A KEMPPI FEJLETT HEGESZTÉSI ELJÁRÁSAI: MIG/MAG HEGESZTÉS

Az impulzusos MIG/MAG hegesztés során az anyagátadás szabályozása impulzusárammal történik. Ez cseppátvitelt eredményez, amely rövidzárlat nélkül megy végbe, hasonlóan a permetívás hegesztéshez. Az alapszintű áramra nagy frekvenciájú áramimpulzusokat alkalmaznak (1. ábra), amelyek mindegyike leválaszt egy cseppet. Az anyag rövidzárlat nélküli átadása lényegesen alacsonyabb átlagos hegesztési áramerősséggel érhető el, mint állandó árammal.

Az impulzusos MIG/MAG hegesztés során egy specifikus ívtípusról beszélünk, az impulzusívről. Az impulzusív működési tartománya lefedi a hagyományos MIG/MAG hegesztés minden ívtípusát – rövidív, gömbív, és permetív. A rövidívhez képest nagyobb hozaganyag-lerakódás és gyorsabb haladási sebesség érhető el, míg a permetívhez képest alacsonyabb a hőbevitel. A hagyományos MIG/MAG hegesztéssel összehasonlítva kevesebb a fröcskölés is.

Az impulzusos MIG/MAG elérhető az alábbi gépeken:

• X5 FastMig Pulse és X5 FastMig Pulse+
• X3 FastMig Pulse
• Master M 355 és Master M 358
• Master M 205

A kéthullámú MIG/MAG hegesztés egyetlen alapvető különbsége a hagyományos impulzusos MIG/MAG hegesztéshez képest az, hogy nemcsak a hegesztőáram és az ívfeszültség, hanem a huzalelőtolás sebessége is impulzusszerűen változik. A huzalelőtolás pulzálása két különböző sebességszint váltogatásával történik, mégpedig jóval alacsonyabb frekvencián, mint a hegesztőáram pulzusfrekvenciája. A huzalelőtolás pulzusfrekvenciája jellemzően 1…10 Hz tartományba esik.

A folyamat alkalmazási lehetőségeinek bővítése érdekében a két sebességszint közötti váltásokhoz kapcsolódó több paraméter is szabadon beállítható a felhasználó által. A kéthullámú MIG/MAG hegesztés lehetővé teszi a MIG/MAG alkalmazások körének kiterjesztését, vagy bizonyos alkalmazások termelékenységének további növelését.

Tipikus alkalmazási területek:

• ausztenites acélok pozíciós hegesztése,
• lemezhegesztés,
• illetve olyan felhasználások, ahol magas vizuális követelmények vannak (pl. esztétikus varratkép).

1. ábra: Kéthullámú MIG-hegesztés PB pozícióban. Alapanyag: AlMg 5083, Huzal: ER 5183 1.2 mm, Védőgáz: 100% Ar

A kéthullámú MIG/MAG hegesztés az alábbi gépeken érhető el:

• X5 FastMig Pulse és X5 FastMig Pulse+

A WiseRoot+ a Kemppi által kifejlesztett, módosított rövidívű eljárás nem ötvözött, gyengén ötvözött és rozsdamentes acélok gyökvarratainak MAG hegesztéséhez. Az eljárás egy külön mérőkábel segítségével valósul meg, és rendkívül pontos feszültségmérésen és áramvezérlésen alapul. Az áramforrás érzékeli a rövidzárlatot, majd szabályozott áramnövelést alkalmaz, hogy a hozaganyag-csepp elcsípődjön a huzal végén. Az áramot még a csepp leválása előtt csökkenti, és a rövidzárlat megszüntetése a pontos feszültségmérésen alapul. Alacsony áram mellett megszűnő rövidzárlat esetén fröcskölésmentes és stabil anyagátmenet jön létre. A rövidzárlat végeztével formázó impulzust ad az áram, amely hőt juttat az ömledékbe, de nem visz át anyagot.

