Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Аргонодуговая сварка. Технология и оборудование

Без такой операции, как сварка сегодня не обходится ни одна стройка, ни одно производство, где необходимо соединить металлические детали. Этот вид соединения считается одним из быстрых и довольно качественных. Существует несколько видов сварки, но в этой статье, речь пойдет именно об аргонодуговой. Чем она примечательна, ее плюсы и минусы, все это будет рассмотрено ниже.

Технология

Аргонодуговая сварка ― это по сути та же ― электродуговая, но в ней используется инертный газ ― аргон, который подается в место горения электрической дуги. Международных обозначений аргонодуговая сварка имеет аж целых два- это TIG (сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде газа — аргона) и MIG/MAG (сварка электродной проволокой в среде аргона или углекислого газа).

Таким образом, создается газовая среда, в которой происходит плавление металла. Благодаря тому, что аргон не вступает во взаимодействие с металлом, он не меняет его химический состав и это большой плюс. То, что этот газ тяжелее на 1/3 воздуха, способствует вытеснению последнего из среды дуги, и изоляции расплавленного металла от воздействия атмосферы.

Это защищает сварочный шов от образования оксидной пленки и в целом улучшает качество соединения металла. Бывают случаи, когда к аргону добавляют кислород в количестве 4%. Это обусловлено тем, что при сгорании кромок металла, внутри газовой среды, аргон полностью не защищает шов от разного рода загрязнений и влаги. А кислород сжигает эти вредные примеси, исключая образование пористости шва. Но это делают в основном там, где необходимо очень высокое качество сварочного соединения. Обычно достаточно одного аргона.

Принцип работы

Оборудование для аргонной сварки состоит из: сварочного аппарата ― в который входит инверторный преобразователь для образования электродуги, осциллятор, горелка, баллон с аргоном, газовые шланги и сварочные кабеля.

Аргонодуговая сварка (tig) неплавящимся электродом

Перед началом работы включается аппарат и подается аргон. Для образования электродуги, сварщик приближает вольфрамовый (при сварке неплавящим электродом) электрод на небольшое расстояние к детали. На этом этапе есть один важный нюанс. Дуга не сможет образоваться при прямом соединении электрода с деталью, как при электросварке. Это из-за того, что для создания в среде аргона дуги, необходима высокая ионизация. А так как вольфрамовый электрод тугоплавкий (температура плавления около 5000 °C) и практически не сгорает, отсутствует образование газов, способствующих ионизации и зажиганию дуги. Потому в таких случаях используется ― осциллятор.
Осциллятор ― это устройство, обычно установленное в сварочном аппарате для аргонодуговой сварки, которое зажигает электродугу в случае с неплавящим электродом. Происходит это следующим образом: поднося горелку с вольфрамовым электродом на небольшое расстояние к детали, осциллятор подает на электрод высоковольтный импульс высокой частоты, который электрически пробивает расстояние к детали образуя ионизацию в газовой среде. Благодаря этому происходит зажигание дуги и дальнейшее ее горение.

При использовании постоянного тока сварки, применяется подключение прямой полярности. То есть на корпус изделия подается «плюс», а на электрод «минус». Делается так потому, что при таком подключении, на детали, то есть «плюсе», выделяется до 70% тепла, а на электроде ― «минусе» всего 30%. Вследствие этого, металл детали плавится, а электрод меньше подвержен сгоранию. Исключением является сварка алюминия. В этом случае лучшие результаты получаются при сварке переменным током, так как при этом разрушается образование оксидной пленки. Что касается осциллятора, то при использовании переменного тока, после зажигания дуги, он переходит в режим стабилизации, подавая импульсы пробоя каждый раз, когда меняется полярность. Это обеспечивает стабильное горение электродуги.

Ввиду того, что вольфрамовый электрод не плавится, для образования шва в место горения дуги добавляется присадочный материал, который сварщик держит левой рукой, и при надобности подает.

В соединяемых деталях под действием температуры образуется ванночка с расплавленным металлом. Так как горелка имеет вход для подключения газового шланга, аргон по специальной полости проходит к газовому соплу и вырывается наружу между ним и вольфрамовым электродом. Таким образом, как бы «окутывая» электрод и варочную ванночку.

