MIG/MAG impulsskeevitus – miks me seda soovime kasutada?

Impulsskaare eelised ja puudused võrreldes standardkaarega.

Kiirteel suurel kiirusel mööda sõites – võimsas sedaanis – on tunne, nagu kulgeksid takistavate jõududega võitlemise asemel lihtsalt mööda magistraali. Selles peegeldub olemise kergus ja võimalik on hõlpsasti läbida suuremaid vahemaid. Aga kuidas oleks, kui see sõidudünaamika ja kergus kanduks üle kõrvalteedele või isegi linnaliiklusesse?

Keevitustehnoloogias vastab pihustav kaar kiirteel kulgemisele. Need kaareomadused oleksid soovitavad kõigis võimsusvahemikes ja paljudes rakendustes. Kui aga keevitajad liiguvad olenevalt võimsuse muutumisest üleminekukaare vahemikku, siis satuvad nad ootamatult linnaliikluse ummikusse. Keevituskiirus langeb, läbikeevitus väheneb ja vajaminev järeltöötlus suureneb tohutult keevituspritsmete tõttu. Elu muutub keeruliseks. Ja siin tuleb appi impulsskeevitus …

Kui soovite mõista impulsskeevituse tehnilisi põhimõtteid, peate kõigepealt mõistma, kuidas standard keevituskaare erinevad variandid toimivad. Mis teeb töötamise lihtsamaks või raskemaks?

Üldiselt: kui traatelektrood puudutab töödetaili, tekib lühis. Pika lühisefaasi vältimiseks suurendatakse voolu, mis põhjustab kaare süttimise. Tekkiv kuumus sulatab põhimaterjali ja traadi otsa – see toob kaasa materjali ülekandumise, st tilkade eraldumise. Madala kuni keskmise võimsuse vahemikus põhineb iga eraldunud tilk lühisel.

Kuid kogu võimsusvahemikus on tilkade eraldumise omadused väga erinevad:

Lühiskaar (Dip-transfer arc): sel juhul toimub tilkade eraldumine vastava lühise suure voolu faasis. Selle tulemusena on lühise katkestus, st kaare süttimine plahvatuslik, mis võib põhjustada pritsmete teket. Tavaliselt on pritsmed madalamas võimsusvahemikus nii peened, et ei kleepu põhimaterjali külge. Kogenud keevitaja suudab protsessi suurepäraselt juhtida, kuna ta tunneb pidevalt otsest kontakti keevisvanniga.

Üleminekukaar (Intermediate arc): lühisepõhise tilkade eraldumise põhimõte suure voolu faasis jääb ka sel juhul samaks. Kuna siin kasutatakse juba oluliselt suuremaid voolutugevusi, on ka plahvatused tilkade eraldumisel tugevamad. Samuti tekivad suuremad tilgad, mis eralduvad traadi otsast ilma lühiseta ja võivad seetõttu maanduda keevisõmbluse kõrvale. Seetõttu on keevituspritsmeid rohkem ja need ka suuremad ning kleepuvad paratamatult töödeldavale detailile, suurendades oluliselt järeltöötluse vajadust. Keevitaja jaoks on üleminekukaar ainult suurte raskustega kontrollitav.

Pihustav kaar (Spray arc): kui jõuate lõpuks pihustava kaare vahemikku, kuumeneb traadi ots suure võimsuse tõttu rohkem. Voolu tekitatud magnetvälja (pinch effect) toimel ahenevad tilgad ka traadi otsa ümber, muutudes nii aina väiksemaks ja väiksemaks kui ka arvukamaks ning suunatakse seega justkui joana keevisvanni. Materjali ülekanne on siis peaaegu lühisevaba. Selle tulemuseks on ülimalt kontrollitud materjali siirdumine, eriti suurte söötmiskiiruste korral ning samas saavutatakse praktiliselt pritsmevaba tulemus. Kaar annab seega keevitajatele äärmise tasakaalu ja hõlpsa käsitsemise tunde – kaare juhtimine ja seeläbi materjalide ühinemine tundub “ülipehme”.

Impulsskaar (Pulsed arc) – elektrotehniline trikk
Pihustava kaare omadused oleksid ideaalolukorras soovitavad kogu võimsusvahemikus: tasapinnalised, siledad õmblused, täiuslik läbikeevitus, minimaalselt pritsmeid ja loomulikult suur keevituskiirus. Kõigi antud omaduste projitseerimine lühiskaarele ja üleminekukaarele oleks aga standardkaare vahemikus võimatu. Selle asemel on vaja pisut elektrotehnilist leidlikkust… ja tulemus kannab impulsskeevituse nime.
Erinevalt standardkaarest on impulsskaar ideaalis lühisevaba. Seetõttu puudub traadi ja keevisvanni vahel otsene kontakt. Tõeline saladus peitub kiires lülitumises ülimadala baasvoolu ja impulssvoolu vahel, millel on väga suured vooluväärtused (impulsiintervallid). Põhimõtteliselt on baasvoolu ülesanne vältida kaare purunemist ja hoida keevisvanni vedelana. Impulssvool tekitab seejärel piisavalt soojust, et tilk eraldada ja seejärel ka sulatada.

