Импульсная MIG/MAG сварка полуавтоматом: что это и как работает?

Сварка позволяет получить неразъемные соединения, отличающиеся исключительной прочностью. Данный показатель у шва должен быть не ниже основного материала, что достигается строгими требованиями к технологии и добавлением легирующих веществ. Кроме того, этот процесс характеризуется скоростью соединения, сложностью допустимой формы, возможностью контроля и варьирования базовых параметров. Наиболее динамично развивается в промышленном исполнении MIG/MAG сварка, но совершенствуются и прочие виды. Выбор конкретного подхода определяется рядом параметров:

1. Материал соединяемых деталей.
2. Производственные условия. MIG, MMA и TIG требуют различной организации и подготовки производства. Набор необходимого оборудования может варьироваться от простейшего источника тока до комплекта, включающего в себя механизм подачи с точной регулировкой и баллон со сжатым газом.
3. Требования к качеству. MIG, MAG, MMA и TIG сварку не всегда стоит рассматривать, как взаимозаменяемые – у них отличающиеся возможности, в том числе, и в формообразовании сварного шва.
4. Квалификация персонала. Наиболее доступны в этом MAG и MMA. Впрочем, РДС заметно труднее при повышенных требованиях и небольших размерах: катет, ширина, высота и пр.
5. Ожидаемая производительность. Полуавтоматический и автоматический процесс оказывается гораздо быстрее, чем ручной. В зависимости от этого рассматриваются подходящие виды, и выбирается оптимальный из них.

MMA

Схема mma технологии

В нашей стране распространено определение ручная дуговая сварка (и сокращение РДС). Она дешевле и проще в организации производства и менее требовательна к оборудованию.

Соединение двух элементов при ММА происходит с помощью электрода – металлического стрежня, покрытого обмазкой, содержащей вещества способствующие поддержанию дуги, защите сварочной зоны, формированию шва с заданными свойствами. При подаче напряжения образуется стабильное замыкание между стержнем и заготовкой, приводящее к их взаимному расплавлению.

Сложность может доставить требование к квалификации сварщика. Чтобы получить аккуратный и надежный стык необходимо умение и долгий опыт.

Особое внимание в ММА уделяется состоянию электродов, которые не должны быть мокрыми или крошащимися. Не стоит пренебрегать предварительной сушкой и проверкой.

Оборудование и комплектующие

Итак, для работы нам понадобится стандартный полуавтомат. Комплект сварочного оборудования состоит из полуавтомата, трансформатора (генерирующего ток), газа (к баллону нужно присоединить редуктор, чтобы регулировать давление), различных шлангов и кабелей, газовой горелки, оснащенной дополнительной системой подачи присадочной проволоки и механизма подачи.

MIG сварка — это, по сути, то же самое, что и сварка в защитных газах плавящимся электродом. Только вместо электрода здесь используется присадочная проволока. Чаще всего проволока изготавливается из алюминия. Мы рекомендуем подбираться проволоку, изготовленную из того же материала, что вы собираетесь варить.

Проволока наматывается на барабан и в автоматическом режиме подается в сварочную зону. Скорость подачи зависит от диаметра проволоки и параметра силы тока, который вы установите. Все, что от вас необходимо — это направить горелку в сварочную зону и нажать на кнопку.

Проволока начнет подаваться в сварочную зону сразу после того, как зажжется дуга. Вместе с тем газ начнет обдувать сварочную ванну, предотвращая окисление металла и образование дефектов. Проводя аналогии с другими типами сварки, в нашем случае газ играет роль покрытого электрода, как при стандартной MMA сварке. Только здесь газ подается извне, а при ММА сварке он образуется при плавлении электрода.

MIG/MAG

Схема mig/mag технологии

Вопрос о том, что такое MIG/MAG сварка не должен вводить в заблуждение, несмотря на непривычное обозначение.

Английское сокращение MIG/MAG (МИГ/МАГ) скрывает под собой хорошо знакомую полуавтоматическую сварку электродной проволокой в среде защитного газа.

