Cable Management Guide Instrukcja obsługi

W obwodzie spawania zastosowano różne materiały i przekroje przewodów, a w miejscach ich łączenia występuje rezystancja przejścia.

W przypadku połączenia szeregowego wartości rezystancji dodają się, co może spowodować wystąpienie strat mocy i spadków napięcia.

Rezystancja stykowa w miejscach łączeń ulega znacznym zmianom zależnie od siły docisku i właściwości powierzchni.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania

W obwodzie spawania zastosowano różne materiały i przekroje przewodów, a w miejscach ich łączenia występuje rezystancja przejścia.

W przypadku połączenia szeregowego wartości rezystancji dodają się, co może spowodować wystąpienie strat mocy i spadków napięcia.

Rezystancja stykowa w miejscach łączeń ulega znacznym zmianom zależnie od siły docisku i właściwości powierzchni.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Rezystancja elektryczna w obwodzie spawania

W obwodzie spawania zastosowano różne materiały i przekroje przewodów, a w miejscach ich łączenia występuje rezystancja przejścia.

W przypadku połączenia szeregowego wartości rezystancji dodają się, co może spowodować wystąpienie strat mocy i spadków napięcia.

Rezystancja stykowa w miejscach łączeń ulega znacznym zmianom zależnie od siły docisku i właściwości powierzchni.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Rezystancja elektryczna w obwodzie spawania

Rezystancja przewodu prądowego zależy od jego przekroju, materiału i długości.
Wysoka rezystancja wywołuje spadek napięcia, a przez to stratę mocy w obwodzie spawania.

Przeciwdziałać temu może dobór odpowiedniego przekroju przewodu.

Zalecane minimalne przekroje przewodu dla niechłodzonych przewodów miedzianych i 100% cyklu pracy:

WAŻNE! Elementy układać generalnie odizolowane od potencjału ziemi, aby uniknąć powstawania rezystancji równoległych i przepływów prądu.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania

Każdy przewód, przez który przepływa prąd elektryczny, wytwarza pole elektromagnetyczne. Jeżeli zmienia się natężenie prądu, zmieniające się pole elektromagnetyczne indukuje napięcie. Napięcie przeciwdziała zmianie prądu.
Indukcyjność to opór przed zmianą prądu.

Jeżeli zmienia się powierzchnia rozciągnięta między dwoma przewodami, zwiększa się powierzchnia strumienia magnetycznego, a przez to także indukcyjność.

Indukcyjności jednostkowe w obwodzie spawania, dodające się do indukcyjności całkowitej.

Indukcyjność L [µH] zwiększa się wskutek otaczających materiałów i ich przenikalności µ_r i podnosi się do kwadratu wraz z liczbą zwojów N przewodu.

Biorąc zamkniętą powierzchnię A i materiały µ_r, na podstawie wzoru dla pierścieniowej cewki bezrdzeniowej można przybliżyć wartość indukcyjności µ₀:

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Indukcyjność w obwodzie spawania

Każdy przewód, przez który przepływa prąd elektryczny, wytwarza pole elektromagnetyczne. Jeżeli zmienia się natężenie prądu, zmieniające się pole elektromagnetyczne indukuje napięcie. Napięcie przeciwdziała zmianie prądu.
Indukcyjność to opór przed zmianą prądu.

Jeżeli zmienia się powierzchnia rozciągnięta między dwoma przewodami, zwiększa się powierzchnia strumienia magnetycznego, a przez to także indukcyjność.

Indukcyjności jednostkowe w obwodzie spawania, dodające się do indukcyjności całkowitej.

Indukcyjność L [µH] zwiększa się wskutek otaczających materiałów i ich przenikalności µ_r i podnosi się do kwadratu wraz z liczbą zwojów N przewodu.

Biorąc zamkniętą powierzchnię A i materiały µ_r, na podstawie wzoru dla pierścieniowej cewki bezrdzeniowej można przybliżyć wartość indukcyjności µ₀:

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Indukcyjność w obwodzie spawania

Podczas spawania z wysoką indukcyjnością, szybkie zmiany wartości prądu mogą już nie zachodzić z pożądaną prędkością, ponieważ wartość napięcia maksymalnego jednego źródła energii (= U_Limit) nie wystarczy.
Staje się to zauważalne poprzez wysoką indukcyjność w obwodzie spawania, szczególnie w przypadku łuku pulsującego i długich pakietów przewodów.

Wpływ indukcyjności na profil prądowy łuku pulsującego

Gdy indukcyjność jest duża, wartość rzeczywista prądu I_act, ze względu na ograniczone napięcie gniazda U_clamp nie osiąga przebiegu zadanej wartości energii I_set.

Sekwencja wideo zarejestrowana z wysoką prędkością: Wpływ indukcyjności na odrywanie kropli dla łuku pulsującego

Takie same nastawy dla sekwencji A1–A2 i B1–B2.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Indukcyjność w obwodzie spawania

Określenie rezystancji obwodu spawania oraz indukcyjność obwodu spawania przeprowadza źródło energii w toku kalibracji R/L.

Po założeniu końcówki prądowej i rozpoczęciu kalibracji R/L określa się spadek napięcia i indukcyjność w całym obwodzie spawania. Wartości rezystancji elektrycznej oraz indukcyjności używa się do prawidłowej dokumentacji wskazań napięcia łuku spawalniczego oraz regulacji procesu.