Kuidas täpselt impulsskeevitus töötab?
Tähtis: pulseerimine kasutab nn näpistamisefekti, nagu ka pihustavkaar. Erinevalt lühiskaarest EI eraldu tilk aga kõrge voolu faasis. Traatelektrood sulatatakse ja surutakse kokku teatud punktis, rakendades väga kõrget voolu umbes ühe kuni kahe millisekundi pikkuse impulsi jooksul. Veidi enne seda, kui vool jõuab uuesti madala baasvoolu vahemikku, vabaneb kokkusurutud pisar ja see läheb sujuvalt üle keevisvanni. Sobiva kaarepikkuse (traadi otsa ja keevisvanni vaheline kaugus) korral ei teki traatelektroodi ja keevisvanni vahel kunagi kontakti, mistõttu on impulsskeevitus praktiliselt lühisevaba. Seega võimaldab see ülimalt kontrollitud materjali siirdumist. Lisaks hoitakse sarnaselt pihustava kaarega tilkade suurust üsna väikesena ja see on kogu võimsusvahemikus ligikaudu sama suur, mis avaldab positiivset mõju materjali ülekandele. Muutub ainult impulsside intervallide arv ja seega ka eraldunud tilkade arv, kusjuures madala võimsuse vahemikus on impulsse vähem ja suure võimsuse vahemikus oluliselt rohkem.
Seda on ka kuulda: mida suurem võimsus, seda kõrgem ka toon (impulsi sagedus).

Impulsskeevituse eelised ja puudused praktikas

Soojussisestus: näpistamine efekti jaoks vajalikud voolupiigid peavad ulatuma minimaalselt 450 amprini. Pulseerimine on seetõttu alati kuumem kui tavaline keevitus lühiskaares. Seetõttu eelistavad keevitajad lühiskaart sageli just õhukeste lehtmetallide puhul, kus on vaja maksimaalselt soojussisestust kontrollida. Täiendavat energiat saab aga suurepäraselt muundada ka suuremaks keevituskiiruseks. Seetõttu võib impulsskaar teatud lehe paksuse vahemikes tootlikkust suurendada. Kui aga läheneda pihustava kaare vahemikule, toimub vastupidine: impulss võimaldab vähendada soojussisestust, eriti suure võimsusega vahemikes, kuna suurt voolu ei rakendata püsivalt.

Teatavad puudused käsitsemisel:
Impulsskeevitus põhineb asjaolul, et elektroodi ja keevisvanni vahel puudub otsene kontakt. Professionaalsed keevitajad räägivad seetõttu lühiskaare käsitsemise eelistest, kuna pidev kontakt võimaldab paremini juhtida keevisvanni ja vältida sisselõigete tekkimist.

Keevituspritsmete vähenemine: selgelt on näha – keevituspritsmed vähenevad kuni 100 protsenti tänu lühisevabale tilkade siirdumisele ja sellest tulenevale äärmiselt puhtale materjaliülekandele. Seetõttu on impulsskeevitus eriti soovitatav kaare keskmises vahemikus, kuna see säästab uskumatult palju järeltöötlust.

Alati sama tüüpi kaar: alates minimaalsest kuni maksimaalse võimsuseni saab impulsi funktsiooni kasutades alati rakendada sama tüüpi kaart. Kasulik mitme läbimiga keevitustehnoloogia puhul: impulsskeevitus sobib suurepäraselt õmbluste kasvatamiseks.

Eriti kasulik alumiiniumi keevitamisel
Professionaalse alumiiniumi keevitamise alal on MIG/MAG impulsskeevitus lihtsalt asendamatu. Siin võib täheldada erilist efekti: lühiskaar on alumiiniumi kõrge soojusjuhtivuse tõttu sageli liiga külm. Praktikas tähendab see, et keevitajad peavad lühiskaare korral võrreldes impulsskaarega kasutama oluliselt suuremat keevitusvoolu (traadi söödukiiruse). See muudab sobiva keevitusparameetri valimise palju keerulisemaks. Kui keevitus on liiga “külm”, on tulemuseks liiga kõrge õmblus. Kui seevastu kasutatakse liiga kõrget keevitusparameetrit, põhjustab see liigset läbivajumist. Seetõttu võib impulsskeevitus aidata alumiiniumirakendustes, eriti väiksema võimsusega. Tänu kohandatud impulsi omadustele on lihtne vältida läbipõlemist ja liigset läbitungimist ning samal ajal saavutatakse puhas ühinemine keevise külgedel ja nõgus õmbluse kuju. Alumiiniumi impulsskaare teine eelis on selle kuluefektiivsus tänu suuremale keevituskiirusele ja eriti pritsmevabadele keevitustulemustele kogu võimsusvahemikus. Visuaalsed tulemused on veatud ja väga professionaalsed.

Milline on Sinu jaoks õige MIG/MAG impulsskeevitusseade?
Impulsskaar on tipptasemel tööstuslikes keevitusseadmetes olnud saadaval aastakümneid. Kuid nüüd on impulsskeevitus kiiresti levimas isegi käsikeevitussüsteemide keskklassi segmendis. Ka Fronius on sellele turuarengule reageerinud ja lisanud selle funktsiooni TransSteel seeria multiprotsess seadmetele. Uus TransSteel Pulse sisaldab seega kogu tehnoloogia paketti, mis on vajalik kõigi käsikeevitus sektori ülesannete lahendamiseks, olenemata materjalist.