Nové charakteristiky pro svařování krátkým obloukem

Přestože je v dnešní době možné dosahovat s digitálními svařovacími MIG/MAG zdroji vedoucích výrobců ve většině aplikací velmi dobrých pracovních výsledků, mají tato zařízení svoje limity. Pokud se vyskytnou některé vnější rušivé vlivy (např. změny v délce výletu drátu) nebo je nutno svařovat v nepříznivých polohách, pracovat s tenkými plechy, či provádět jen krátké svarové spoje, narážejí tyto přístroje na svoje hranice, případně vyžadují mimořádně schopného svářeče. Optimalizací, případně dalším vývojem jednotlivých komponent svařovací soupravy, se toto manko nedá natrvalo odstranit, protože i zde platí: Řetěz je tak silný, jak silný je jeho nejslabší článek. Pokud bychom např. vybavili některý ze stávajících svařovacích zdrojů větším výstupním výkonem a podavačem drátu, který by měl vestavěný motor s vyšší dynamikou, nebylo by ani přesto možné zdokonalit řízení tohoto podavače, protože by ostatní komponenty regulačního okruhu (sběrnice systému, hadicový svazek, hořák, …) celý systém brzdily.   

Extrémně precizní regulace jako důsledek vzájemně sladěných komponent
Z tohoto důvodu společnost Fronius všechny komponenty soupravy TPS/i od svařovacího zdroje až po hořák navrhla nově a vzájemně je optimálně sladila. Tato nová platforma svařovacích MIG/MAG přístrojů je proto schopná pracovat s větším množství dat než doposud a současně pracovní proces rychleji a precizněji řídit. Používání komplikovaných pomocných řešení, jako je samostatné vedení pro měření napětí, přístroje řady TPS/i už nevyžadují.
Inženýři mimoto vyvinuli pro tuto nejnovější platformu nový pokrokový algoritmus a v jednom z prvních vývojových kroků také nové charakteristiky LSC Universal, LSC Root, LSC Universal Advanced a LSC Root Advanced, aby mohli uživatelé přístrojů TPS/i naplno využívat výhod, které jejich výkon nabízí.
LSC je zkratka pro označení Low Spatter Control. Provedeme-li bezprostřední porovnání různých procesů obloukového svařování, bude nám brzy jasné, jak k tomuto označení došlo.
Zatímco je běžně používaný krátký oblouk zatížen značně velkým rozstřikem, docílila společnost Fronius se svojí LSC charakteristikou jeho významného snížení, což je možné dokázat svarovou zkouškou (konstrukční ocel 5 mm, vd = 6 m/min, I = 140 A, U = 18,6 V): Zatímco při použití běžného krátkého oblouku bylo naměřeno 2,14 g rozstříknutého materiálu na metr svaru, u LSC to bylo pouze 0,54 g na metr!

Mimořádná stabilita oblouku
Tento výsledek je především důsledkem extrémní stability oblouku, k jejímuž dosažení dopomohl rychleji a precizněji pracující regulační obvod přístroje TPS/i.
Tlak oblouku na kořen a odtavný výkon jsou u LSC procesů v důsledku lepší stability a koncentrovanější fokusace oblouku také vyšší než u dosavadních variant oblouku. Z toho důvodu je LSC proces také v předstihu se svařovací rychlostí. To se obzvláště zřetelně projeví zejména při srovnání s běžně používanými postupy pro navařování kořenové vrstvy klesavým nebo stoupavým svarem.
Při běžném elektrodovém svařování je, za předpokladu, že máme k dispozici zkušeného svářeče, možno navařovat kořenový svar rychlostí cca 9 cm/min. Kromě toho se musí odstraňovat na obou stranách struska a svar se musí ještě obrousit. Při svařování TIG postupem to jde o něco pomaleji, avšak provedení svaru je mnohem úhlednější. Mnohem rychleji to jde za použití konvenčního krátkého oblouku. V klesavé poloze je možno svařovat rychlostí až 25 cm/min, avšak v důsledku nižšího tlaku oblouku a předbíhání svarové lázně vzniká nebezpečí svarových chyb. Dosud se považovalo za pravidlo svařovat kořen stoupavým svarem. Aby se přitom zabránilo provaření, musí se svařovat při nižší teplotě a polovičním tempem (cca 12 cm/min). Kromě toho se musí svar ještě vybrušovat, aby se tak předcházelo nebezpečí, které představují svarové chyby.

Provařování kořene větší rychlostí a s vyšší kvalitou
Při práci s charakteristikou LSC Root není už nic z tohoto zapotřebí, protože v důsledku vysokého tlaku oblouku a vyššího odtavnému výkonu je možno opět svařovat v klesavém směru a tím i rychleji. Při použití verze LSC Root Advanced je možno svařovat v klesavé poloze rychlostí až 25 cm/min. Obrázky výbrusů dokládají, že charakteristika LSC Root se svým speciálním proudovým profilem zaručuje velmi dobré provaření kořene i dobrou přemostitelnost svarové spáry, přičemž nebezpečí svarových chyb zde můžeme považovat za vyloučené. 
Zatímco je charakteristika LSC Root určena pro kořenové svary a garantuje proto spolehlivé provaření kořene, při kterém prakticky vylučuje možnost vzniku svarových chyb, hodí se charakteristika LSC Universal výborně pro koutové, rohové i přeplátované svarové spoje a rovněž pro navařování plnicích i krycích vrstev a pro pájení.
V případě použít dlouhých hadicových vedení, což je často nezbytností při stavbě zásobníků, porubních vedení a při robotizovaném svařování, se doporučuje opatrnost, protože u LSC charakteristik, stejně tak jako u ostatních pro krátký oblouk určených charakteristik, má tato délka nepříznivý vliv na výsledky svařovacích operací. Důvod: Delší kabely mají vyšší indukčnost, přičemž platí: čím vyšší je hodnota indukčnosti svařovacího okruhu, tím pomaleji může proud klesat. To znamená, že např. při vzniku zkratu nemůže proud dostatečně včas poklesnout a následkem toho dojde k rozstřiku.