Rozpoczęcie kalibracji R/L:

Zrzut ekranu z kalibracji R/L, TPS 320i - 600i

Różne powierzchnie indukcyjności oraz rezystancje obwodu spawania wg pozycji na wózku do spawania wzdłużnego

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Indukcyjność w obwodzie spawania

Wartości orientacyjne rezystancji obwodu spawania R i indukcyjności L dla możliwych zakłóceń procesu:

Przyjęto:

Łuk natryskowy
Łuk natryskowy, dzięki swojemu w przybliżeniu stałemu przebiegowi prądu, jest najmniej wrażliwy w przypadku, gdy prąd osiąga wysokie wartości.

Konwencjonalny łuk zwarciowy
Zachowanie zwarcia określa się na podstawie zdarzeń.

LSC (Low Spatter Control)
W procesie LSC źródło mierzy napięcie łuku kilkadziesiąt razy na sekundę, i w razie potrzeby obniża rezystancję.
Zintegrowany w źródle prądu spawalniczego moduł (np. odcinek tłumiący, TPS 400i LSC ADV) gwarantuje, że indukcyjność wytworzona w wiązce uchwytu zostanie bezpiecznie odprowadzona. W ten sposób uzyskuje się oderwanie kropli na bardziej stałym poziomie, przy mniejszej liczbie odprysków spawalniczych.

CMT
Wskutek cyklicznej kompensacji procesu każdym ruchem naprzód i wstecz drutu elektrodowego CMT plasuje się pomiędzy LSC i LSC ADV.

Łuk pulsujący
Warianty łuku pulsującego są najwrażliwsze, ponieważ impulsy dużego prądu wymagają małych rezystancji i małych wartości indukcyjności. W charakterze środka zaradczego można zastosować charakterystyki PMC-multiarc ze zmniejszonymi prędkościami zmian oraz obniżonymi wartościami prądu.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania

Jeżeli przewód elektryczny jest w polu magnetycznym, oddziałuje na niego generowana wskutek tego siła.
Ta tak zwana siła Lorenza zależy od kierunku prądu, kierunku pola magnetycznego i ich orientacji względem siebie.

Już najmniejsze oddziaływania siły magnetycznej wytwarzają odchylenie geometryczne łuku spawalniczego.
Takie niepożądane oddziaływanie wzajemne określa się mianem „magnetycznego ugięcia łuku”.

Możliwość spawania metodą MIG/MAG zależnie od gęstości strumienia magnetycznego:

• Większa ilość punktów sczepiania
• Mniejszy wolny wylot elektrody
• Większe wartości prądu spawania (= zwiększona moc łuku spawalniczego)
• Zastosowanie blach odchylających
• Demagnetyzacja detalu (patrz także od strony (→))

Namagnesowane elementy mogą prowadzić do odchylania łuku spawalniczego i zakłócać odrywanie kropli.
Także drut elektrodowy, przez który przepływa prąd elektryczny oraz jarzący się łuk elektryczny wytwarzają koncentryczne pola magnetyczne, zniekształcane na końcach elementu i nierównomiernych rowkach, również wywierające siłę odchylającą łuk spawalniczy.
Części przyrządu mocującego, przez które przepływa prąd elektryczny, eliminują magnetyzm resztkowy (= remanencja), jeżeli są one wykonane z materiału ferrytycznego. Aluminium, miedź i stale austenityczne nie mają remanencji.

Oddziaływanie siły na łuk spawalniczy poprzez pola magnetyczne:

I = prąd spawania [A]
B = strumień magnetyczny [mT]
F = siła odchylania [N]

F = siła odchylania [N]

Siła pola magnetycznego w detalu zależy od wartości natężenia prądu przewodnika, przewodnictwa elektrycznego (materiału), przekroju detalu oraz liczby i rozmiaru rowków w obwodzie magnetycznym.
Spawanie namagnesowanych detali może negatywnie wpływać na stabilność procesu.

Niwelowanie ugięcia łuku wskutek poprawnego przyłączenia masy:

Pozycja zacisku masy jest decydująca dla kierunku przepływu prądu i jego pola magnetycznego w detalu.
Prąd elektryczny zawsze wybiera najkrótszą drogę, a w przypadku takich samych materiałów i przekrojów, i kierunek odchylenia łuku spawalniczego następuje przeciwnie do położenia zacisku masy.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Wpływ pola magnetycznego na łuk spawalniczy

Jeżeli przewód elektryczny jest w polu magnetycznym, oddziałuje na niego generowana wskutek tego siła.
Ta tak zwana siła Lorenza zależy od kierunku prądu, kierunku pola magnetycznego i ich orientacji względem siebie.

Już najmniejsze oddziaływania siły magnetycznej wytwarzają odchylenie geometryczne łuku spawalniczego.
Takie niepożądane oddziaływanie wzajemne określa się mianem „magnetycznego ugięcia łuku”.

