Impulsno MIG/MAG zavarivanje – zašto ga koristimo?

Krstarenje velikom brzinom po autocesti – u modernoj limuzini osjećate se kao da jednostavno klizite, a ne da se borite protiv centrifugalnih sila. Oslikava lakoću postojanja i omogućuje s lakoćom prevladavanje većih udaljenosti. Ali kako bi bilo da se ova dinamika vožnje i lakoća prenesu na seoske ceste ili čak gradski promet?

Što se tiče tehnologije zavarivanja, štrcajući luk odgovara klizanju po autocesti. Njegova svojstva luka bila bi poželjna u svim rasponima snage i za brojne primjene. Međutim, ako zavarivači prijeđu u luk kratkim spojevima ili područje prijelaznog, ovisno o snazi, tada će se iznenada naći u gradskom prometu ili opet na seoskim cestama. Brzine zavarivanja i penetracija se smanjuju, a svaka dodatna obrada koja bi mogla biti potrebna povećava se zbog prskotina. Zavarivanje postaje komplicirano. I tu u pomoć dolazi impulsno zavarivanje (impulsno zavarivanje)…

Kako radi standardni luk – tehnička povijest impulsnog zavarivanja

Ako želite razumjeti tehničke principe impulsnog zavarivanja, prvo morate razumjeti kako funkcioniraju standardne varijante električnog luka. Što olakšava ili otežava posao?

Općenito: Kada dodatni materijal tj. žica dodirne osnovni materijal tj. radni komad, dolazi do kratkog spoja. Kako bi se izbjegla duža faza kratkog spoja, struja se povećava, što uzrokuje paljenje luka. Dobivena toplina tali osnovni materijal i kraj žice – to dovodi do prijenosa materijala, tj. odvajanja kapljica. U rasponu niske do srednje snage , svaka odvojena kapljica temelji se na kratkom spoju. Međutim, u cijelom rasponu snage, karakteristike odvajanja kapljica jako variraju:

• Prijenos kratkim spojem: U ovom slučaju, odvajanje kapljice se odvija u fazi visoke struje tj. kratkog spoja . Zbog toga je prekid kratkog spoja – paljenje luka, eksplozivan, što može dovesti do stvaranja prskanja. Međutim, u nižem rasponu struja zavarivanja efekt eksplozije taline nije izražajan i prskotine se gotovo ne „lijepe“ za osnovni materijal. Zavarivači također imaju izvrsnu kontrolu nad lukom, a unos topline je najmanji pa se može koristiti za tanke limove ili korijenski prolaz.

Prijenos kratkim spojevima (eng. short arc)

• Prijelazni luk: Načelo iza odvajanja kapljica na temelju kratkog spoja u fazi visoke struje ostaje isto iu ovom slučaju. Budući da se ovdje govorimo o nešto većim strujama (150-220A), eksplozije tijekom odvajanja kapljica također su izraženije. Također se stvaraju veće kapljice koje se odvajaju od kraja žice bez kratkog spoja i mogu pasti izvan željenog zavarenog spoja pa ih zovemo prskotinama, škropcima, bobicama itd…. Rezultat je nestabilniji luk koji izražajno prska i povećava potrebu za naknadno obradom brušenjem. Prijelazni luk je neizbježan ako uređaj nema mogućnost impulsnog zavarivanja.

• Štrcajući luk: ostvaruje se na strujama iznad 200A (ovisno o debljini žice za zavarivanje!). Kapljice su koncentrirane oko kraja žice magnetskim poljem koje stvara struja zavarivanja („pinch“ efekt). Postaju sve manje i brojnije, te se usmjeravaju u talinu u vrlo uskom području. Prijenos materijala tada je gotovo bez kratkog spoja . To rezultira super čistim prijenosom materijala, visokim depozitom, što ide ruku pod ruku s maksimalnim smanjenjem prskanja.

Luk tako daje zavarivačima osjećaj visoke ravnoteže i jednostavnog vođenja luka, a time se i zavarivanje metala, čini  “super mekanim”.

Impulsni luk – elektrotehnički trik

Svojstva štrcajućeg luka  poželjna su u cijelom rasponu struja zavarivanja, od najmanjih do najvećih jer daje ravan zavar, visoke penetracije, gotovo bez prskanja i velike brzine zavarivanja  Međutim, to nije moguće zbog kratkih spojeva i prijelaznog luka osim ako ne koristite impulsno zavarivanje.

Za razliku od standardnog električnog luka, pulsirajući luk je idealno bez kratkog spoja . Stoga nema izravnog kontakta između žice i taline = nema eksplozija. Prava tajna leži u oscilaciji između ekstremno niske bazne struje i impulsne struje – koja ima vrlo visoke vrijednosti struje (impulsni intervali do čak 150 Hz). U biti, zadatak bazne struje je spriječiti pucanje luka i održati talinu tekućom. Pulsna struja zatim stvara dovoljno topline da odvoji kapljicu i tako poboljšava penetraciju.

Kako točno funkcionira impulsno zavarivanje?

