熔化極氣保焊先驅(qū)之一——Hans-Ulrich Pomaska 曾提出過“能量集中的短弧噴射過渡”方法.此種方法是將噴射過渡的電弧電壓少許降低,結(jié)果是在焊接過程中不可能完全避免短路.如果短路持續(xù)時間很短,盡管會出現(xiàn)電壓陡降,但電流卻來不及大幅度上升.在這種狀態(tài)下焊接也不會出現(xiàn)飛濺,只是有一些小小的噴濺.焊接中聽到的聲音是輕微的噼啪聲,而不是紊亂的嘈雜聲,這種電弧很快被應(yīng)用到實際工作中.德國標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的噴射過渡的定義也改為,“熔滴過渡是以細(xì)微顆粒方式進(jìn)行,熔滴過渡中幾乎不出現(xiàn)短路.”
如果進(jìn)一步降低噴射過渡的電弧電壓,會使熔滴短路的時間延長,造成嚴(yán)重的飛濺.盡管在理論上希望電壓降低,但在實際中卻迄今都難以運用.隨著逆變技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代化的數(shù)字化控制系統(tǒng)的發(fā)展,使得超短弧電壓噴射過渡焊接的應(yīng)用成為可能.新型的焊機(jī)有足夠快的調(diào)節(jié)速度,在短路斷開后達(dá)到正常電弧電壓前,控制住焊接電流的過高增長,同時也控制住單位時間內(nèi)焊機(jī)的輸出能量.這樣可以大幅度減少短路過渡時產(chǎn)生的飛濺,使超短弧電壓噴射過渡能夠成功地應(yīng)用于實際操作中.這一新型的焊接電弧形式,我們稱之為“EWM forceArc-超威弧”.
圖2 高速攝像機(jī)拍攝的靜態(tài)圖片
“強制電流”
與短噴射弧焊相比,“超威弧”焊接技術(shù)通過不斷降低弧壓來減少弧長.從高速攝像機(jī)所拍攝的一張靜態(tài)圖片中(如圖2所示)可以看出,電弧在等離子壓力下形成熔池,熔滴尺寸均勻,而且形成速度很快.對于此類型熔滴,它們不可避免的會偶爾粘結(jié)在一起形成熔滴鏈再接觸到熔池,這就提供了一個短路條件,在整個過程中如果沒有控制系統(tǒng)的干預(yù),在重新起弧時將會形成較大的飛濺.這種相對較長的短路狀態(tài)下電流和電壓的變化情況,我們可以用短弧焊中短路過渡方式的一個周期來解釋,這是一個非常典型的過程.當(dāng)熔滴和熔池接觸時,電壓首先降低(如圖3所示),因為這時的電弧電阻和先前比起來相對較小,電流在電壓降低之后才會上升到短路電流.“強制”噴射電弧焊中,程序通過控制來阻止能量(電流×電壓×?xí)r間)劇增,所以在焊接過程中可以很快越過飛濺最容易產(chǎn)生的區(qū)域,從而達(dá)到避免飛濺的目的.
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圖3 短路時的電壓電流曲線圖 (a)短路、(b)和(c)熔滴轉(zhuǎn)移、(d)重新起弧如果使用的是傳統(tǒng)的焊接電源,不可能讓焊接電流在短時間內(nèi)下降,這是因為在一般的電源中,由于變壓器和電抗器感抗的存在,不允許電流有這么快的變化速度.而在逆變技術(shù)中,我們是通過電子控制的方式控制電感量.例如,在短路過渡中,電抗器可以被完全關(guān)閉,這意味著惟一的電抗存在于電纜引線之間,也就是在短路狀態(tài)和重起弧過程中電流的上升和下降可被快速調(diào)節(jié).這樣就可以完全阻止飛濺的產(chǎn)生.要精確地控制電流上升和下降的時間,對電源的電壓反饋回路要有更高的要求:硬件電路必須能夠在短暫的時間內(nèi)采集到電壓的改變,并反饋給控制回路.“EWM 超威弧”焊接過程中出現(xiàn)短暫短路時,電壓和電流并沒有出現(xiàn)大的波動,這就阻止了飛濺的產(chǎn)生.具有這種快速反應(yīng)的焊機(jī)的另一個優(yōu)點是:在焊接時可以允許焊絲伸出較長.有些焊接部位不易達(dá)到,用“EWM 超威弧”焊接卻能對這些部位進(jìn)行焊接.增強的熔化穿透特性顯著提高了成型效果,使根部成型更緊密、更狹窄.圖4顯示的是強力超威弧焊(左)和常規(guī)短弧焊(右)焊接“T”型接頭的效果對比圖.使用“EWM 超威弧”焊接,焊縫寬度較窄,熔深增加.圖4 橫截面比較 “T”型接頭(左圖:強力