Możliwość spawania metodą MIG/MAG zależnie od gęstości strumienia magnetycznego:

• Większa ilość punktów sczepiania
• Mniejszy wolny wylot elektrody
• Większe wartości prądu spawania (= zwiększona moc łuku spawalniczego)
• Zastosowanie blach odchylających
• Demagnetyzacja detalu (patrz także od strony (→))

Namagnesowane elementy mogą prowadzić do odchylania łuku spawalniczego i zakłócać odrywanie kropli.
Także drut elektrodowy, przez który przepływa prąd elektryczny oraz jarzący się łuk elektryczny wytwarzają koncentryczne pola magnetyczne, zniekształcane na końcach elementu i nierównomiernych rowkach, również wywierające siłę odchylającą łuk spawalniczy.
Części przyrządu mocującego, przez które przepływa prąd elektryczny, eliminują magnetyzm resztkowy (= remanencja), jeżeli są one wykonane z materiału ferrytycznego. Aluminium, miedź i stale austenityczne nie mają remanencji.

Oddziaływanie siły na łuk spawalniczy poprzez pola magnetyczne:

I = prąd spawania [A]
B = strumień magnetyczny [mT]
F = siła odchylania [N]

F = siła odchylania [N]

Siła pola magnetycznego w detalu zależy od wartości natężenia prądu przewodnika, przewodnictwa elektrycznego (materiału), przekroju detalu oraz liczby i rozmiaru rowków w obwodzie magnetycznym.
Spawanie namagnesowanych detali może negatywnie wpływać na stabilność procesu.

Niwelowanie ugięcia łuku wskutek poprawnego przyłączenia masy:

Pozycja zacisku masy jest decydująca dla kierunku przepływu prądu i jego pola magnetycznego w detalu.
Prąd elektryczny zawsze wybiera najkrótszą drogę, a w przypadku takich samych materiałów i przekrojów, i kierunek odchylenia łuku spawalniczego następuje przeciwnie do położenia zacisku masy.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Wpływ pola magnetycznego na łuk spawalniczy

Dwa sąsiednie łuki spawalnicze o takim samym kierunku prądu przyciągają się.
Im mniejszy kąt i odstęp pomiędzy drutami elektrodowymi, tym większa wzajemna siła przyciągania.

Ugięcie łuku podczas spawania TWIN

Łuk spawalniczy w fazie pulsu wytwarza silne pole magnetyczne działające na drugi łuk spawalniczy.
Spawanie przeciwnie do masy jest korzystne, ponieważ oba łuki spawalnicze są prowadzone zgodnie z kierunkiem spawania.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Wpływ pola magnetycznego na łuk spawalniczy

Demagnetyzacja elementów zmniejsza ugięcie łuku i uzyskuje się ją cyklicznym przemagnesowaniem. Do cyklicznego przemagnesowania można stosować uchwyty elektromagnetyczne lub przyrządy demagnetyzujące.
Stosowane są one podczas budowy rurociągów lub do elementów, które wskutek ich produkcji lub transportu zachowują resztkowy magnetyzm.

Prosta alternatywa, gdy uchwyt elektromagnetyczny nie ma funkcji demagnetyzacji:
zastosowanie źródła energii TIG-AC (np. iWave AC/DC) + zwarte przewody masy na owiniętym elemencie przy jednoczesnym obniżeniu amplitudy prądu.

Demagnetyzacja z zastosowaniem iWave AC/DC:

Demagnetyzacja polem prądu przemiennego AC

Parametryzacja i działania dla zanikającego przebiegu prądu:

1. Offset prądu = +10
2. Kształt półfal AC:
   Półfala dodatnia = sinus
   Półfala ujemna = sinus
3. Parametry główne:
   Opadanie > 10,0 s
   Prąd końcowy = 3 A (= minimum)
   Prąd główny = ok. 300 A
4. Owinąć przewód prądowy co najmniej trzykrotnie wokół elementu
5. Nacisnąć przycisk palnika w czasie pracy w 2-takcie.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania

W przypadku spawania kilkoma łukami spawalniczymi jednego detalu lub spawania w klatce spawalniczej, ułożenie pakietów przewodów i przewodów masy jest decydujące dla ich wzajemnego oddziaływania.

Na poniższej ilustracji przedstawiono dwa równoległe przewody masy.
Przez czerwony przewód (a) przepływa prąd, indukując napięcie w szarym przewodzie (b).
Wysokość indukowanego napięcia opisuje się współczynnikiem sprzężenia (M).

Współczynnik parowania źródeł spawalniczych a odstęp

Współczynnik parowania źródeł spawalniczych spada o kwadrat swojej wartości wraz z odstępem (d). Im większy odstęp, tym mniejsze jest wyindukowane napięcie.

Zalecany jest minimalny odstęp wynoszący 30 cm.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Parowanie źródeł prądu

W przypadku spawania kilkoma łukami spawalniczymi jednego detalu lub spawania w klatce spawalniczej, ułożenie pakietów przewodów i przewodów masy jest decydujące dla ich wzajemnego oddziaływania.

Na poniższej ilustracji przedstawiono dwa równoległe przewody masy.
Przez czerwony przewód (a) przepływa prąd, indukując napięcie w szarym przewodzie (b).
Wysokość indukowanego napięcia opisuje się współczynnikiem sprzężenia (M).

Współczynnik parowania źródeł spawalniczych a odstęp

Współczynnik parowania źródeł spawalniczych spada o kwadrat swojej wartości wraz z odstępem (d). Im większy odstęp, tym mniejsze jest wyindukowane napięcie.