Važno: Pulsiranje koristi takozvani „pinch“ efekt, baš kao i štrcajući luk. Za razliku od prijenosa kratkim spojevima, kapljica se NE odvaja u fazi velike struje. Žica se se topi i sužava na određenoj točki primjenom ekstremno velike struje u trajanju od jedne do dvije milisekunde tijekom dotičnog impulsa. Kratko prije nego što struja ponovno dosegne raspon niske bazne struje, sužena kapljica se oslobađa i glatko klizi u talinu. S odgovarajućom duljinom luka (udaljenost između kraja žice i taline) nikad nema kontakta između žice i taline, zbog čega je kod impulsnog zavarivanja vrlo malo prskotina. 

Osim toga, naspram štrcajućeg luka, veličina kapljice je prilično mala i približno je iste veličine u cijelom rasponu snage, što ima pozitivan učinak na prijenos materijala. Proporcionalno promjeni struje mijenja se broj impulsa, a time i broj odvojenih kapljica. Zavarivači to najbolje mogu čuti – što je veća struja to je viši ton električnog luka

.

Prednosti i nedostaci impulsnog zavarivanja u praksi

• Unos topline: vršna struja potrebna za pinch efekt mora doseći minimalno 450 ampera. Pulsiranje je stoga uvijek toplije od standardnog zavarivanja u kratkim spojevima . Zbog toga ga zavarivači često preferiraju posebno za tanke limove i zavarivanje u naglavnim pozicijama, gdje je potreban manji unos topline.
  Međutim, dodatni unos topline također se može pretvoriti u veće brzine zavarivanja. Stoga, u određenim rasponima debljina lima, impulsni luk također može povećati učinkovitost.
• Ako se, s druge strane, približimo štrcajućem luku, događa se suprotno: puls omogućuje smanjenje unosa topline, posebno u područjima vrlo visoke struje zavarivanja (preko 280 A), budući da se visoke struje ne primjenjuju trajno.
• Nedostaci u rukovanju: Impulsno zavarivanje temelji se na činjenici da nema izravnog kontakta između elektrode i zavarene kupke. Profesionalni zavarivači govore o prednostima vođenja luka kod prijenosa kapljica kratkim spojevima, budući da kontinuirani kontakt omogućuje bolje vođenje taline i sprječavanje nastanak zajeda ili ugorina.
• Smanjenje prskanja pri zavarivanju: jasno se vidi – prskanje pri impulsnom zavarivanju smanjeno je do 100% zbog odvajanja kapljica bez kratkog spoja. Impulsno zavarivanje je stoga vrlo preporučljivo u području prijelaznog luka , posebno jer štedi vrijeme naknadne obrade.
• Uvijek ista vrsta luka: od minimalne do maksimalne struje zavarivanja ponašanje kapljica je predvidljivo = olakšana obuka zavarivača.
• Prednost kod zavarivanja u više prolaza: Impulsno zavarivanje savršeno je za zavarivanje u više prolaza.
• Zajamčeno ravni zavari bez nadvišenja

Osobito povoljno za aluminij

Za korisnike koji se bave profesionalnim zavarivanjem aluminija, MIG/MAG impulsni uređaj je jednostavno nezamjenjiv. Ovdje se može primijetiti poseban učinak: prijenos kapljica kratkim spojevima ovdje je „prehladan“ zbog visoke toplinske vodljivosti aluminija. U praksi to znači da zavarivači moraju konfigurirati znatno veću struju zavarivanja (=brzinu žice) u usporedbi s impulsnim lukom. Zbog toga je mnogo teže odabrati odgovarajući parametar zavarivanja. Ako je zavarivanje previše “hladno”, rezultat je zavar s velikim nadvišenjem i rizikom od naljepljivanja.
S druge strane, ako se koristi previsoka struja zavarivanja, dolazi do prekomjerne penetracije tj. propadanja materijala.

Impulsno zavarivanje stoga može pomoći kod zavarivanja aluminija, posebno u nižem rasponu snage. Zbog prilagođenih karakteristika impulsa, lako je izbjeći progorjevanje i prekomjernu penetraciju te u isto vrijeme postići čisti zavar konkavnog izgleda (zakrivljen prema unutra, „ispeglanog lica“). 
Daljnja prednost pulsirajućeg luka na aluminiju je njegova isplativost zbog većih brzina zavarivanja i zavara bez prskotina u cijelom rasponu snage.
Vizualni rezultati su besprijekorni i profesionalni.

Pravi uređaj za impulsno MIG/MAG zavarivanje

Pulsirajući luk je već desetljećima vrhunac tehnike kod najkvalitetnijih uređaja za zavarivanje.
No, impulsno zavarivanje također brzo zauzima mjesto čak i u srednjem cjenovnom segmentu ručnih uređaja za zavarivanje. Fronius je također odgovorio na ovaj razvoj tržišta i dodao impulsno zavarivanje na uređaje serije TransSteel..

Novi TransSteel Pulse stoga sadrži svu tehnologiju potrebnu za rješavanje svih izazova zavarivanja, bez obzira na materijal.