Сварка с «холодным» переносом металла

При проведении сварочных работ велика вероятность возникновения температурной деформации, вызванной расширением обрабатываемых поверхностей. Для минимизации деформаций применяются различные методы, такие как установка дополнительных рёбер жёсткости, разбивка длинных швов на более мелкие участки с последующей сваркой в шахматном порядке, снижение параметров сварочного процесса и так далее. Однако, в случаях обработки тонколистового металла, эти меры могут быть недостаточными либо вовсе эффективными. Также при сварке тонколистового металла, алюминия и его сплавов бывают ситуации, когда металл либо прожигается, либо дуга не зажигается вовсе. 

Специально для таких случаев компания Fronius International GmbH разработала революционную технологию сварки с «холодным» переносом металла Cold Metal Transfer (CMT), или так же известную как MDC - Micro Deformation and Cold welding - малоинвазивная холодная сварка.

Общие сведения о технологии холодной сварки

Сварка с холодным переносом металла – подвид сварочного процесса MIG, отличающаяся от традиционной версии только способом механического отрыва капли расплавленного присадочного материала. Суть процесса сводится к постоянному изменению значений тока и напряжения во время постоянной подачи и отведения проволоки от детали. Эта особенность обеспечивает снижение тепловложения на 90% в сравнении с обычной MIG сваркой, что и влечёт за собой уменьшение температурного напряжения и вероятности прожога металла в течение всего сварочного процесса.  

• Проволока находится на удалении от обрабатываемой детали, сварочная дуга зажжена. Присадочный материал подаётся вперёд, напряжение и сила тока дуги падает. Формируется сварочная ванна.
• В момент контакта сварочная дуга практически гаснет, а капля расплавленного присадочного материала подаётся в разогретую сварочную ванну. В момент контакта проволоки с деталью на сварочный источник подаётся сигнал обратной связи по замыканию цепи.
• Сварочная проволока отводится назад, оставляя каплю расплавленного металла на поверхности изделия. Во время отвода сила тока и напряжение дуги нарастает.
• Сварочная дуга зажигается повторно. На данном этапе присадочный материал находится на максимальном удалении от обрабатываемой детали. Цикл повторяется.

Такой цикл может повторяться десятки раз в секунду. За счёт того, что тепло передаётся детали в краткий промежуток времени и с перерывами, свариваемый металл не перегревается. От заданных параметров зависит глубина проплавления и количество присадочного материала, оставляемого на обрабатываемой поверхности. Данный метод используется преимущественно в автоматизированных и роботизированных решениях, так как для достижения желаемого результата требуется повышенная точность позиционирования рабочего органа, которую не может гарантировать человек.

В роботизированных и автоматизированных комплексах для гарантии точного позиционирования проволоки относительно свариваемого металла применяется специализированная горелка с дополнительным механизмом протяжки проволоки и вспомогательное устройство для точного отвода проволоки без перегибов и заломов.

Специализированная горелка типа PUSH-PULL отличается от обычной дополнительными роликами для протяжки проволоки. Они дополнительно распрямляют проволоку и обеспечивают требуемую точность при её подводе к изделию, что значительно повышает качество итогового сварного соединения. В момент отвода проволоки от изделия дополнительные ролики отключаются, позволяя проволоке свободно ходить по кабель-каналу.

Буфер – механизм, устанавливаемый между проволокоподающим устройством и сварочной горелкой. Внутри буфера расположен маятник, движение которого контролируется сервоприводом с абсолютным энкодером. На этапе отвода проволоки от изделия маятник движется, тем самым увеличивая изгиб кабель-канала, за счёт которого проволока и отводится.
Также за счёт регулярного отвода проволоки от поверхности обрабатываемого изделия количество брызг сводится практически к 0, что значительно сокращает требуемую постобработку.

Область применения технологии холодной сварки

Сварка с холодным переносом металла применяется при обработке тонкостенных изделий и наплавке. Также с её помощью возможно осуществлять сварку разнородных металлов, т.е. металлов, обладающих различными температурами плавления, коэффициентами расширения и т.д.
Одна из наиболее популярных сфер применения данного типа сварки – обработка алюминия и тонкостенных изделий. За счёт минимального тепловложения изделия не деформируются, не прожигаются, а сварное соединение получается надёжным и аккуратным. С результатами одного из таких проектов можно ознакомиться на нашем сайте в разделе «Проекты» (роботизированный комплекс сварки алюминия, изделие – алюминиевый вентилятор, толщина стенки 1-1.5 мм).

Достоинства и недостатки сварки с холодным переносом металла

Достоинства:

• Более стабильная сварочная дуга
• Уменьшение тепловложения в 10 раз
• Повышенный контроль количества наплавляемого материала
• Сравнительно высокая скорость наплавки
• Глубокое проплавление
• Возможность сварки как тонких, так и толстолистовых изделий
• Отсутствие брызг
• Метод применим при сварке практически всех типов металлов
• Эстетичность швов не уступает TIG сварке
• Один из лучших способов сварки разнородных металлов
• Низкая текучесть материала при наплавке
• Высокая скорость сварки

Недостатки:

• Относительная дороговизна
• Малое распространение, влекущее за собой проблемы с доступностью и в специалистах с достаточной квалификацией
• Преимущественно для автоматизированных и роботизированных установок

Сварка с холодным переносом металла является оптимальным вариантом при обработке тонкостенных изделий, обходя даже лазерную сварку за счёт терпимости к зазорам при сборке изделий, а за счёт возможности восстановления (наплавки) изношенных поверхностей система становится незаменимой в условиях современного серийного производства.