Zalecany jest minimalny odstęp wynoszący 30 cm.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Parowanie źródeł prądu

Zakłócenie przebiegu napięcia U₂ wskutek napięć indukowanych drugiego obwodu prądowego

Na ilustracji przedstawiono idealne przebiegi prądu (I) w kolorze czerwonym i idealne przebiegi napięcia (U) w kolorze niebieskim, dla dwóch źródeł energii.
Źródło energii 1 indukuje podczas spawania napięcie sprzężenia (Uc) w obwodzie spawania źródła 2 podczas procesu spawania.

To napięcie Uc dodaje się lub odejmuje od napięcia łuku spawalniczego i zniekształca rzeczywiste pomiary długości łuków oraz oderwania kropli oraz zmierzone wartości dla drugiego źródła spawania.
W wyniku tego zakłócenia następuje cykliczna zmiana długości łuku.

Na ilustracji przedstawiono również typową konfigurację z równoległymi pakietami przewodów i przewodami masowymi, które łączą wzajemnie indukowane napięcia. Oddzielenie przewodów spawalniczych lub zapewnienie wystarczającej odległości między przewodami przewodzącymi prąd niweluje powstałe sprzężenie (patrz także strona (→)).

Nierównomierny przebieg spoin (niezgodności) z napięciem Uc w obwodzie spawania:

Zakłócenie długości łuku wskutek indukowanego napięcia drugiego obwodu spawania
Seria A: Rezultat spawania w przypadku sprzężonych zakłóceń długości łuku
Seria B: Rezultat spawania z uwzględnieniem regulacji wartości

Zmiany łuku spawalniczego, wywołujące tak niepożądane rezultaty spawania, są widoczne na nagraniach z dużą prędkością, a także gołym okiem.

Środki zaradcze opisane w przykładach optymalizacji rozpoczynających się na stronie (→) zmniejszają zakłócenia długości łuku. Uzyskano dobry wynik spawania ze stabilną długością łuku.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Parowanie źródeł prądu

• wartość rezystancji wspólnego przewodu masy – jednostka mOhm
• sprzężenie indukcyjne – jednostka %

Pomiar wartości parowania źródeł prądu:

WAŻNE! Etapy pracy trzeba wykonać w obu źródłach spawalniczych!

Wynik pomiaru sprzężenia w mΩ (R_coupling) i % (k_coupling)

0 mΩ / 0%
Dwa całkowicie rozdzielone obwody prądu spawania.

Wysoka wartość w mΩ
Bardzo duże sprzężenie statyczne, np. w wyniku wspólnych przewodów masy

Wysoka wartość %
Bardzo duże sprzężenie dynamiczne, np. wskutek ciasno, równolegle ułożonych pakietów przewodów lub przewodów masy obcego źródła prądu spawania
Prowadzenie dwóch przewodów masy lub pakietów przewodów w jednej ferrytycznej szynie lub ich nawinięcie wzmacnia wzajemny wpływ, a przez to sprzężenie dynamiczne.

Ocenę rezultatów pomiarów podzielono na cztery zakresy. Jeżeli rezultaty pomiarów leżą w obu dolnych zakresach, trzeba zoptymalizować obwody spawania dla jednego elementu.

1. Ogólne informacje dotyczące obwodu prądu spawania
2. Parowanie źródeł prądu

W przypadku spawania kilkoma łukami spawalniczymi jednego elementu, trzeba określić wartości pomiaru parowania źródeł prądu z uwzględnieniem poszczególnych obwodów spawania. Poszczególne wartości pomiarów dodają się, jeżeli wszystkie łuki spawalnicze wzajemnie oddziałują na siebie magnetycznie.

Rejestracja poszczególnych ścieżek prądowych i mierzenie, analizowanie oraz przebudowa parami ułatwia optymalizację obwodów spawania.

Dodawanie pomiarów parowania źródeł na przykładzie 4 łuków spawalniczych spawających jeden detal

Przebieg pomiaru parowania źródeł prądu:

W celu uzyskania powtarzalnych wyników spawania, trzeba zaplanować i ewentualnie zoptymalizować elektryczny obwód spawania.
Oprócz pozycji i długości przewodu masy, dla uzyskania dobrej i powtarzalnej jakości wyników spawania decydujące jest też jego zamocowanie.

1. Układ obwodu prądu spawania

W celu uzyskania powtarzalnych wyników spawania, trzeba zaplanować i ewentualnie zoptymalizować elektryczny obwód spawania.
Oprócz pozycji i długości przewodu masy, dla uzyskania dobrej i powtarzalnej jakości wyników spawania decydujące jest też jego zamocowanie.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Planowanie punktów masy

W celu uzyskania powtarzalnych wyników spawania, trzeba zaplanować i ewentualnie zoptymalizować elektryczny obwód spawania.
Oprócz pozycji i długości przewodu masy, dla uzyskania dobrej i powtarzalnej jakości wyników spawania decydujące jest też jego zamocowanie.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Planowanie punktów masy

Wysoka siła docisku lub nacisku powierzchniowego jest konieczna, aby zagwarantować niewielkie rezystancje przejścia.

• Unikać wielkopowierzchniowego przylegania masy.
• Zastosować co najmniej jeden punkt doprowadzania energii.

Wkręcane zaciski przyłączeniowe mają największą siłę docisku (>1000 N).