A WiseRoot+ eljárás lehetővé teszi csövek és lemezek tompa kötéseinek egyoldali hegesztését gyökbiztosítás nélkül (2. ábra). Az eljárás jól tűri a különböző hegesztési pozíciókat, valamint a változó és nagy légközöket. A kihívást jelentő gyökvarratokat hagyományosan TIG eljárással végezték, amely viszonylag alacsony termelékenységű. A WiseRoot+ segítségével sok ilyen varrat többszörös sebességgel hegeszthető meg. A WiseRoot+ nagyon könnyen használható eljárás: a megfelelő hegesztőprogramot a hozaganyag és a védőgáz alapján kell kiválasztani. A felhasználó beállítja a huzaladagolási sebességet, a többi szükséges paramétert pedig a kiválasztott program tartalmazza. A hegesztő finomhangolási lehetőséget is kap az ív hőhatásának módosítására, például a kívánt varratforma eléréséhez.

2. ábra: Duplex acél tompakötés, amelynek gyökvarrata a WiseRoot+ eljárással készült hátoldali biztosítás nélkül.

A WiseRoot+ az alábbi gépen érhető el:

•  X5 FastMig Pulse+

A WiseThin+ egy módosított rövidívű hegesztési eljárás, amelynek működési elve hasonló a korábban bemutatott WiseRoot+ eljáráshoz, de kifejezetten a vékony lemezek hegesztésére lett kialakítva. A WiseRoot+-hoz képest a hőbevitel valamivel magasabb, hogy sima varratokat lehessen készíteni a vékony lemezekre jellemző kötéstípusokhoz, mint például az átlapolt kötések, sarokvarratok és élvarratok. A hagyományos rövidívű hegesztéshez viszonyítva azonban a hőbevitel jelentősen alacsonyabb, így a varrati deformációk kisebbek. A hőbevitel gyakran azért is csökken, mert az eljárás magas haladási sebességet tesz lehetővé. Emellett sok hegesztési alkalmazásnál kevesebb a fröcskölés, így csökken az utómunka igénye. A WiseThin+ a legtöbb huzaltípussal, huzalátmérővel és védőgázzal használható acél és rozsdamentes acél hegesztéséhez, valamint MIG forrasztáshoz.

A WiseThin+ az alábbi hegesztőgépeken érhető el:

• X5 FastMig Pulse+

A WiseSteel egy MAG hegesztési eljárás, amelyet a Kemppi szerkezeti acélok hegesztésére fejlesztett ki. Lehetővé teszi különböző szilárdsági osztályú tömör és porbeles huzalok hegesztését Ar + 8…18% CO₂ védőgáz alkalmazásával. Az eljárás fejlesztésének célja az volt, hogy a hagyományos MAG ívtípusok mindegyikét továbbfejlesszék, és ezáltal javítsák a hegesztési minőséget és termelékenységet a különböző lemezvastagságok esetén. Az eljárás csökkenti a hegesztési hibák kockázatát nagy sebességű hegesztésnél is, és alacsony hőbevitel érhető el vele nagy szilárdságú acélfajták esetén.

A rövidzárlatos tartományban a WiseSteel méri a rövidzárlati frekvenciát, és ez alapján automatikusan szabályozza a feszültséget. Például ha a frekvencia csökkenni kezd, a rendszer csökkenti a feszültséget, ami újra növeli a frekvenciát. A rövidívű szakasz vékony, 1–3 mm-es lemezekhez, gyökvarratokhoz és pozíciós hegesztésekhez használható. A gömbív általában jelentős fröcskölést okoz MAG hegesztésben, ezért ezt általában kerülni kell. A WiseSteel körülbelül 2 Hz-es frekvenciával változtatja a huzaladagolást a gömbív tartományban, így az átlagos teljesítmény a gömbív szintjén marad, de a hegesztés rövid és szórt ívtartományban történik. Ez a tartomány különösen alkalmas 4–5 mm vastagságú lemezekhez. A szórt ívtartományban az íváramot 200–300 Hz-es frekvenciával pulzálják, amely javítja az ív fókuszáltságát és stabilitását alacsony ívfeszültségen. A jó fókuszálás és az alacsony ívfeszültség kulcsfontosságú a magas hegesztési sebesség és az alacsony hőbevitel eléréséhez. A WiseSteel szórt ívtartománya jellemzően 5 mm-nél vastagabb lemezekhez alkalmas PA és PB pozíciókban.