Вместо стержня в качестве электрода выступает тонкая проволока, которая полуавтоматом подается в зону образования сварочного шва. Это компенсирует процесс расплавления и упрощает задачу исполнителя.

Проволока небольшого диаметра (от 0,8 до 3,0 мм) позволяет получить компактные размеры соединения в несколько миллиметров.

Принципиально MIG от MAG отличается типом защитного газа, который необходим для изоляции от окружающей среды с её высоким содержанием кислорода в воздухе. Окислительные процессы негативно сказываются на структуре путем образования межкристаллитной ржавчины. МИГ сварка предполагает использование инертного газа, которые сам не вступает ни в какие химические реакции, но благодаря сравнительно большому весу стремиться вниз, вытесняя воздух. Образуется локальный микроклимат, который показывает хорошие результаты.

MAG сварка же предполагает взаимодействие между естественной и создаваемой средой, сопровождающееся связыванием кислорода.

MAG-сварка

Второй разновидностью полуавтоматического сваривания металлов является MAG-сварка, которая производится в атмосфере активного газа, например, углекислого. Сам принцип сварки идентичен MIG-методу, но в баллон закачивается углекислый газ, стоимость которого ниже инертного. Применение данного вида сварки имеет небольшие ограничения – сваривать MAG-методом можно только легированные и низколегированные стали. В плане простоты эксплуатации и широты функций MAG-сварка нисколько не уступает сварке MIG-методом.

Полуавтоматы MIG/MAG, предназначенные для профессионального использования, зачастую работают в обоих режимах – как с углекислым газом, так и с инертным. Такое сварочное оборудование позволяет сварщику регулировать ток и может работать с проволокой любого диаметра. Наиболее часто используют проволоку, имеющую диаметр 0,5-4,0 мм, но ее выбор в каждом отдельном случае зависит от толщины металла и его химических свойств.

Режим сварки MAG-методом в среде двуокиси углерода

В зависимости от модели полуавтомата сварка происходит при холостом ходе напряжением 19-30 В. У подавляющего большинства полупрофессиональных и бытовых полуавтоматов отсутствует возможность регулировки скорости подачи рабочего тока и напряжения. Такой подход обеспечивает автоматическую стабилизацию электродуги (автокоррекция).

Полуавтоматы для сварки MIG-MAG

Все представленные на современном рынке сварочные аппараты полуавтоматического типа MIG-MAG состоят из нескольких частей:

• Генератор тока – инвертор или трансформатор.
• Газовый баллон, оснащенный редуктором.
• Кабели, шланги.
• Горелка, включающая систему подачи проволоки.
• Механизм, подающий проволоку.

В роли электрода, который плавится, выступает специальная проволока (алюминиевая или стальная, иногда это могут быть и другие материалы), намотанная на баран, и подаваемая в зону сварки автоматически. Скорость автоподачи спецпроволоки пропорциональна ее диаметру и рабочему току. Сварщик заводит горелку в зону сварки и нажимает рукоятку. При образовании дуги электрический двигатель подает проволоку из алюминия или стали к шву. Тем временем газ, находящийся под давлением, обдувает сварочную ванну и препятствует допуску атмосферных газов к раскаленному металлу, что исключает процесс окисления свариваемых деталей. В данном случае инертный газ берет на себя функции покрытия электрода, используемого при обычной MMA-сварке. Основное отличие здесь состоит в том, что защитная атмосфера создается не при сжигании покрытия электрода, а подается в уже готовом виде извне.

Преимущества полуавтоматического оборудования для MIG-MAG сварки

Некоторые специалисты считают полуавтоматы MIG/MAG несколько громоздкими. Действительно комплектация, в которую входит баллон с газом, барабан с проволокой, трансформатор или инвертор не добавляют мобильности подобным моделям. Однако полуавтоматическое оборудование MIG-MAG наделено множеством преимуществ по сравнению с другими аналогами:

• Возможность сварки даже очень тонких металлических листов.
• Минимальный расход проволоки из стали, алюминия или других металлов.
• Легкое зажигание дуги и ее дальнейшее удержание (особенно на инверторных моделях).
• Отсутствие вредных паров при сваривании деталей.