Często stosowane elementy mocujące i dociski kolanowe zwykle nie są określone, szczególnie jeżeli chodzi o tolerancje.

Przyłącza masy – rodzaje sztywne

Ilustracja przedstawia warianty sztywnych przyłączy masy.
Pneumatyczna wersja z dwoma punktami masy ma dodatkowo sprężynowy siłownik mocujący, do różnych sił i średnic.

Przyłącza masy — systemy szynowe

Druga ilustracja przedstawia wersje ruchomych przyłączy masy zastosowanych w systemach szynowych.
Także w przypadku tych systemów duże znaczenie ma odpowiedni docisk powierzchniowy. Należy zagwarantować pełny styk elementu ślizgowego do szyny na całej jej długości.
Dlatego obwód prądowy ma dwa elementy ślizgowe ze sprężynami.
Czyszczarki utrzymują szynę wolną od zanieczyszczeń i smarów.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Planowanie punktów masy

Każdy obwód prądu spawania potrzebuje własnego punktu masy lub własnej szyny masy, o wystarczających parametrach.

WAŻNE!

• Czysta powierzchnia detalu,
• Oczyszczone utlenione styki masy.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Planowanie punktów masy

Dla urządzeń i elementów obrotowych dostępne są warianty z ruchomymi stykami masy:

Przyłącza masy — elementy obrotowe

Ważne w przypadku styków masy dla przyrządów obrotowych:

• wystarczająca siła docisku,
• własny styk masy na obwód spawania.
• Nie zaleca się stosowania past przewodzących z wypełniaczami z miedzi lub grafitu!
  (można je zastosować alternatywnie, jeżeli nie można osiągnąć wystarczającej siły docisku)

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Planowanie punktów masy

Zaplanowanie większej liczby punktów masy może znacząco skrócić ścieżki prądowe i zmniejszyć powierzchnie indukcyjności. Unika się wspólnych przewodów masy, ścieżki prądowe rozłącza się.
Aby uzyskać niemal równe sobie wartości rezystancji, przewody masy powinny mieć taką samą długość i być ułożone możliwe na jak największej długości równolegle z pakietem przewodów spawalniczych o biegunowości dodatniej.

Punkty masy — układanie w postaci sieci na podłodze hali

Ilustracja przestawia rozmieszczenie przewodów masy w postaci sieci na podłodze hali.
Duże wózki do spawania wzdłużnego wyposażone w pakiety przewodów i przewody masowe o znacznej długości wykazywałyby znacząco zbyt duże wartości rezystancji i indukcyjności.

• Źródło energii jest umieszczone na wysięgniku (a) i może się na nim przemieszczać.
• Wózek wysięgnika porusza się na szynach (b) w hali
  
  Cel:
  Wykonywanie spoin wzdłużnych na belce (f).
  
• Ruchomy styk masy (e) na szynie masowej (c) gwarantuje zawsze uzyskanie odpowiednio małego powierzchniowo obwodu prądu spawania (d) o niskich wartościach rezystancji i indukcyjności.

1. Układ obwodu prądu spawania

W przypadku zintegrowanych systemów spawania ze zintegrowanym podajnikiem drutu i bez zestawu przewodów połączeniowych, w większości stosuje się także krótkie pakiety spawalnicze.
W tym przypadku należy w szczególności wziąć pod uwagę ułożenie przewodów masowych:

• przewody masy powinny być jak najkrótsze;
• przewody masy należy układać bez tworzenia nawiniętych zwojów.

Zapewnia to:

• niskie wartości indukcyjności <10 μH,
• niskie wartości rezystancji <15 mΩ
• brak czynników zakłócających — można realizować wszystkie żądane zmiany prądu w procesach spawania

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Wskazówki dotyczące obwodów spawania w systemach spawania ręcznego

W przypadku zintegrowanych systemów spawania ze zintegrowanym podajnikiem drutu i bez zestawu przewodów połączeniowych, w większości stosuje się także krótkie pakiety spawalnicze.
W tym przypadku należy w szczególności wziąć pod uwagę ułożenie przewodów masowych:

• przewody masy powinny być jak najkrótsze;
• przewody masy należy układać bez tworzenia nawiniętych zwojów.

Zapewnia to:

• niskie wartości indukcyjności <10 μH,
• niskie wartości rezystancji <15 mΩ
• brak czynników zakłócających — można realizować wszystkie żądane zmiany prądu w procesach spawania

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Wskazówki dotyczące obwodów spawania w systemach spawania ręcznego

W przypadku dzielonych systemów spawalniczych, osobny podajnik drutu jest połączony ze źródłem energii spawania.
Długość zestawu przewodów połączeniowych i jego ułożenie jest decydujące dla indukcyjności w obwodzie spawania.

Nawinięcie zestawu przewodów połączeniowych na wózek lub, w najgorszym wypadku, wokół butli z gazem, zwielokrotnia indukcyjność całkowitą w obwodzie spawania.

Rozwiązanie
Stosować równoległy układ przewodu masy i zestawu przewodów połączeniowych.

Równoległy układ przewodu masy i zestawu przewodów połączeniowych

Poprzednia ilustracja przedstawia, jak bezpiecznie zawinąć w układzie równoległym przewody.