WiseSteel az alábbi gépeken érhető el:

• X5 FastMig Pulse
• X5 FastMig Pulse+
• X5 FastMig Auto
• Master M 358

A WiseFusion egy olyan hegesztési funkció, amelynek segítségével az ív mindig optimálisan rövid marad, függetlenül a körülményektől, köszönhetően az adaptív vezérlésnek. Ez megkönnyíti a hegesztő munkáját, mivel nem szükséges kézzel beállítani az ívhosszt. Az áramforrás érzékeli a rövidzárlatokat, és az ívet mindig a rövidzárlati határon belül tartja. Pulzáló MIG/MAG hegesztés esetén ez azt jelenti, hogy egyes esetekben a csepp leválik rövidzárlat nélkül, míg máskor olyan rövid az ív, hogy rövidzárlatot okoz. A WiseFusion íve rövid és szűk, így a hegesztési fürdő kicsi és könnyen kezelhető – ez jó pozíciós hegesztési tulajdonságokat biztosít például alumíniumnál. Az energiadús ív mély beolvadást és nagyobb hegesztési sebességet tesz lehetővé.

A WiseFusion alacsony hőbeviteli jellemzői különösen előnyösek nagy szilárdságú acélok hegesztésénél, mivel a túlzott hőbevitel gyengítheti a varrat ütőszilárdságát és szilárdságát. Az alacsony hőbevitel további előnye, hogy nagyobb sebesség érhető el vele, ha a paraméterek megfelelően vannak beállítva.

WiseFusion az alábbi gépeken érhető el:

• X5 FastMig Pulse
• X5 FastMig Pulse+
• X5 FastMig Auto
• Master M 358
• Master M 355

A hagyományos MIG/MAG hegesztés során már egy kis változás az áthajlási hosszban is jelentős áramváltozást okozhat, ami közvetlenül hat a beolvadásra. Ha például az áthajlási hossz megnő, az könnyen beolvadási hiányhoz vezethet. A WisePenetration ezt úgy küszöböli ki, hogy aktívan szabályozza a huzaladagolást, így stabilan tartja az íváramot. Ezáltal elkerülhetők a változó áthajlási hossz miatti hibák, és a varrat mechanikai tulajdonságai is a kívánt szinten maradnak. Emellett automatikusan biztosítja, hogy az íváram a hegesztési eljárási előírás (WPS) határain belül maradjon. Az íváram mellett az ívhosszt is optimalizálja a korábban ismertetett WiseFusion elvén, kombinálva az aktív huzaladagolás-szabályozással. Ez a kombináció stabilitást eredményez olyan esetekben is, amikor az áthajlási hossz változik.

WisePenetration az alábbi gépeken érhető el:

• X5 FastMig Pulse
• X5 FastMig Pulse+
• X5 FastMig Auto
• Master M 358

A MAX Cool egy módosított rövidívű eljárás gyökvarratokhoz, vékony lemezek hegesztéséhez és ívforrasztáshoz. Az eljárás működési elvét az 5. ábra mutatja be. A rövidívű hegesztésre jellemző rövidzárlati dinamika után az áram hirtelen alacsony szintre csökken, amint a rövidzárlat megszűnik, így minimálisra csökkenti a fröcskölést. Ezután egy formáló impulzust alkalmaznak, amely megfelelő, pontosan szabályozott hőbevitellel biztosítja a kívánt varratformát. A huzaladagolási sebességen kívül egyedüli szabályozható paraméter a hő finomhangolása, amely a formáló impulzus nagyságát és ezáltal a varrat alakját befolyásolja. A MAX Cool a WiseRoot+ és WiseThin+ tulajdonságait ötvözi, de nem igényel külön feszültségmérő kábelt. Ezért a MAX Cool a kompakt osztályú hegesztőgépeken is elérhető, például a Master M modelleken.

3. ábra: Az áramviselkedés és az anyagátmenet a MAX Cool eljárás során. A narancssárga szabályozó és a számértékek a hő finomhangolásának hatását szemléltetik.