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@zfg198171
圖3 短路時的電壓電流曲線圖 (a)短路、(b)和(c)熔滴轉(zhuǎn)移、(d)重新起弧如果使用的是傳統(tǒng)的焊接電源,不可能讓焊接電流在短時間內(nèi)下降,這是因為在一般的電源中,由于變壓器和電抗器感抗的存在,不允許電流有這么快的變化速度.而在逆變技術(shù)中,我們是通過電子控制的方式控制電感量.例如,在短路過渡中,電抗器可以被完全關(guān)閉,這意味著惟一的電抗存在于電纜引線之間,也就是在短路狀態(tài)和重起弧過程中電流的上升和下降可被快速調(diào)節(jié).這樣就可以完全阻止飛濺的產(chǎn)生.要精確地控制電流上升和下降的時間,對電源的電壓反饋回路要有更高的要求:硬件電路必須能夠在短暫的時間內(nèi)采集到電壓的改變,并反饋給控制回路.“EWM超威弧”焊接過程中出現(xiàn)短暫短路時,電壓和電流并沒有出現(xiàn)大的波動,這就阻止了飛濺的產(chǎn)生.具有這種快速反應(yīng)的焊機(jī)的另一個優(yōu)點是:在焊接時可以允許焊絲伸出較長.有些焊接部位不易達(dá)到,用“EWM超威弧”焊接卻能對這些部位進(jìn)行焊接.增強的熔化穿透特性顯著提高了成型效果,使根部成型更緊密、更狹窄.圖4顯示的是強力超威弧焊(左)和常規(guī)短弧焊(右)焊接“T”型接頭的效果對比圖.使用“EWM超威弧”焊接,焊縫寬度較窄,熔深增加.圖4 橫截面比較“T”型接頭(左圖:強力
forceArc-超威弧的特點
新式電弧工作在噴射過渡區(qū).其焊接電流范圍在常規(guī)的噴射過渡電弧或長弧電弧的電流范圍,與常規(guī)噴射弧相比,新式電弧焊具有以下優(yōu)點:強大的等離子電弧推力造就了高熔深;手工作業(yè)時可輕松保持電弧的方向穩(wěn)定;短弧焊接避免產(chǎn)生焊縫咬邊;高效的焊接速度使工作事半功倍;高品質(zhì)的焊縫歸功于窄而小的熱影響區(qū);焊接能量小使得工件變形減少.
forceArc-超威弧的焊接電源
毫無疑問,一種新式的電弧必須聯(lián)合一個現(xiàn)代化的焊機(jī)才能相得益彰.只有得到逆變電源和數(shù)字化記錄管理系統(tǒng)的支持,焊機(jī)才能對用戶的操作指令具有很高的響應(yīng)性.實現(xiàn)超威弧焊接對焊接電源有更高的要求,只有在逆變電源中采用先進(jìn)靈敏的數(shù)字化控制系統(tǒng)才能保證超威弧優(yōu)秀的焊接效果.圖5為EWM公司的最新研究力作——“EWM-forceArc”焊機(jī),該機(jī)器除了能進(jìn)行超威弧焊外,還可用于MIG/MAG常規(guī)焊、MIG/MAG脈沖焊、手弧焊和TIG焊.
新式電弧工作在噴射過渡區(qū).其焊接電流范圍在常規(guī)的噴射過渡電弧或長弧電弧的電流范圍,與常規(guī)噴射弧相比,新式電弧焊具有以下優(yōu)點:強大的等離子電弧推力造就了高熔深;手工作業(yè)時可輕松保持電弧的方向穩(wěn)定;短弧焊接避免產(chǎn)生焊縫咬邊;高效的焊接速度使工作事半功倍;高品質(zhì)的焊縫歸功于窄而小的熱影響區(qū);焊接能量小使得工件變形減少.
forceArc-超威弧的焊接電源
毫無疑問,一種新式的電弧必須聯(lián)合一個現(xiàn)代化的焊機(jī)才能相得益彰.只有得到逆變電源和數(shù)字化記錄管理系統(tǒng)的支持,焊機(jī)才能對用戶的操作指令具有很高的響應(yīng)性.實現(xiàn)超威弧焊接對焊接電源有更高的要求,只有在逆變電源中采用先進(jìn)靈敏的數(shù)字化控制系統(tǒng)才能保證超威弧優(yōu)秀的焊接效果.圖5為EWM公司的最新研究力作——“EWM-forceArc”焊機(jī),該機(jī)器除了能進(jìn)行超威弧焊外,還可用于MIG/MAG常規(guī)焊、MIG/MAG脈沖焊、手弧焊和TIG焊.
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