Skompensowane zestawy przewodów połączeniowych

W przypadku skompensowanych zestawów przewodów połączeniowych, przewód spawalniczy o biegunowości dodatniej i przewód masy są poprowadzone w jednym pakiecie przewodów.

Skompensowany zestaw przewodów połączeniowych z oboma polaryzacjami w jednym pakiecie przewodów, łączącym źródło spawania z podajnikiem drutu

Wewnętrzny „układ 4-linkowy” kompensuje niemal całe pole elektromagnetyczne.

Szczególnie w przemyśle stoczniowym oraz przy budowie rurociągów, to specjalne rozwiązanie może być wariantem zapewniającym krótkie przewody masy i małe indukcyjności.

1. Układ obwodu prądu spawania

Szczególnie w przypadku linii zautomatyzowanych lub zastosowań zrobotyzowanych, obwód spawania trzeba zaplanować wcześniej, aby od razu przy projektowaniu wykluczyć lub zminimalizować zakłócenia procesu.
Późniejsze planowanie, a także optymalizacje często udaje się wykonać wyłącznie z dużym nakładem kosztów.

Podczas planowania linii trzeba wziąć pod uwagę, by długości przewodów masy i ich przekroje dla różnych punktów masy były takie same.
Powierzchnia rozciągająca się pomiędzy pakietem przewodów i przewodem masy określa indukcyjność i powinna ona być tak mała, jak to możliwe.

Element lub przyrząd powinno się montować w izolacji od potencjału ziemi, aby uniknąć powstawania równoległych prądów doziemnych i przesunięć potencjałów napięciowych.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Wskazówki dotyczące obwodów spawania w zautomatyzowanych systemach spawalniczych

Szczególnie w przypadku linii zautomatyzowanych lub zastosowań zrobotyzowanych, obwód spawania trzeba zaplanować wcześniej, aby od razu przy projektowaniu wykluczyć lub zminimalizować zakłócenia procesu.
Późniejsze planowanie, a także optymalizacje często udaje się wykonać wyłącznie z dużym nakładem kosztów.

Podczas planowania linii trzeba wziąć pod uwagę, by długości przewodów masy i ich przekroje dla różnych punktów masy były takie same.
Powierzchnia rozciągająca się pomiędzy pakietem przewodów i przewodem masy określa indukcyjność i powinna ona być tak mała, jak to możliwe.

Element lub przyrząd powinno się montować w izolacji od potencjału ziemi, aby uniknąć powstawania równoległych prądów doziemnych i przesunięć potencjałów napięciowych.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Wskazówki dotyczące obwodów spawania w zautomatyzowanych systemach spawalniczych

Linie z jednym punktem masy

Przykład — obrotnik z wózkiem do spawania wzdłużnego

• Jeden punkt masy na końcu elementu
• Bardzo długa ścieżka prądowa
• Duża powierzchnia między przewodem spawalniczym o biegunowości dodatniej a masą powoduje powstanie niepożądanej dużej indukcyjności.
• Spoina wykonywana jest w kierunku masy, co skutkuje namagnesowaniem tego elementu.

Obrotnik z wózkiem do spawania wzdłużnego z jednym punktem masy

Rozwiązanie:
Układ z kilkoma punktami masy

Wózek do spawania wzdłużnego z dwoma punktami masy

Druga ilustracja przedstawia wózek do spawania wzdłużnego z dodatkowym stykiem masy.
Powierzchnie pomiędzy przewodem spawalniczym o biegunowości dodatniej i przewodem masy nad elementem stają się wyraźnie mniejsze, a także bardziej stałe na trasie przemieszczania się.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Wskazówki dotyczące obwodów spawania w zautomatyzowanych systemach spawalniczych

• W przypadku zmiany ścieżki prądowej, różne oddziaływanie siły na łuk spawalniczy może wymagać zastosowania kierunku spawania „przeciwnie do masy”.
  
• W przypadku elementów z rowkiem, obie połówki zaopatrzyć w punkt masy, aby uniknąć strumienia magnetycznego płynącego przez rowek spawalniczy.
  
• Przewód spawalniczy o biegunowości dodatniej i przewód masy prowadzić w miarę możliwości na jak największej długości równolegle, aby uzyskać wzajemną kompensację.
  
• Używać przewodów masy o takiej samej długości i układać je w zoptymalizowany sposób.
  
• Zachować wystarczający odstęp od łoża maszyny lub materiałów ferrytycznych.

1. Układ obwodu prądu spawania

Zarówno w przypadku procesów ręcznych, jak i zautomatyzowanych, do jednego elementu można zastosować kilka łuków spawalniczych, co może spowodować efekty sprzężenia magnetycznego.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Spawanie kilkoma łukami spawalniczymi jednego elementu

Zarówno w przypadku procesów ręcznych, jak i zautomatyzowanych, do jednego elementu można zastosować kilka łuków spawalniczych, co może spowodować efekty sprzężenia magnetycznego.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Spawanie kilkoma łukami spawalniczymi jednego elementu

Jeżeli jeden element jest spawany jednocześnie przez kilka łuków spawalniczych, wszystkie obwody prądu spawania trzeba od siebie oddzielić:

• unikać wspólnych punktów masy,
• unikać równoległego prowadzenia przewodów masy i pakietów przewodów
• kierunki przepływu prądu spawania różnych źródeł spawalniczych nie powinny się pokrywać
• kierunek przepływu prądu spawania jednego urządzenia nie powinien być prowadzony pod innym łukiem spawalniczym

Możliwe błędy układu przewodów i ich optymalizacja

Rezultat optymalizacji:

• małe powierzchnie indukcyjności (f) w przeciwieństwie do dużych powierzchni (c)
• Wartości parowania źródeł (A): 15 mΩ / 60%
  Wartości sprzężenia (B): 0 mΩ / 0%

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Spawanie kilkoma łukami spawalniczymi jednego elementu

Napięcia zakłócające z sąsiednich obwodów prądu spawania wpływają na regulację długości łuku i powodują niestabilności w procesie spawania (patrz także od strony (→)).