Помимо полости для газа, еще горелка имеет впускной и выпускной патрубки для подачи холодной жидкости и отвода нагретой. Это необходимо для охлаждения сопла горелки ввиду сильного перегрева.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом

В этом случае, роль электрода выполняет стержень из металла, с нанесением рутила. При прямом касании электродом детали, происходит короткое замыкание (как при обычной электродуговой сварке), вследствие чего образуются пары расплавленного металла, которые и дают ионизацию в газовой среде аргона. Дуга зажигается благодаря этим парам, поэтому применение осциллятора в этом случае нет необходимости. Присадочная проволока подается вручную или специальным автоматизированным механизмом, в виде барабана с проволокой, роликов и электродвигателя с редуктором. Обычно такой вид оборудования находиться на специализированном сварочном посту.

Область применения

Аргонодуговая сварка (tig и mig/mag) с успехом применяется при соединении цветных металлов, легированных сталей и алюминия. Также она хороша при сварке алюминиевых и титановых сплавов. Например, легкосплавных дисков и других узлов автомобиля. При малой толщине свариваемых поверхностей, сварка аргоном может проводиться без дополнительных присадок.

Аргонная сварка плавящим электродом, применяется при соединении нержавеющей стали и алюминия.

Плюсы аргонодуговой сварки

Основными достоинствами аргонодуговой сварки являются:

1) высокое качество получаемого шва;

2) равномерное проплавление глубины металла;

3) незаменима при сваривании изделий из тонкого листового алюминия;

4) широкая сфера применения, начиная от автомастерских и заканчивая авиастроением;

5) не требует частой замены электрода, что не образует дефектов при остановке и возобновлении работы.

Недостатки аргонной сварки

1) при ручной сварке ― низкая производительность;

2) для качественной сварки, необходима высокая квалификация и достаточная практика;

3) автоматический вариант ― не всегда удобен, так как применяется для однопрофильных длинных швов. При сваривании коротких и разной ориентации соединений ― не практична;

Из рассмотренного выше понятно, что такой вид сварки намного эффективнее и универсальнее обычной электродуговой. Понятно, что для домашних целей это может быть дорогое удовольствие, но применяя эту технологию в бизнесе, оборудование с лихвой себя окупит за минимальный срок.

Технология сварки аргоном от «А» до «Я»

Применять сварку высокой температурой можно не для всех сплавов. В некоторых случаях применяется особая сварка аргоном. Подробно разберем технологию.

Использование высокой температуры дуги при проведении сварки является широко применяемой во многих сферах технологией соединения металлических конструкций. Однако применять ее можно не для всех сплавов, т. к. многие из них при разогреве до высоких температур и расплавлении на открытом воздухе окисляются и теряют свои технологические свойства. Поэтому для них применяется особая сварка аргоном, при которой, кроме нагревания с помощью электрической дуги, для защиты металла используется нейтральный газ аргон.

Особенности аргонодуговой технологии

Как и сварочная дуговая, технология сварки в среде аргона основана на расплавлении области соединения металлов с помощью электрической дуги. Она может проводиться с помощью расплавляющихся и неплавящихся электродов. Неплавящимися электродами обычно служат изделия из вольфрама, т. к. он отличается своей тугоплавкостью и выдерживает температуру металлического расплава. Официальное обозначение сварки неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде нейтрального газа —TIG.

В этом случае зону соединения металлов заполняют присадочным материалом. Для этого используют металлическую проволоку, изготовленную из сплава, легированного теми же элементами, что и свариваемый металл. Главное правило при ее выборе — не ухудшить свойства основного металла шва. Поэтому важно:

Процентное содержание легирующих элементов в присадочной проволоке не должно быть меньше, чем в соединяемых металлических деталях.

Диаметр проволоки подбирают в соответствии с параметрами сварного шва и толщиной изделия.

При использовании плавящихся электродов в качестве их материала применяется проволока или пруток, которые также по требованиям к химическому составу должны соответствовать основному металлу изделий и при расплавлении не должны ухудшать его свойства.

Аргонодуговая сварка с поддувом может проводиться тремя способами:

• в полном автоматическом режиме;
• в режиме автоматической подачи проволоки;
• в ручном режиме проведения процесса.

При автоматическом режиме весь сварочный процесс полностью автоматизирован: и управление движением электрода, и подачу присадочной проволоки осуществляет автомат.

В ручном режиме весь сварочный процесс проводится сварщиком.