Соотношение тока и диаметра проволоки при сварке различных металлов

В зависимости от химических свойств того или иного металла подбирается необходимый диаметр проволоки и ток. В таблице представлены основные соотношения этих двух параметров для различных материалов.

Устройство автоподачи проволоки в аппаратах MIG/MAG

Удобный функционал автоподачи проволоки в полуавтоматическом оборудовании MIG-MAG имеет сложный механизм, благодаря которому обеспечиваются следующие преимущества:

• Мягкий плавный старт – в начале MIG-MAG сварки проволока выходит с маленькой скоростью, позволяя разжечь и стабилизировать электродугу;
• Исключение риска прилипания проволоки в самом начале операции;
• Плавная регулировка автоподачи сварочной проволоки и обеспечение ее постоянной скорости;
• Возможность смены полярности (в случае использования порошковой проволоки);
• Защита сварочной проволоки от вваривания в горелку после остановки ее подачи, прекращение подачи тока прежде чем, остановилась проволока;
• Возможность настройки импульсного режима сварки.

Обычно MIG/MAG сварка осуществляется на токе обратной полярности. Однако в зависимости от поставленной перед специалистом задачи и характеристик сварочного полуавтомата возможно использование как переменного тока, так и прямой полярности.

Режимы работы полуавтоматов MIG-MAG

Полуавтоматическое оборудование MIG-MAG имеет несколько рабочих режимов:

• Short Arc (короткая дуга) – сваривание тонких металлов производится с использованием пульсирующего тока. При этом сам сварочный процесс представляет собой серию коротких замыканий, когда расплавленный материал проволоки накоротко замыкает сварочное напряжение.
• Spray Arc – сварка MIG-MAG осуществляется пульсирующим током (струйный перенос). Форма импульсов отличается от режима Short Arc – в данном случае перенос расплавленного материала производится в капельном виде, что позволяет варить металлы относительно большой толщины.
• Pulse Arc (импульсно-дуговой) – является разновидностью режима Spray Arc, но отличается от него скважностью импульсов и меньшей величиной тока. Считается оптимальным вариантом для сваривания цветмета, алюминия, нержавеющей стали или сложных сплавов.
• Pulse on Pulse Arc – характеризуется импульсами с двумя регулируемыми уровнями тока (происходит наложение импульсов тока высокой и низкой частот). Данный режим MIG-MAG сварки идеально подходит для декоративных сварочных швов, при этом обеспечивается не только эстетичность, но и высокое качество.

Также в полуавтоматах MIG/MAG встречаются англоязычные обозначения:

• Аrc Force – регулировка энергии электродуги;
• Lift – высокочастотный поджиг электродуги (обычно применяется при TIG-сварке);
• Hot start – переводится буквально как «Горячий старт» – означает увеличение сварочного тока в начале сварочных работ.

Проволока для аппаратов-полуавтоматов MIG/MAG

В основе принципа сварки MIG- или MAG- методом лежит газовая атмосфера, которая создается при помощи инертного или активного газа. Однако качество используемой сварочной проволоки также влияет на конечный результат. В оборудовании полуавтоматического типа MIG-MAG чаще всего применяются четыре основные вида проволоки:

• Алюминиевая – обеспечивает пластичность и высокую прочность соединения, устойчивость шва к образованию трещин и коррозии. При сварке алюминиевых сплавов, где имеется сложный химический состав, специалисты рекомендуют отдавать предпочтение универсальному типа сварочной проволоки.
• Стальная (нержавеющая сталь) – в роли исходного материала выступает высоколегированная сталь. Также расходный материал содержит в себе марганец, азот, фосфор, углерод, хром. Такая проволока предназначена для соединения элементов из нержавеющей стали, при этом обеспечивается высокая антикоррозийная устойчивость и надежный шов.
• Омедненная – имеет специальное покрытие из медного состава и подходит для сварки углеродистых и низкоуглеродистых сталей. Соединение получается не только аккуратное, но и действительно прочное.
• Порошковая – внутри полой металлической проволоки находится порошок, который состоит из антиокислителей: ферросплавы, различные руды, сложные химические соединения. Применение порошкового расходного материала при сварке MIG-MAG позволяет варить различные металлы без газа, поскольку сгорающий флюс берет его функции на себя. По сравнению с покрытием электродов, используемых при ММА-сварке, порошок практически не выделяет в атмосферу ядовитых веществ (в общем составе он составляет всего лишь 15-40%). При сварке-MAG порошковая проволока обеспечивает мягкое, но при этом стабильное горение дуги.