Rozwiązanie:
bezpośredni pomiar napięcia przewodem pomiaru napięcia (c) od elementu do najbliższego interfejsu (np. podajnika drutu (b), SplitBox lub SB 60i)

Od tego interfejsu potencjał napięciowy jest bezzakłóceniowo przekazywany do źródła spawalniczego.

Przewód czujnika pomiaru napięcia

Ilustracja przedstawia schemat połączeń interfejsów czujnika (a) i (b).
Przewód czujnika pomiaru napięcia prowadzi się osobno od komunikacji magistralą SpeedNet (e), ale w tym samym, wielobiegunowym przewodzie robota w pakiecie przewodów.

Fizyczne oddziaływania rezystancji i indukcyjności wskutek układu obwodu spawania nie zmieniają się, ponieważ określają je przewody przewodzące prąd (pakiet przewodów i przewód masy).
Następuje polepszenie pomiaru napięcia łuku spawalniczego, znikają wpływy zakłócające pomiar napięcia.

WAŻNE!
Poprawa układu pakietu przewodów jest zawsze pierwszą wykonywaną czynnością podczas optymalizacji.

Odstęp (d) przewodu czujnika od przewodu masy lub pakietu przewodów, w miarę możliwości powinien wynosić przynajmniej 30 cm, aby uniknąć napięć włączonych w przewód czujnika.

Jednodrutowe systemy spawania z reguły nie potrzebują przewodu czujnikowego.

1. Układ obwodu prądu spawania
2. Spawanie kilkoma łukami spawalniczymi jednego elementu

W przypadku spawania kilkoma łukami spawalniczymi jednego detalu, czujnik zapewnia istotną poprawę pomiaru napięcia, a przez to stabilności łuku spawalniczego, jeżeli ułożenie przewodów na stanowisku spawalniczym nie zostało zaprojektowane optymalnie.

Przykład: Stół obrotowy z obszarem spawania za ścianką działową

Przewód czujnika pomiaru napięcia łączący element z podajnikiem drutu, w celu poprawy pomiaru napięcia, gdy ułożenie pakietu przewodów i przewodu masy nie jest optymalne.

• dwa roboty jednocześnie spawają jeden element, (e) = ścianka działowa
• niekorzystny układ przewodu masy (-) 1 / (-) 2 i pakietów przewodów (+) 1 / (+) 2
• obwód spawania źródła energii 1 włącza wyindukowane napięcie w obwód spawania źródła energii 2 — prawidłowy pomiar napięcia łuku spawalniczego jest niemożliwy.
• Jeden przewód z czujnikiem napięcia (c) na obwód spawalniczy w wystarczającej odległości (d) od przewodów prądowych przekazuje napięcie łuku do podajnika drutu bez zakłóceń.

Wiele pozycji spawania wymaga wielu punktów przyłącza masowego i czujników napięcia. Muszą być one również rozmieszczone w odpowiednich odstępach, aby uniknąć nieoczekiwanych cewek.

W jednej wiązce przewodów można poprowadzić kilka przewodów z czujnikiem napięcia, ponieważ nie przewodzą one prądu spawania i nie spowodują powstania zakłóceń.

W przypadku długich portali spawalniczych, zastosowanie przewodu z czujnikiem napięcia nie niesie ze sobą korzyści. Dlatego już na etapie planowania systemu trzeba przygotować jak najkrótsze obwodu prądu spawania.

W kolejnych sekcjach opisano następujące przykłady optymalizacji:

• Większa liczba pojedynczych systemów spawających jeden element
  
• System spawania TWIN
  Systemy spawania TWIN są wielodrutowymi systemami spawania w układzie odizolowanym od siebie i wykorzystującymi przynajmniej dwie elektrody topliwe zanurzone w tym samym jeziorku spawalniczym.
  
• Kilka systemów spawania TWIN do jednego elementu
  Zastosowanie co najmniej dwóch systemów spawania TWIN do jednego elementu zwielokrotnia ryzyko wzajemnego wpływu systemów.

1. Przykłady optymalizacji

W kolejnych sekcjach opisano następujące przykłady optymalizacji:

• Większa liczba pojedynczych systemów spawających jeden element
  
• System spawania TWIN
  Systemy spawania TWIN są wielodrutowymi systemami spawania w układzie odizolowanym od siebie i wykorzystującymi przynajmniej dwie elektrody topliwe zanurzone w tym samym jeziorku spawalniczym.
  
• Kilka systemów spawania TWIN do jednego elementu
  Zastosowanie co najmniej dwóch systemów spawania TWIN do jednego elementu zwielokrotnia ryzyko wzajemnego wpływu systemów.