Нейтральный газ в сварочной зоне выполняет две функции. Он служит защитной средой от агрессивного действия компонентов воздуха и регулирует прохождение импульса тока через ионизацию дугой.

При аргонодуговой сварке эти функции обеспечивает газ аргон. Он предотвращает расплавленный металл сварного шва от взаимодействия с компонентами воздуха, т. к. значительно тяжелей воздуха (на 38%) и поэтому выдавливает его из сварной зоны, заполняя рабочее пространство и надежно изолируя расплав от контакта с атмосферной средой.

Для каких целей применяется защитная среда? Дело в том, что при достижении высоких температур многие высоколегированные стали и сплавы цветных металлов легко вступают в реакцию с кислородом и азотом, присутствующих в составе воздуха, образуя соединения, которые вредят их прочности и лишают устойчивости к коррозии. Аргон — нейтральный газ, он не реагирует на компоненты разогретых металлических сплавов, поэтому служит своеобразной завесой, препятствующей контакту разогретого металла с воздухом, предотвращая его взаимодействию с агрессивными газами воздуха.

Иногда, особенно при ванной сварке, для исключения образования пористости сварного металла к аргону добавляется небольшой объем кислорода (3-5%). Он берет на себя роль чистильщика жидкого расплава, взаимодействуя с его поверхностными вредными включениями, которые в дальнейшем выгорают или всплывают на поверхность расплава в виде шлаков.

Кроме того, инертный газ имеет повышенную склонность к ионизации, а это влияет на характер прохождения направленных электронов сварной дуги к поверхности металла, а, следовательно, и параметры силы сварного тока.

Розжиг дуги при разных электродов

При использовании неплавящихся электродов розжиг дуги таким способом невозможен, т. к. чистый аргон имеет высокий показатель ионизации, поэтому для розжига требует более сильную искру. При касании вольфрамового электрода поверхности металла ее невозможно получить. Кроме того, при касании происходит загрязнение поверхности и ее существенное оплавление. Поэтому для разжигания дуги при вольфрамовом электроде применяют вспомогательный прибор, называемый осциллятором. С помощью него на электрод после включения устройства подается высоковольтное напряжение с высокой частотой импульсов, которые обеспечивают ионизацию промежутка между дугой и поверхностью изделия и последующим розжигом дуги.

Для выполнения шва используется аргонодуговая сварка с переменным током и выпрямленным (постоянным) током.

Если аргонодуговая сварка проводится в режиме переменного тока, то осциллятор впоследствии после розжига дуги в дальнейшем играет роль стабилизатора, подающего импульсы в моменты замены полярности, это обеспечивает стабильное горение сварочной дуги.

При сварке с использованием постоянного тока на анодном и катодном конце величина выделяемого тепла разная. При его значении менее 300 ампер до 70% выделяемого тепла образуется на аноде и только 30% приходится на катод.

Для обеспечения большого нагрева металла, приводящего к его расплавлению и исключения перегрева электрода, применяют прямой вид полярности. Тогда изделие служит анодом, а электрод — катодом. Такую схему используют для всех металлических сплавов за исключением алюминиевых. Для них применяют сварку с переменным током, чтобы эффективней удалить окисный поверхностный слой.

Сварка аргоном наиболее понятна при выполнении работы в ручном режиме, поэтому лучше рассмотреть подробно этот вариант соединения металлических деталей.

Этапы ручной аргонодуговой сварки

• источник питания;
• горелка с вольфрамовым электродом;
• газовый баллон с аргоном;
• присадочная проволока.

Схема выполнения сварочных работ с использованием неплавящегося вольфрамового электрода в среде защитного газа изображена на рисунке:

Электрод располагается в держателе горелки и выступает на 2-5 мм вперед.

Его диаметр подбирают, ориентируясь на характер сварного шва и толщину соединяемых металлических деталей. Вокруг держателя электрода расположено сопло для подачи аргона в область сварки в момент проведения работ.

Сварка с поддувом аргона должна проводиться в такой последовательности:

• очистка поверхности зоны сварки;
• приведение горелки в рабочее положение: подача аргона для создания защитного слоя и розжиг дуги;
• процесс выполнения сварного шва.

Тщательную очистку кромочной поверхности соединяемых деталей от загрязнений и окисной пленки необходимо провести перед тем, как приступать к процессу сварки. Для этого используют механический или химический способом очистки с последующим обезжириванием поверхностей.