A hagyományos rövidívű vagy impulzusos hegesztéshez képest a MAX Cool eljárás alacsonyabb hőbevitelt biztosít, ami minimális hegesztési hibához vezet még vékony lemezek esetén is (lásd 4. ábra). Az alacsony hőbevitelnek és a precíz ívvezérlésnek köszönhetően a hegesztési fürdő könnyen irányítható, így kiváló pozíciós hegesztési tulajdonságokat nyújt. Emellett a nagy gyökhézagok is jól kezelhetők anélkül, hogy fennállna a hegesztési fürdő beszakadásának veszélye. A hegesztési tesztek során akár 12 mm-es gyökhézagot is sikeresen hegesztettek lemezanyagon. A hagyományos rövidívű hegesztéshez képest a MAX Cool kevesebb fröcsköléssel jár. A gyökvarrat-hegesztés egyik fő előnye az impulzusos hegesztéssel szemben, hogy nincs szükség hátoldali alátámasztásra.

4. ábra: Sarokvarrat MAX Cool eljárással hegesztve. Az alapanyag: 1 mm vastag S355.

A MAX Cool elérhető az alábbi gépeken:

• X5 FastMig Pulse és X5 FastMig Pulse+
• X5 Auto
• Master M 355 és Master M 358
• Master M 323

A MAX Cool elérhető az alábbi gépeken:

• F02 (0,9 mm Fe & Ar + 18% CO₂)
• F03 (1,0 mm Fe & Ar + 18% CO₂)
• F23 (1,0 mm Fe & CO₂)
• M04 (1,2 mm Fe porbeles & Ar + 18% CO₂)
• S03 (1,0 mm rozsdamentes acél & Ar + 2% CO₂)

A MAX Speed egy módosított spray-ívű hegesztési eljárás, amelynél a hegesztőáramot nagy frekvencián impulzusozzák. Az impulzus amplitúdója kisebb, mint a hagyományos impulzusos MIG/MAG hegesztésnél. A nagy impulzusfrekvencia mellett az ívfeszültség is alacsony. Ezek kombinációja egy keskeny, rövid ívet eredményez, amely képes megfelelni a kézi hegesztés legmagasabb előtolási sebességi követelményeinek, miközben kiválóan alkalmas gépesített és automatizált hegesztési feladatokra is. A hagyományos impulzusos MIG/MAG eljárásokkal ellentétben az impulzusfrekvencia állandó marad, így nem változik a huzalkinyúlás hosszának módosulásakor sem.

A MAX Speed minden hegeszthető acélminőséghez fejlesztve lett. Különösen alkalmas nagy szilárdságú acélokhoz, mivel az alacsony ívfeszültség és a keskeny, fókuszált ív által lehetővé tett nagy előtolási sebesség rendkívül alacsony hőbevitelt eredményez. A magas előtolási sebesség és az alacsony hőbevitel mellett a MAX Speed teljes átolvadást is képes biztosítani. A sebesség növelésével a huzalelőtolási sebesség is növelhető, ami a beolvadási mélység növekedését eredményezi. Az 5. ábra tipikus beolvadási profilt mutat be. Ez például gépesített hegesztés esetén kihasználható, mivel a varratokat kisebb méretre lehet tervezni, növelve ezzel a termelékenységet. A MAX Speed fejlesztése során az is bebizonyosodott, hogy az alacsony hegesztőáram-ingadozás és a rövid ívhossz javítja a mágneses fúvás elleni tűrést, különösen ötvözetlen és gyengén ötvözött szerkezeti acélok esetében, a hagyományos impulzusos eljárásokhoz képest.

5. ábra: A MAX Speed eljárás beolvadási profilja 1000 mm/perc hegesztési és 16 m/perc huzalelőtolási sebességnél. Huzal: 1,0 mm OK Autrod 12.51. Védőgáz: Ar + 18% CO₂. Alapanyag: 5 mm S355.