1. Przykłady optymalizacji
2. Przykłady optymalizacji

W kolejnych sekcjach opisano następujące przykłady optymalizacji:

• Większa liczba pojedynczych systemów spawających jeden element
  
• System spawania TWIN
  Systemy spawania TWIN są wielodrutowymi systemami spawania w układzie odizolowanym od siebie i wykorzystującymi przynajmniej dwie elektrody topliwe zanurzone w tym samym jeziorku spawalniczym.
  
• Kilka systemów spawania TWIN do jednego elementu
  Zastosowanie co najmniej dwóch systemów spawania TWIN do jednego elementu zwielokrotnia ryzyko wzajemnego wpływu systemów.

1. Przykłady optymalizacji
2. Przykłady optymalizacji

Kilka pojedynczych systemów spawania spawających jeden element — przed optymalizacją

• Równolegle umieszczone masy i równolegle prowadzone pakiety przewodów wytwarzają w obwodach spawania wzajemne zakłócenia.
• Wspólne węzły przewodów masy lub szyny masy pewność wzajemnych zakłóceń jednego obwodu prądowego z drugim.
• Powyższa ilustracja z rzutem z góry przedstawia niepoprawne ułożenie przewodów, co przy ruchu powrotnym powoduje krzyżowanie się ścieżek prądowych w detalu.
• W przypadku zastosowania węzła masy, wskutek krótszej drogi lub mniejszej rezystancji ścieżka prądowa zmienia się ze źródła 2 przez punkt masy 1 (na ilustracji zaprezentowano na dolnym szkicu).

1. Przykłady optymalizacji
2. Przykłady optymalizacji

Kilka pojedynczych systemów spawania spawających jeden element — po optymalizacji

• Dwa rozdzielone obwody spawania, które nie wpływają wzajemnie na siebie i nie mają wspólnych punktów masy.
• Niebezpieczeństwa krzyżowania się w elemencie spawanym kierunków prądu spawania w znanym obszarze roboczym unika się po odpowiednim zaplanowaniu obwodu prądowego.
• Obszary indukcyjności są znacząco mniejsze, co umożliwia regulację maksymalnych zakresów prądowych, a przez to zagwarantowanie stabilnego odrywania kropli.

Ilustracje przed i po optymalizacji są pokazane w powiększeniu poniżej.

1. Przykłady optymalizacji
2. Przykłady optymalizacji

Ułożenie przewodów systemu spawalniczego TWIN przed optymalizacją

• Oba źródła spawalnicze są razem na tej samej podstawie.
• Przewody masy oraz pakiety przewodów robota przebiegają równolegle.
• Oba przewody masy są ułożone w jednej wspólnej maskownicy stalowej.
• Ciasno leżące obok siebie pakiety przewodów robota
• Duże powierzchnie indukcyjne

1. Przykłady optymalizacji
2. Przykłady optymalizacji

Ułożenie przewodów systemu spawalniczego TWIN po optymalizacji

• Obydwa obwody prądowe są lokalnie rozdzielone od siebie.
• W obwodach spawania TWIN przewód spawalniczy o biegunowości dodatniej oraz przewód masy są w miarę możliwości poprowadzone równolegle, aby powierzchnie indukcyjne były jak najmniejsze.
• Pakiety przewodów są poprowadzone osobno i w maksymalnie możliwym odstępie w łańcuchach wleczonych.
• Oba przewody masy prowadzi się w osobnych kanałach i w idealnym przypadku mocuje bezpośrednio do elementu spawanego lub na nim.
  ==>
  dwa zalecane warianty:
  a) W przypadku elementów z rowkiem, przewód masy podzielić na obie połówki (dolny szkic).
  b) Zaciski masy tak ulokować, aby spawać w kierunku przeciwnie do nich (górny szkic).

Ilustracje przed i po optymalizacji są pokazane w powiększeniu poniżej.

1. Przykłady optymalizacji
2. Przykłady optymalizacji

System Multi-TWIN przed optymalizacją

• Lokalne skoncentrowanie wszystkich źródeł energii w jednym miejscu skutkuje niekorzystnym, wspólnym prowadzeniem pakietów przewodów i przewodów masy.
• Równoległe ułożenie pakietów przewodów bez wystarczającego odstępu lub wspólne prowadzenie wzdłuż wsporników stalowych i maskownic zwiększa wzajemne zakłócenia.

1. Przykłady optymalizacji
2. Przykłady optymalizacji

System Multi-TWIN po optymalizacji

• Lokalne rozdzielenie systemów spawania TWIN z oddzielnymi obwodami spawania.
• Długie, równoległe prowadzenie pakietu przewodów i związanego z nim przewodu masowego – efektywny obszar indukcyjny jest zmniejszony, a jednocześnie pole magnetyczne w tej sekcji jest kompensowane.
• Jeżeli pakiet przewodów TWIN podzieli się w miejscu Y na dwa pojedyncze pakiety przewodów, oba pojedyncze pakiety przewodów układać tak daleko od siebie jak to możliwe (min. 30 cm).
• Dwa osobne łańcuchy wleczone lub wystarczający odstęp (30 cm).

Ilustracje przed i po optymalizacji są pokazane w powiększeniu poniżej.