Важно!Нельзя допускать касания вольфрамового электрода свариваемой поверхности, он должен располагаться на минимальном расстоянии в 2 мм от нее, чтобы создать малую сварочную дугу. В этом случае она обеспечивает максимальное проплавление металла по толщине.

Сразу после разжигания дуги сварщик приступает к созданию сварного шва в зоне, защищенной аргоном. Аргонная сварка проводится так:

Горелкой, находящейся в правой руке, сварщик медленно ведет дугу строго по линии шва, а левой рукой навстречу движению горелки подает присадочную проволоку в зону сварки. Проволока должна всегда располагаться перед горелкой под небольшим углом от 15 о до 30 о градусов к свариваемой поверхности, а электрод горелки составлять с ней угол около 90 о .

Важно!Нельзя допускать резкую подачу присадочной проволоки при выполнении ручных сварочных работ, т. к. это ведет к образованию брызг расплавленного металла и неаккуратной линии шва.

После окончания работы, подача аргона не должна прекращаться сразу, чтобы не допустить окисления еще не остывшего металла шва.

Преимущества технологии

• исключение окисляющего воздействия на жидкий металлический расплав компонентов воздуха за счет защитной среды аргона;
• благодаря локальной тепловой мощности в рабочей зоне и правильно выбранных параметрах обеспечивается высокая скорость сварки и качественный шов в автоматическом и полуавтоматическом режиме;
• аргонодуговая сварка дает возможность соединять детали, изготовленные из разных металлов;
• сварочный процесс можно проводить под визуальным контролем.

Оборудование для аргонодуговой сварки

Разные режимы технологии аргонодуговой сварки предполагают использование оборудования, имеющего различные принципы работы и устройства.

Аппараты для соединения деталей с помощью дуги в аргонной среде подразделяются на специальные и универсальные устройства:

• Сварочные трансформаторные устройства работают на использовании переменного тока.
• Аппараты, играющие функцию выпрямителей и генераторов, служат для обеспечения выпрямленного (постоянного) тока при выполнении сварочных работ.
• Универсальные аппараты предназначены для сварочных работ, как на постоянном, так и на переменном характере тока.

Наиболее востребованным является аппарат универсального действия. К таким устройствам относятся инверторы.

Аппараты для ручной сварки с использованием вольфрамового электрода обязательно содержат в комплекте горелку, а также трансформаторы для преобразования тока из переменного в постоянный ток, стабилизаторы напряжения и устройства для розжига дуги.

Аппараты для работы в автоматическом режиме должны включать устройства для управления сварочным процессом и подачей защитного газа.

Аргонодуговая сварка: принцип, технология, применение и особенности

Впервые о ней услышали, как об аргонодуговой сварке в среде инертного газа. Потом стали применять различные газы и даже их смеси. С появлением инверторных источников сварочного тока в обиход прочно вошла английская аббревиатура TIG (тиг) сварка. Сейчас правильным названием считается следующее выражение: «сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа».

Газ аргон дал путёвку в жизнь ещё одному очень перспективному виду соединения металлов: полуавтоматической сварке плавящимися электродами в среде защитного газа. В этом случае всё чаще используют другие газы, сварочную проволоку с обмазкой, сварку под флюсом, но фундаментом был аргон. Познакомимся с ним поближе в этой статье.

Газ аргон

Опыты по получению азота из воздуха давали разные результаты по плотности в зависимости от методики проведения. Это можно было объяснить только присутствием ещё одного газа в качестве примеси. Вскоре его удалось выделить. Это был неизвестный ранее газ, который назвали аргоном.

Его открыли, потом забыли, не знали, что с ним делать следующие 25 лет, пока не открыли гелий. Раньше только аргону не могли найти место в таблице Менделеева, теперь уже два газа не «вписывались» туда. Было принято решение выделить их в нулевую группу между галогенами и щелочными металлами.

Электронные оболочки аргона насыщены до предела, чем объясняют одноатомность его молекул и крайнюю химическую инертность. Инертные газы – тяжёлые газы. Аргон самый легкий из них, но он в 1,38 раза тяжелее воздуха. Из химических свойств, которые могут интересовать сварщиков, отметим, что он не растворяется в металлах, а значит, не будет влиять на химический состав шва.

