A minap volt szerencsém találkozni élőben egy Fronius hegesztőgéppel, amely a CMT eljárást alkalmazta. Arra gondoltam, hogy írok egy bejegyzést ebben a témában. Mivel egy remek összefoglalót találtam, amelyet Somoskői Gábor írt, így a következőkben az ő művét ismertetem.
A CMT eljárás (Cold Metal Transfer) forradalmi újítás a hegesztés technikában, mind a technológiát, mind az alkalmazási lehetőségeket illetve. A módszer teljesen új, eddig ismeretlen. Új alkalmazási területeket oldhatunk meg vele, a fogyó-elektródás hegesztés eddig létező határai kitágulnak.
A CMT eljárás története hosszú időre nyúlik vissza. A Fronius 1991-ben kezdte a kutatásokat, amelynek célja az alumínium és az acél közötti hegesztett kötés létrehozása volt. Az áttörést a CMT eljárás különösen alacsony hő bevitele jelentette. Továbbá kifejlesztették az SFI (spatter free ignition – fröcskölésmentes gyújtás) gyújtást, amelynél a gyújtás pillanatában a huzalt visszahúzzák. A végső lökést az adta, hogy 1991-ben a Fronius egyik vevője nagyon vékony lemez hegesztésének igényével lépett fel. Ekkor történt a CMT eljárás alapkövének letétele. 2002-ben az alkalmazás összes elméleti kérdését megoldották, és elindították a CMT projektet, amely feladat egy sorozatgyártásra alkalmas, ipari célokra alkalmazható hegesztő rendszer kifejlesztése volt.
Fronius videója
A CMT egy betűszó (cold metal transfer – hideg energia átvitel) és egy fogyóelektródás eljárást jelent, ahol a hő bevitel nagyon alacsony, összehasonlítva a hagyományos rövidzáras hegesztéssel. Ezért áll a cold (hideg) szó a rövidítésben. Az eljárás egy rövidzáras hegesztés, teljesen új elven működő cseppleválasztással. A hagyományos rövidzáras technológiánál a huzalt egyenletes sebességgel tolják előre, amíg a rövidzárlat fel nem lép. Ekkor az áramerősség megnő, ez megszünteti a rövidzárat és felelős az ív újragyújtásáért. Ezen folyamat eredménye az eljárás két alapvető hátránya: egyrészt a nagy zárlati áram miatt nagy a hőbevitel, másrészt a cseppleválás szabálytalan és rendszertelen, aminek eredménye az erős fröcskölés. A CMT eljárásnál ezzel szemben a huzalt nemcsak előre tolják, hanem vissza is húzzák – ennek eredménye a teljesítménytől függő, de maximum 70 Hz-es rezgő mozgás.
Három alapvető tulajdonság különbözteti meg az eljárást a hagyományos rövidzáras technológiától: Az idők során először használják huzal előtolást az eljárás szabályzására. A korábbi eljárásoknál a huzal előtolás vagy állandó volt, vagy előre programozott időbeli lefolyása volt (SynchroPuls). A CMT eljárásnál a huzalt a munkadarab felé tolják, amíg a rövidzár fellép. Végül a huzal előtolás iránya megfordul, és a huzalt visszahúzzák. A rövidzár megszűnése után a huzal újra előrehalad, és az eljárás megismétlődik. A huzal továbbítása nem előre programozott módon történik, hanem a rövidzárak keletkezése és megszűnése határozza meg a huzal előtolás sebességét, és irányát. A huzal mozgása határozza meg, mi történik a hegfürdőben és a hegfürdőben létrejövő folyamatok visszacsatolódnak és meghatározzák a huzal mozgását. Ez az oka, hogy nincs meghatározható, egyértelmű frekvenciája a huzal mozgásának. Amennyiben a rövidzár előbb lép fel, a huzal előbb megkezdi mozgását visszafelé. Ha később keletkezik a rövidzár, a huzal is később húzódik vissza. Ezért a frekvencia folyamatosan változik, a maximális érték 70 Hz lehet.
A második fontos különbség az, hogy az anyagátmenet a folyamat közel árammentes pillanatában történik, ellenben a hagyományos technikával, ahol nagy rövidzárlati áramok lépnek fel. A CMT eljárásnál már nem az áram a felelős a rövidzár megszakításáért, hanem a huzal visszahúzása, amely támogatja a cseppátmenetet is a hegfürdő felületi feszültsége által. Ezáltal az áram a rövidzár alatt nagyon alacsony lehet, ami kedvező, alacsony hőbevitelt eredményez.
A harmadik különbség az új elven létrejövő cseppátmenet, amely létrehozza az anyagátvitelt.
Videó a gyakorlati alkalmazásról:
A CMT eljárás előnyei
A hagyományos rövidzáras eljárásnál a nagy zárlati áram felelős a rövidzár megszüntetéséért. A rövidzárlat kontrolálatlanul keletkezik, ami erős fröcsköléshez vezet. A CMT eljárásnál a zárlati áram nagyon alacsony értéken tartható, valamint a huzal visszahúzásával ellenőrzött, kézben tartható módon jön létre. Ez gyakorlatilag fröcskölés nélküli hegesztési és forrasztási varratok készítését teszi lehetővé. Minden eddigi eljárás esetén valamennyi fröcskölés mindig fellépett. Mivel az CMT valóban fröcskölés nélküli, a drága és időigényes utómunkák teljesen elhagyhatók.
További előny a tökéletesen ellenőrzött ívhossz: a hagyományos eljárásoknál a feszültséget használják fel az ív hosszának szabályzására. A hegesztési feszültség azonban nem csak az ívhossztól, hanem a munkadarab felületétől is függ (oxidok, szennyeződések stb.). Ezáltal a szabályzás hibás értékeket kapott. A CMT esetén a huzal a nulla ívhossztól (a rövidzártól) húzódik vissza meghatározott sebességgel és ideig. Így az ívhosszt gyakorlatilag a sebesség, és az idő határozza meg. Ezáltal az ívhossz szabályzásért nem az ívfeszültség felelős, hanem minden egyes rövidzár után mechanikailag hozzuk létre. A 70 Hz frekvencia az ívhosszt másodpercenként 70-szer állítja be. Ennek eredményeként az ívhossz nem függ a szabad huzalhossztól, másrészt a munkadarab felületétől és a hegesztési sebességtől, ami a hagyományos fogyóelektródás eljárásoknál megszokott.
A harmadik különbség az extrém nagy résáthidaló képesség. Más eljárásoknál a nagy hő bevitel problémát okoz a vékony lemez hegesztésénél és a nagy hézagoknál. A vékony lemez leolvad, mielőtt a rést át lehetne hidalni.
A következő részben a CMT rendszer felépítéséről és alkalmazási területeiről lesz szó.
Forrás:
Somoskői Gábor (Froweld Hegesztéstechnikai és Kereskedelmi kft. ügyvezetője) előadása a 25. Jubileumi Hegesztési Konferencián (2010)
Youtube