A MAX Speed elérhető a következő gépeken:

• X5 FastMig Pulse és X5 FastMig Pulse+
• X5 Auto
• Master M 355 és Master M 358

A MAX Position egy szinergikus MIG/MAG eljárás pozíciós hegesztéshez, ahol a magas és alacsony teljesítmény váltakozik olyan frekvenciával (jellemzően 0,8…2,5 Hz), amely lehetővé teszi a hegesztési fürdő jó kontrollálását. A magasabb teljesítmény biztosítja az átolvadást, míg az alacsonyabb teljesítmény hűti a fürdőt a kihívást jelentő pozíciókban. Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok esetén impulzusív kerül alkalmazásra a magas, és rövidív az alacsony teljesítményszinten. Rozsdamentes acélok és alumíniumötvözetek esetén mindkét teljesítményszinten impulzusívet használnak.

A MAX Position kifejezetten PF pozícióhoz van optimalizálva, de bármilyen hegesztési pozícióban használható. Hagyományosan a PF pozícióban tömör huzallal történő hegesztéshez fonási mozgás szükséges, de a MAX Position eljárással ez egyenes vonalú mozgással is megvalósítható. A beállítás egyszerű: általában csak a lemezvastagságot kell megadni, és már kezdhető is a hegesztés. A hagyományos rövidívű MAG hegesztéshez képest (amely fonási mozgást igényel), a MAX Position magasabb előtolási sebességet és huzalelőtolási sebességet tesz lehetővé, ami jelentősen növeli a hegesztési hatékonyságot. Például a 6. ábrán bemutatott összehasonlító teszt során a MAX Position 180 mm/perc előtolási sebességet ért el, szemben a hagyományos eljárás 100 mm/percével. A kisebb láberősségű varrat is hegeszthető, ami alacsonyabb hőbevitelt és kevesebb deformációt eredményez. A rutilos töltőhuzallal végzett hegesztéssel szemben a MAX Position előnye, hogy salakmentes, és az anyagköltség is alacsonyabb.

6. ábra: Bal oldalon PF sarokvarrat MAX Position eljárással és egyenes előtolással, jobb oldalon hagyományos MAG hegesztéssel és fonással. Alapanyag: 8 mm S355. Huzal: 1,0 mm OK Autrod 12.51. Védőgáz: Ar + 18% CO₂.

A MAX Position elérhető a következő gépeken:

• X5 FastMig Pulse és X5 FastMig Pulse+
• Master M 355 és Master M 358

Az ívgyújtás és a hegesztés korai szakasza tipikusan kihívást jelentő és kritikus pont a MIG/MAG hegesztésben. Az ívet gyorsan és megbízhatóan kell meggyújtani a mozgó huzal és az általában hideg munkadarab között. A gyújtás után fontos, hogy gyorsan stabilizálódjon a hegesztési folyamat – például az ívhossz tekintetében – annak érdekében, hogy kiváló minőségű varrat jöjjön létre, és elkerülhetők legyenek a hegesztési hibák. Ezen szempontok alapján fejlesztette ki a Kemppi a Touch Sense Ignition (TSI) funkciót.

A TSI esetében a huzalelőtoló lassú kúszóindítással előretolja a huzalt a munkadarab felé, és a nyitott áramkör feszültségéből érzékeli a rövidzárlatot (azaz a mechanikai érintkezést). Ezt követően a huzalt néhány milliméterrel visszahúzza, miközben a tápegység elkezd pilótaáramot biztosítani az ívgyújtáshoz. A pilótaív gyújtása során egy kis gyújtási impulzus mozgatja kissé távolabb a huzalt a munkadarabtól, majd ismét előretolja a huzalt kúszóindítási sebességgel. Megfelelő pillanatban újabb gyújtási impulzus indítja el a hegesztőívet. Ezután a huzal sebessége gyorsan eléri az optimális értéket.

A Touch Sense gyújtás fő előnye, hogy a huzalnak van „tere” a mozgásra, mielőtt a hegesztés megkezdődik. Ezáltal elkerülhetők a heves rövidzárlatok, amelyek fröcskölést és ívinstabilitást okoznának. Az eredmény egy lágy gyújtási érzet, amit ma már sok hegesztő részesít előnyben. A fröcskölés és az ívingadozás okozta hegesztési hibák – például az alávágás – csökkenése révén a TSI minimalizálja az utómunkálatokat és a termelési veszteséget.

A TSI elérhető a következő gépeken:

• X5 FastMig Pulse és X5 FastMig Pulse+
• X5 FastMig Auto
• Master M 355 és Master M 358