Аргон и сварка

Будучи тяжелее воздуха, аргон надёжно покрывает зону сваривания, не давая активным газам влиять на химические свойства сварного шва. Это свойство делает его незаменимым при сваривании активных металлов, алюминия и меди. В качестве защитной среды он показывает отличные результаты при сваривании нержавейки и жаропрочных сплавов. Для сваривания чёрных металлов аргон применяют в смесях с гелием, кислородом или углекислым газом.

При использовании аргона можно поднять температуру сварочной дуги. Это увеличивает глубину проплавления сварочного шва и позволяет варить в один проход более толстые листы. При работе сварочными аппаратами для аргонодуговой сварки защитные свойства этого газа проявляются не только в защите шва, но и предохраняют от окисления материал неплавящегося электрода.

Аргон не вредит окружающей среде и не опасен для здоровья человека. Единственное, чего следует опасаться, так это его особенности накапливаться в больших количествах. Будучи тяжелее воздуха, аргон скапливается в нижней части помещения, замещает собой воздух и может вызвать удушье сварщика. Хорошая вентиляция служит залогом недопущения подобной ситуации.

Гост 10157 задает условия поставок газообразного и жидкого аргона. Транспортировка и хранение газообразного аргона осуществляется в баллонах под давлением 15 МПа в соответствии с ГОСТ 949.

Виды и особенности аргонодуговой сварки

Не так давно было известно три вида аргонодуговой сварки: ручная, механизированная и автоматическая, совсем недавно появилась роботизированная..

Ручная

Данный вид предполагает управление всем процессом вручную. Сварщик вручную перемещает горелку и вручную подаёт присадку в виде прутка или проволоки. Этот вид применим как для самых простых домашних работ, так и для изготовления сверхсложных конструкций. Существенный недостаток этого метода – низкая производительность труда и необходимость иметь достаточно опытного сварщика.

Механизированная

Такую сварку чаще всего называют полуавтоматической или сваркой полуавтоматом. Процесс управления горелкой осуществляется вручную, а подача проволоки автоматически. Такой вид в три раза производительнее ручной. Сварку полуавтоматом в среде углекислого газа массово используют в судостроении. Там много длинных прямых швов для соединения толстых листов чёрного металла. Работа на этих полуавтоматах по силам сварщикам с невысокой квалификацией.

Автоматическая

Автоматическая сварка проводится без участия сварщика. Её могут выполнять сварочные машины различной сложности. От того, насколько качественная эта машина, зависит сложность фигурации шва, который ей будет «по зубам». Самая простая конфигурация шва характерна для сваривания труб. Здесь в основном и «трудятся» сварочные автоматы. Самую высокую производительность труда они показывают на монтаже трубопроводов различных диаметров, вплоть до прокладки газопроводов по дну моря.

Этот вид сваривания вообще не требует сварщиков. Казалось бы, это замечательно. Но несмотря на то, что автоматы работают сами, подготавливают их к работе, настраивают и ремонтируют специалисты очень высокой квалификации. Ещё большего участия высококлассных специалистов требует следующий вид сварки.

Роботизированная

Этот вид сварки аргоном появился сравнительно недавно. Роботы-сварщики заменили собой множество сварщиков на конвейерах, повысив производительность работ и снизив себестоимость во много раз. Человеку никогда не угнаться за роботом, он не сможет сохранять максимальную концентрацию и работать без ошибок в таком темпе.

Конечно, есть и обратная сторона медали. Роботы очень дорогие; кроме высококвалифицированных наладчиков для их обслуживания, они нуждаются в конструкторах для их создания и программистах для составления рабочих программ. В настоящее время роботы заняли места на конвейерах по сборке автомобилей. Чем более массовым является производство, тем выгоднее обходится роботизированная сварка.

Область применения

Возможности аргонодуговой сварки практически безграничны. На заре своего становления эта технология получила толчок в развитии ввиду острой необходимости найти способ соединения алюминиевых деталей. Растущие объёмы производства самолётов и других летательных аппаратов требовали создания нового оборудования для сваривания алюминия.

По мере наработки навыков при сваривании алюминия была замечена замечательная особенность аргонной сварки – высокое качество шва. Это качество пришлось кстати в ракетостроении, авиации, судостроении и автомобилестроении. Кроме высокого качества сварочных швов, этот вид сварки обеспечивает соединение многих трудносвариваемых материалов и тонколистовых материалов. Появившиеся в последнее время импульсные установки аргонодуговой сварки ещё более расширили функциональные возможности этого вида соединения металлов.

