Kempin kehittyneet hitsausprosessit: TIG- ja puikkohitsaus

Pulssi-TIG

Pulssi-TIG-hitsauksessa hitsausvirtaa pulssitetaan samankaltaisesti kuin aiemmin esitellyssä pulssi-MIG/MAG-hitsauksessa. TIG-hitsauksessa pulssien tarkoituksena ei kuitenkaan ole synnyttää pisaramaista aineensiirtymistä, koska elektrodin ei ole tarkoitus sulaa. Tästä syystä pulssituksen säätömahdollisuudet ovat huomattavasti laajemmat kuin MIG/MAG-hitsauksessa. Eri laitevalmistajat ovat toteuttaneet nämä säätömahdollisuudet hieman eri tavoin. Esimerkiksi Kempin Master T -tuoteperheessä on valittavana Manual pulse ja Auto pulse -vaihtoehdot. Manual pulsessa pulssivirta, pohjavirta, pulssisuhde ja pulssitaajuus voidaan kaikki säätää vapaasti haluttuun arvoon. Esimerkiksi pulssitaajuus on säädettävissä DC (-)-hitsauksessa välillä 0,2...300 Hz ja AC-hitsauksessa välillä 0,2...20 Hz. Manual pulsea voidaan siis käyttää molemmilla virtalajeilla ns. pitkäpulssina ja DC-:lla myös pikapulssina. Auto pulsessa sen sijaan käyttäjän tarvitsee säätää vain hitsausvirtaa ja kaikki pulssiparametrit säätyvät itsestään niin, että optimoitua DC-pikapulssihitsausta (taajuus n. 100...400 Hz) voidaan suorittaa vaivattomasti ja tehokkaasti.

Pikapulssin hyödyt perustuvat siihen, että korkea pulssitaajuus kaventaa valokaarta. Kapea valokaari on helppo kohdistaa ja sen tehotiheys on suurempi, joten pienempien hitsausvirtojen tai suurempien kuljetusnopeuksien käyttäminen on mahdollista, jolloin lämmöntuonti pienenee. Myös pitkäpulssi auttaa lämmöntuonnin hallinnassa, sillä pulssivirran ansiosta materiaali saadaan sulamaan pienemmällä keskiarvovirralla. Tämän lisäksi pulssi- ja pohjavirran vaihtelu auttaa rytmittämään kuljetusta ja lisäaineen syöttöä, jolloin tasalaatuiset hitsit on helpompi saavuttaa ja tarvittaessa suomumainen ulkonäkö saadaan hitseihin ilman erityistä suoritustekniikkaa.

Pulssi-TIG on saatavana seuraaviin laitteisiin:

• Master T (Auto Pulse sekä Manual Pulse)

• Minarc T ACDC (Pulse, vain pulssitaajuuden säätö)

• Minarc T DC MLP (Pulse, vain pulssitaajuuden säätö)

Kaksoispulssi-TIG

Kaksoispulssi-TIG-hitsauksessa hitsausvirralle tehdään hidasta (0,2…30 Hz) ja nopeaa (100…400 Hz) pulssitusta samanaikaisesti negatiivisella tasavirralla. Hitsausvirran käytöksen periaate on esitetty kuvassa 9. Nopean pulssituksen parametrit määräytyvät valmiin hitsausohjelman mukaan, joten käyttäjän ei tarvitse säätää niitä. Hitaan pulssituksen parametreja on mahdollista säätää, mutta niihin on olemassa yleiskäyttöön soveltuvat tehdasasetukset.

Kuva 1. Hitsausvirran käyttäytymisen periaate kaksoispulssi-TIG:llä.

Koska kaksoispulssi käyttää sekä nopeaa että hidasta pulssia, se myös yhdistää näiden molempien hyödyt. Valokaari on nopean pulssin ansiosta kapea, jäykkä ja helposti kohdistettava. Lisäksi hitaan pulssin hetkellinen suuri teho parantaa sulan juoksevuutta, mahdollistaen tietynlaisilla liitostyypeillä (erityisesti piena- ja limiliitokset) suuremman kuljetusnopeuden. Toisaalta hitaan pulssin hetkellistä pientä tehoa voidaan käyttää hyväksi sulan jähmettymisessä, jolloin mm. asentohitsausominaisuudet paranevat. Seuraavat käyttökohteet soveltuvat erityisen hyvin kaksoispulssi-TIG:lle:

• ohutlevyt

• piena- ja nurkkaliitokset

• hitsit, joilla on korkeat visuaaliset laatuvaatimukset (kuva 10)

• ruostumattomat teräkset

• pientä lämmöntuontia vaativat materiaalit, kuten lujat teräkset, duplex-teräkset ja superausteniittiset teräkset

• haastavat tasavirralla hitsattavat ei-rautametallit, kuten titaani

Kaksoispulssi-TIG on saatavana seuraaviin laitteisiin:

• Master T (vain TFT-paneelilla varustetut)

Kuva 2. Tuplapulssi-TIG:llä hitsattu alapienahitsi 2,5 mm haponkestävään teräkseen (316L).

