для достижения оптимальных условий сварки дуга не должна быть ни слишком короткой, ни слишком длинной. При слишком короткой дуге короткие замыкания и, следовательно, брызгообразование проявляются сильнее. Короткие замыкания распознаются по треску дуги. При увеличивающейся длине дуги существует противоположная опасность проникновения воздуха в дугу и, следовательно, порообразования. К тому же увеличивается тенденция к образованию подрезов. Слишком длинную дугу сварщик может распознать по шипению дуги. Линия идеальных рабочих точек, т.е. идеальная рабочая кривая проходит по U/I-диаграмме примерно диагонально. В действительности существует пригодный диапазон характеристики дуги. Это рабочая область, в которой следовало бы производить сварку. На Рис. 30 представлены рабочие зоны для проволочного электрода из сплава Si/Mn и двух различных газовых смесей. 

К благоприятным сварочным условиям ведут все рабочие точки, находящиеся в пределах рабочих зон. Рабочие точки, расположенные ниже, означают слишком короткие дуги, а расположенные выше верхней граничной линии ведут к слишком длинным дугам. Рабочие зоны всегда относятся к определенному проволочному электроду. Так как замена защитного газа приводит к изменению физических условий в атмосфере дуги, рабочая зона также относится только к одному определенному газу. При сварке импульсным током во всей зоне возникает импульсная дуга. Так как переход материала в любом случае происходит без короткого замыкания, границы зоны смещаются при низких и средних силах тока и при несколько более высоких напряжениях дуги. 

Синергетическая настройка сварочных параметров

Так как сварщики достаточно высокой квалификации есть не на всех предприятиях, современные установки для сварки МИГ/МАГ предоставляют возможность упрощенной настройки сварочных параметров, например, мультипроцессный аппарат PHOENIX.

Уже в 70-е годы появились системы управления при помощи одной кнопки, в которых мощность настраивалась при изменении скорости подачи проволоки при помощи одного потенциометра с поворотным движком, при помощи той же кнопки управления производилось плавное регулирование кривых в определенном передаточном отношении, то есть производилось одновременное изменение напряжения. При помощи другой кнопки производилась определенная коррекция рабочей точки.

Сегодня стандартом для установок для сварки МИГ/МАГ является еще большее упрощение управления. Идеальные рабочие характеристики для часто встречающихся задач сварки сохраняются в памяти машины. Оператор при помощи, например, толчковых клавиш задает только свариваемый материал, требуемый диаметр проволоки и подключаемый защитный газ. При этом вызывается заранее запрограммированная идеальная рабочая характеристика. Плавное регулирование мощности производится одной кнопкой, для индивидуальных потребностей относительно оптимальной длины дуги существует кнопка коррекции. Рассмотрим дисплеи современной сварочной установки, имеющие еще больше функций настройки.

В средней части можно поставить задачу при помощи толчковых клавиш. При этом кроме материала и диаметра проволочного электрода и защитного газа вводятся данные о том, производится ли сварка массивной проволокой или порошковой и есть ли дополнительные задания, например, пайка МИГ или наплавка. Так как эта установка является многозадачной, в этом поле задается и необходимое изменение характеристики других процессов (сварка ВИГ, ручная сварка стержневыми электродами). В левой части дисплея при помощи верхней вращающейся ручки можно установить мощность, средняя рукоятка служит для коррекции длины дуги, а нижняя изменяет динамику дуги при помощи регулируемой дроссельной катушки. Относящиеся к выбранной рабочей точке сила тока и напряжение показываются в верхней части дисплея. Используемые данные сварочного процесса можно сохранить и при необходимости вызвать позднее. 

Регулирование процесса сварки МИГ/МАГ

Заданные сварочные параметры во время сваривания должны по возможности оставаться постоянными. При сварке МИГ/МАГ за это отвечает внутреннее регулирование. Ниже объясняется его принцип действия.

Протекание процесса регулирования легче всего понять, если предположить, что дуга выходит из некоей верхней области и опускается на одну ступень.

Рабочая точка AΙ соответствует параметрам, при которых дуга горит на этой ступени. При переходе ступени дуга удлиняется, и рабочая точка перемещается от AΙ к AΙ. Сила тока при этом уменьшается на значение Δi. Падение напряжения незначительно, так как характеристика источника слегка понижается. Возвращение слишком длинной дуги к первоначальной длине обеспечивает внутреннее регулирование. При более низкой силе тока iΙ расплавляется меньше проволоки, чем раньше. Так как скорость подачи остается неизменной, постепенно дуга становится короче, так как в нее вводится больше проволоки, чем расплавляется в ней. Таким образом через короткое время исходная длина дуги восстанавливается, и дуга снова горит с заранее заданными силой тока и напряжением. Это регулирование практически безынерционно и, следовательно, производится очень быстро.

Речь идет об эффекте саморегулирования системы, поэтому он и называется внутренним регулированием или Δi-регулированием (от intern - внутренний).