Особое место занимают сварочные аппараты TIG в ремонте автомобилей. Малогабаритные, недорогие, надёжные в работе, они стали главным инструментом ремонтников. Этими аппаратами варят:

алюминиевые колёсные диски;

алюминиевые и медные трубки радиаторов и кондиционеров;

чугунные корпуса двигателей.

В дорогих автомобилях широко применяются такие материалы, как нержавеющая сталь, латунь, титан. Со всеми этими материалами легко справляется TIG сварка.

Не обошли своим вниманием этот вид сваривания и специалисты художественных работ по металлу. Особенно выручает аргонодуговая сварка мастеров чугунного литья. Она не только прекрасно варит чугун, но и успешно устраняет трещины и каверны в готовых изделиях. Художественные изделия отличаются утончённостью форм, и в их производстве очень ценится тонкий и качественный шов, присущий аргоновой сварке.

Все вышеупомянутые сферы применения очень важны, но основная масса работ с использованием аргонно-дуговой сварки приходится на длинный перечень производств, в которых используется нержавеющая сталь. Устойчивость от коррозии этой стали придают присадки, которые выгорают при обычных способах сваривания. Защитный газ при сваривании TIG аппаратами защищает шов от окисления кислородом воздуха, что позволяет сваривать все виды высоколегированных сталей.

Технология и принцип работы

Аргонодуговая сварка работает на том же принципе, что и ручная дуговая сварка плавящимся электродом, но имеет ряд специфических особенностей. Дуга зажигается между неплавящимся вольфрамовым электродом и свариваемым металлом в среде защитного газа, который подаётся по корпусу горелки. При необходимости, в зону сваривания вручную подаётся присадочный материал.

При автоматическом режиме аргонодуговой сварки необходимо подключение дополнительного устройства – осциллятора. Такая необходимость возникает ввиду плохих условий зажигания дуги в среде аргона. В автоматическом режиме сложно обеспечить касание металла электродом, как при ручной сварке, и дугу приходится зажигать на некотором расстоянии электрода от металла.

Физическое свойство аргона (высокий потенциал ионизации) не позволяет зажечь дуговой промежуток низким напряжением. Осциллятор вырабатывает напряжение в несколько десятков тысяч вольт, что позволяет «пробить» промежуток между неплавящимся электродом и изделием и создать условия для загорания низковольтной дуги. Поджиг дуги без физического касания электродов металла исключает такое вредное явление, как оплавление и загрязнение вольфрамового электрода.

Технологические режимы для этого вида сваривания разнятся в зависимости от рода используемого сварочного тока: переменного или постоянного. Различия имеют и режимы для сваривания различных металлов. При сваривании на постоянном токе осциллятор отключается после зажигания дуги в начале процесса. Если сваривание ведётся на переменном токе, то осциллятор остаётся включённым и подаёт импульсы при каждой смене полярности, вновь и вновь ионизируя дуговой промежуток. В таком режиме варится алюминий. Изменение направления тока не позволяет образовываться оксидной плёнке на поверхности металла.

При сваривании на постоянном токе необходимо учитывать распределение тепла между электродом и изделием. Две трети на аноде и одна треть на катоде – такое распределения тепла при прямой полярности подключения. Именно такое подключение используют при сваривании изделий из всех видов стали и титана. В этом случае две трети тепла позволяют лучше прогреть свариваемый материал.

Из технологических особенностей ещё можно отметить условия, требующие добавления кислорода в защитный газ. Добавляют 3-5% кислорода, если необходимо избежать малейшей пористости в сварочном шве. Аргон в смеси с кислородом обеспечивает более надёжную защиту сварочного шва от влаги и вредных включений. Все случайные примеси и включения просто сгорают в кислородной среде.

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки

Главными достоинствами аргонодуговой сварки являются шов высокого качества и практически неограниченный перечень металлов, которые можно сваривать этим способом. Это преимущество приобретает особую ценность, когда необходимо сваривать материалы, которые иным способом сварить невозможно вообще. Второе, что выделяет этот вид сварки — малый нагрев свариваемых изделий. При незначительном нагреве изделия не подвержены деформациям, а это очень ценно при сваривании деталей сложной конфигурации.

К недостаткам обычно относят сравнительную дороговизну метода, сложность необходимого оборудования и необходимость высокой квалификации сварщиков при сварке аргоном.