MicroTack

MicroTack-toiminto on kehitetty helpottamaan silloitustyötä, vähentämään siihen kuluvaa aikaa ja parantamaan silloituksen laatua. Toiminto on kehitetty erilaisista teräksistä ja titaanista valmistettujen ohuiden osien silloittamiseen. Sen käyttöalue alkaa hienotyöstösovelluksista, ja se on tehokas aina 4 mm:n ainevahvuuteen asti. MicroTack perustuu räätälöityyn virtapulssiin, joka on hyvin tehokas ja nopea. Pienen lämmöntuonnin mahdollistaa lyhyt pulssiaika, joka on tyypillisesti vain millisekunneista kymmeniin millisekunteihin. Näin aikaansaadut pienikokoiset ja korkealaatuiset siltahitsit muistuttavat ulkonäöltään ja ominaisuuksiltaan laserilla tehtyjä (kuva 11). Kuvasta käy havainnollisesti ilmi myös pienen lämmöntuonnin edullinen vaikutus muodonmuutoksiin. Pienen ja kontrolloidun lämmöntuonnin ansiosta myös läpipalamisen riski on pienempi kuin perinteisessä TIG-silloituksessa.

MicroTack on saatavana seuraaviin laitteisiin:

• Master T

Kuva 3. MicroTack on erinomainen toiminto silloitettaessa ohuita ja paksuja materiaaleja toisiinsa.

Uusien Master T -virtalähteiden myötä MicroTack-toiminnolla voidaan käyttää myös ennalta ohjelmoitua pulssien sarjaa. MicroTackin sarjaominaisuus mahdollistaa säännöllisen pituiset tauot pulssien välillä, jolloin pidemmistä silloituksista tulee mahdollisimman identtisiä. Lisäksi sarjaominaisuuden myötä voidaan hitsata pulssihitsauksen omaista jatkuvaa pistehitsausta, jolla päästään todella pieniin kokonaislämmöntuonteihin. Tätä uutta sarjaominaisuutta voidaan hyödyntää laajasti erilaisissa mekanisointisovelluksissa.

MIX TIG

MIX TIG on yhdistelmä vuorottelevia vaihto- ja tasavirtajaksoja (kuva 12). AC-jakso antaa prosessille oksidin puhdistusvaikutuksen ja DC (-)-jakso tekee tunkeuman. Puhdistuksen ja tunkeuman suhde on mahdollista säätää kuhunkin hitsaussovellukseen optimaaliseksi. MIX TIGiä käytetään alumiinin ja sen seosten hitsaukseen. Prosessin kapea valokaari sopii hyvin syviin V-railoihin ja ahtaisiin kulmiin. Hyvän kohdistumisen ansiosta nopeat liikkeellelähdöt ovat helppoja suorittaa. Muita prosessin hyötyjä ovat hyvä sulan hallinta hitsattaessa eri vahvuisia materiaaleja yhteen, sekä rytmityksen mahdollistama helposti saavutettava hitsien tasalaatuisuus. Perinteiseen AC-hitsaukseen verrattuna MIX TIG on herkempi epäpuhtauksille.

MIX TIG on saatavana seuraaviin laitteisiin:

• Master T ACDC -mallit

Kuva 4. MIX TIGin hitsausvirran käyttäytyminen ja perusperiaate.

Puikkohitsaus

Puikkohitsauksessa prosessivariaatioiden kehittämismahdollisuudet ovat rajalliset, koska elektrodia syötetään hitsisulaan manuaalisesti. Lisäksi puikko käyttäytyy optimaalisella tavalla vain melko kapealla virta-alueella. Monet hitsauslaitevalmistajat ovatkin puikkohitsauksen osalta keskittyneet vain optimoimaan perusprosessin ominaisuuksia. Joitakin prosessivariaatioita on kuitenkin kehitetty ja pulssipuikkohitsaus lienee niistä yleisin.

Pulssipuikko

Puikkohitsauksessa hitsausvirran pulssitus on tänä päivänäkin mahdollista vain harvoissa laitteissa. Kemppi on kehittänyt Master S 305 -puikkohitsauslaitetta varten helppokäyttöisen pulssitoiminnon, jota on mahdollista hyödyntää laajasti erilaisissa puikkohitsaussovelluksissa. Pulssipuikkohitsauksessa hitsausvirta vaihtelee kahden tason välillä käyttäjän haluamalla taajuudella. Nämä kaksi virtatasoa on valittu niin, että ne molemmat pysyvät tyypillisesti puikon hyvällä toiminta-alueella silloin, kun keskiarvovirta on säädetty lähelle toiminta-alueen puoliväliä. Virtatasojen vaihtelua lukuun ottamatta toimintaperiaate on identtinen tavallisen puikkohitsauksen kanssa. Pulssipuikkohitsauksen periaate on esitetty kuvassa 13. Master S 305:n pulssipuikko-ominaisuus on optimoitu emäspuikoille, mutta se soveltuu käytettäväksi lähes kaikilla puikkotyypeillä. Kempin hitsauslaboratoriossa tehtyjen hitsauskokeiden perusteella pulssipuikkohitsaus on parhaimmillaan asentohitsauksessa, pienaliitoksissa ja juuren hitsauksessa.

Pulssipuikko on saatavana seuraaviin laitteisiin:

• Master S 305

Taulukko Kempin edistyneistä hitsausohjelmista ja niiden yhteensopivuudesta Kempin hitsauskoneisiin