Самыми удобными в использовании являются омедненная и порошковая проволоки – сварка MIG/MAG производится на достаточно хорошей скорости без образования брызг. Эти расходные материалы распространены не только в бытовой, но и в профессиональной среде.

Выбирая проволоку для сварки MIG-MAG, необходимо учитывать не только состав металлов, которые предполагается сварить, но и то, с какими наконечниками можно применять тот и иной расходный материал.

TIG

Схема tig технологии

Расшифровка данной аббревиатуры приводит к сварке неплавящимся электродом в среде инертных газов. В качестве основного сварочного материала используются тонкие заточенные стержни вольфрама, обладающие достаточной стойкостью, чтобы не расплавляться при рабочих температурах. Проволока используется в качестве присадки, но её наличие не является непременным условием.

Защитная среда на основе аргона не только задает правильные литейные процессы, но и формирует зону расплавления, которая получается локальной и глубокой.

ТИГ требовательна к уровню сварщика и к оборудованию. Из-за минимального нагрева её обычно используют для работы с алюминием или тонколистовой нержавейкой. Это же касается и сварки MIG.

Flux

Из видов дуговой сварки помимо MIG MMA TIG ещё стоит упомянуть, протекающую под слоем флюса. То, что такое flux, предполагает немало вариантов. Объединяет все возможные материалы такие качества, как сыпучесть, возможность влиять на формирования шва на всех этапах переплавления (в том числе, и при неблагоприятных внешних условиях), способность к образованию монолитной корки после остывания. Использование флюса показывает очень хорошие результаты, но усложняет сам процесс и подразумевает дополнительные расходы. MIG, TIG и MAG оказываются экономичнее и проще в исполнении.

Как происходит сварка

Выбор тока сваривания приблизительно определяется графиком:

или находиться по Таблице 1.

Режим сварки MAG (в среде СО2)

Таблица 1

Сваривание производится при напряжении холостого хода 19-30 В, в зависимости от особенностей полуавтомата. На большинстве бытовых и полупрофессиональных аппаратах полуавтоматической сварки скорость подачи тока и напряжение постоянны и не регулируется. Это сделано с целью автоматической стабилизации дуги (автокоррекции).

Для сварки разных металлов основное значение имеет выбор диаметра проволоки и сварочного тока. Основные соотношения приведены в таблице 2.

Таблица 2

Механизм перемещения сварочной проволоки отличается высокой сложностью и обеспечивает очень удобный функционал полуавтомата. Сварочный полуавтомат MAG/ MIG оборудуется системой подачи, которая позволяет:

• осуществить мягкий старт – проволока в начале сварки выходит с более низкой скоростью и позволяет разжечь и стабилизировать дугу;
• после остановки подачи защитить проволоку от вваривания в горелку, прекращая подачу тока раньше, чем остановилась проволока;
• исключить прилипание проволоки в начале сварочного процесса;
• плавное регулирование или обеспечение постоянной скорости подачи;
• производить режим импульсной сварки;
• изменять полярность (для порошковой проволоки).

Как правило, MAG/MIG сварка производится на токе обратной полярности — на электроде «+», на изделии «-», но, в зависимости от стоящих перед сварщиком заданий и параметров аппарата, возможны и прямая полярность и переменный ток.

Работать аппарат может в режимах:

• Short Arc — используется при токе ниже 200 А для тонких металлов;
• Spray Arc — ток ≥200 А и диаметра проволоки больше 1 мм;
• Pulse Arc — сварка при большом диаметре проволоки и низком токе, используется для цветных металлов, нержавейки и алюминия, сложных сплавов;
• Pulse on Pulse Arc — двойной импульс с изменяемой силой тока, применяется для декоративных швов.