Режимы аргонодуговой сварки

Режим сварки аргоном состоит из ряда параметров, которые необходимо правильно задать. Главными параметрами режима такой сварки являются следующие:

Сварка ТИГ: аргонодуговая сварка неплавящимся электродом

В мире современной сварки множество самых разнообразных методов – как старых, так и самых новых. Но среди всех технологий выделяется одна – TIG или тиг сварка. Область ее применения самая широкая: от кустарных сервисных мастерских для ремонта автомобилей до крупных производственных объектов со сложнейшими технологическими циклами.

Данный способ годится и для производства тонких швов, и для работы с массивными деталями с толстыми кромками. Предлагаем разобраться с методом TIG с его особенностями, оборудованием, преимуществами и недостатками.

1. Что это за метод в принципе
2. Применение и преимущества технологии TIG
3. Порядок работы и ее параметры
4. Особенности и недостатки метода TIG

Что это за метод в принципе

Для начала разберемся с аббревиатурой TIG, которая как раз и описывает суть метода: в переводе с английского это не что иное как «вольфрам и инертный газ». Иными словами, это горение электрической дуги в инертном газе.

Главный элемент в технологии TIG – это электрод из вольфрама. Он относится к классу неплавящихся электродов, ведь температура плавления вольфрама – почти 4000°С. Это великолепное качество позволяет работать с вольфрамовыми электродами практически со всеми видами и сплавами стали.

Уход за ним заключается в периодической заточке кончика для сохранения точности и тонкости образования сварочного шва. Вольфрамовый наконечник зафиксирован в специальной горелке и расположен в цанге. Если электрод длиннее, чем нужно, лишняя длина размещается в специальном корпусе, чтобы не произошло короткое замыкание.

Технология сварки с использованием инертного газа.

В роли инертного газа чаще всего используется аргон, поэтому вся сварка называется аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Аргон подается по окружности, в центре которой находится электрод, расположенный в керамическом сопле на конце горелки.

Без инертного газа ничего хорошего не выйдет, в этом случае в сварочную ванну попадает кислород с выделением водорода, что приводит к высокой пористости сварочного шва и кристаллизации металла при затвердевании. Аргон как инертный газ защищает процесс от данных нежелательных явлений. Подача газа запускается кнопкой на горелке.

Как и во всех видах сварки с использованием дуги кромки соединяемых металлических заготовок начинают плавиться при зажженной дуге. Если между поверхностями есть зазор, нужно использовать дополнительную присадочную проволоку, которую сварщик подает просто свободной рукой.

Если же соединяемые детали соприкасаются поверхностями вплотную, для формирования качественного шва вполне достаточно самого металла.

Применение и преимущества технологии TIG

Cварка в среде аргона применяется чрезвычайно широко благодаря высокой температуре горения электрической дуги. Данный факт делает этот метод приемлемым как для работ с углеродистой сталью, так и для работ с различными и весьма капризными цветными металлами: алюминием, медью, титаном и другими металлами.

Нержавеющая сталь также отлично варится методом TIG: швы формируются очень качественными и эстетичными. Метод тиг не требует очистки шва от шлака после рабочего процесса.

Работа с алюминием заслуживает отдельного упоминания. Этот чрезвычайно капризный металл без аргона варить практически невозможно. Проблема в оксидной пленке, которая мгновенно образуется и не дает сформироваться сварочной ванне и, соответственно, сварочному шву.

Схема сварки в среде инертного газа.

Благодаря аргону, создающему защитную среду, алюминий плавится очень равномерно, и шов формируется правильно и ровно. Если используется дополнительная присадочная проволока, то она должна быть из того же металла, что и соединяемые детали.

Области применения аргоновой сварки следующие:

• все виды машиностроения;
• автомастерские;
• пищевая промышленность;
• нефтеперерабатывающая и химическая промышленности и многие другие.

Тиг сварки имеют немало преимуществ в сравнении с другими видами:

• точная компактная локализация прогрева заготовки, что минимизирует риск деформации;
• полная свобода сварочной ванны от кислорода в результате вытеснения его аргоном, который тяжелее кислорода;
• отличная скорость сварки тиг;
• простота в исполнении и несложное обучение методу;
• шов высокого качества;
• широкая палитра металлов для работ;
• грамотная экология: меньше выбросов в атмосферу.