Speciální hardware pro dlouhá hadicová vedení 
Společnost Fronius z tohoto důvodu vyvinula speciální hardwarový doplněk, který umožňuje svařovacím zdrojům s odpovídajícím vybavením proudový okruh “otevřít“ a proud extrémně rychle snížit. Charakteristiky LSC Root Advanced a LSC Universal Advanced toto doplňující hardwarové vybavení používají a umožňují tak nasazení delších hadicových vedení, případně nabízejí, v kombinaci se standardním hadicovým vedením, ještě lepší svařovací vlastnosti. Přesto, že LSC charakteristiky nabízejí mimořádně stabilní oblouk a v důsledku toho vyžadují méně manuálních zásahů svářeče při nastavování parametrů, dává společnost Fronius k dispozici ještě další funkce, které svářečům jejich práci usnadňují, např. stabilizátor průvaru.

Stabilizátor průvaru garantuje rovnoměrný průvar
Tato funkce udržuje prostřednictvím regulace rychlosti drátu i při změnách délky výletu drátu průvar ve stále stejné hloubce, což má svůj význam zejména u koutových svarů, které se mají provádět ve stoupavém směru s rozkyvem. Bez stabilizátoru průvaru (= konstantní posuv drátu) by proud a tím i průvar kolísal spolu s rozkyvem mezi maximální (nejmenší výlet) a minimální (nejdelší výlet) hodnotou. Stabilizátor tyto výkyvy vyrovnává tím, že průběžně mění rychlost drátu až o 10 cm/min a zajišťuje tak rovnoměrnou hloubku průvaru. Zejména u obtížně přístupných svarových spojů nebo při robotizovaném svařování, kde se mnohdy nelze vyhnout změnám v odstupu kontaktní trubice, se tato funkce projeví jako skutečná přednost, kterou umožnil teprve svařovací zdroj TPS/i. Z toho důvodu, aby bylo možno zachovat stávající svarové předpisy beze změny, má uživatel přístroje možnost regulační rozsah rychlosti drátu omezit.

Funkce SynchroPulse umožňující kontrolu tepelného zatížení
Kromě stabilizátoru průvaru přináší u stoupavých svarů a při práci v ostatních vynucených polohách významnou pomoc osvědčená funkce SynchroPulse. Šířku nastavitelného parametrového okna bylo možno díky výkonnějšímu pohonu v podavači drátu ztrojnásobit na +/-6 mm. Současně s tím byl zaveden parametr Duty Cycle, který umožňuje svářeči, že si může sám nastavit časový poměr mezi fází zvýšeného tepelného zatížení (spolehlivé provaření kořene) a fází ochlazování (snížení tepelných deformací), což je rozdíl od předchozí generace přístrojů, kde byl tento poměr nastaven pevně na hodnoty 50/50.

Zlepšené korekční funkce
Stejně jako v případě předchozí generace, má svářeč i nadále k dispozici korekci délky oblouku a dynamiky. Inženýři společnosti Fronius se postarali o vylepšení i zde. Nový profil proudu zaručuje znatelné zlepšení v preciznosti a reakční rychlosti korekcí. Obzvláště přínosná je korekce dynamiky při provařování kořene, kde je možno nastavit jejím prostřednictvím tlak oblouku. Příslušnou korekcí lze rovněž ovlivnit délku oblouku. Tato funkce se používá obvykle pro nastavení krátkého oblouku, aby se tak docílilo hlubokého průvaru, zamezilo se vzniku průvarových vrubů nebo se rozšířila možnost pracovat s vyšší svařovací rychlostí.
 
Snadná manipulace ve všech svařovacích fázích
Mimoto podporují uživatele LSC generace při jeho snaze o dosažení lepších pracovních výsledků na začátku a na konci svarového spoje další zdokonalené funkce, což má značný význam zejména u stehovacích, případně velmi krátkých svarů. Zapalovací energie se u přístrojů řady TPS/i neorientuje pouze na jednu průměrnou hodnotu, ale řídí se podle skutečné teploty konce drátu. Systém přizpůsobuje pro každé zapálení zapalovací parametry, jako je zapalovací proud a délka zapalování oblouku, v závislosti na tom, jak dlouho trvalo předchozí zapálení. To umožňuje provádět i stehovací svary ve vysoké kvalitě a podstatně hospodárnějším způsobem. Kromě toho dochází na konci svaru k zatažení drátu, čímž se zajistí čistý konec drátu, na kterém se už nemůže vytvářet kapka.
Všechna tato nová řešení znatelně zjednodušují uživateli svařovacího zdroje jeho obsluhu a zajišťují i méně zkušeným svářečům dosažení optimálních pracovních výsledků při svařování a pájení. Tím ale společnost Fronius možnosti nové platformy svařovacích zdrojů pro MIG/MAG procesy ještě zdaleka nevyčerpala. V perspektivním výhledu nebo již ve vývoji jsou známé, ale i nové charakteristiky, které mají za účel svařování v budoucnosti ještě dále zefektivnit, zhospodárnit a usnadnit.

Dipl. Ing. Franz Joachim Rossmann
 

Publikováno: 14. 5. 2015 | Počet zobrazení: 4656 571