Порядок работы и ее параметры

Прежде всего следует хорошенько очистить свариваемые кромки от ржавчины, грязи, следов масла или краски. Затем нужно обдумать и рассчитать следующие параметры: величину сварочного тока, давление аргона при его подаче, толщину электрода.

Электрод нужно подготовить: его кончик следует заточить и отполировать на наждачном круге. Острота кончика будет зависеть от толщины кромок свариваемых заготовок. Если, к примеру, вы планируете варить тонкий металл, кончик должен быть заточен очень остро. И, соответственно, при работе с толстыми краями угол заточки увеличивается.

Устройство горелки для аргонодуговой сварки.

Сила сварочного тока влияет на параметры шва и глубину проплавки. Розжиг электрической дуги можно произвести тремя способами:

1. Провести иглой по металлу: данный способ не очень популярный, потому что часто происходит прилипание электрода в дополнение к его быстрому стачиванию.
2. Точечно коснуться, это называется Lift TIG и используется в аппаратах средней ценовой категории.
3. Бесконтактный розжиг – самый удобный способ, применяется в дорогом оборудовании.

Дуга также ведет себя по-разному, в зависимости от планируемого результата. Для того, чтобы сварочный шов был высокого качества, следует держать и контролировать точный зазор между свариваемой поверхностью и иглой наконечника в три миллиметра.

Если зазор будет шире, степень проплавки снизится из-за расширения сварочной ванны. Направление формирования шва всегда идет справа налево без каких-либо колебаний. Такие правила работают при работах с тонкими краями металлов.

Если вы планируете варить толстые заготовки, сначала нужно произвести разделку кромок с углом в 45°. Швы выполняются по-разному: корневой шов – ровно, а заполняющий и накладной швы – с помощью колебательных движений с дополнительной присадочной проволокой.

Если соединение имеет стыковую форму, вылет иглы должен составлять 5 мм. Ну а если соединение имеет угловой формат, размеры устанавливаются индивидуально в зависимости от размера выходного отверстия сопла и степени доступности в рабочей зоне.

Особенности и недостатки метода TIG

Ручная аргонодуговая сварка относится к универсальным технологиям со множеством преимуществ. Тем не менее недостатки имеются, и о них нужно знать и помнить.

• Работать с аргоном практически невозможно на улице при ветреной погоде: аргон полностью вытесняется ветром. Можно, конечно, выставлять защитные щиты с одновременным увеличением подачи аргона, но такое решение нельзя назвать эффективным и экономным.
• Работа с плавящимся электродом в облаке аргона имеет жесткое требование по предварительной подготовке рабочих поверхностей – тщательной зачистке кромок от ржавчины, масла и краски. Если этого не сделать, в сварочных швах окажутся здоровенные поры.
• Структура горелки с колпачком и соплом могут привести к затруднениям в ведении шва в местах с трудным доступом. Чаще всего такое встречается при угловых соединениях или во время работы в малом пространстве. Решениями являются либо увеличение расстояния вылета иглы, либо перестановка колпачка с обрезкой вольфрамового электрода.
• Вариант способа TIG Lift включает риск следа на поверхности из-за розжига шва вне рабочей зоны. В этом случае понадобится специальная зачистка.

Для выполнения тиг метода необходимо определенное оборудование.

Сборка горелки для TIG сварки.

Комплект нужных вещей включает в себя следующее:

• сварочный аппарат с поддержкой разных режимов;
• баллон с аргоном или другим инертным газом;
• редуктор и кабель;
• газовая горелка в одной из двух версий: №1 для работ с металлами с тонкой кромкой, а №2 для работ с металлами с большей толщиной.

Сварка неплавящимися электродами

Сварка в среде защитных газов всегда считалась самой качественной. Здесь несколько технологий, из которых выделяется ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Во-первых, она ручная, что дает возможность использовать ее в непромышленных условиях. Во-вторых, простота процесса дает возможность пользоваться ею неспециалистам. Ведь в основе ее технологии лежит процесс нагрева металла электродом, расплавления его и подачи в сварочную ванну присадочного материала, которым ванна и заполняется. При этом аргон выступает в качестве защиты от химических элементов в воздухе, которые негативно влияют на сварочный шов, тем самым снижая качество стыка соединяемых заготовок.

Неплавящиеся электроды для дуговой сварки

Этот элемент сварки в среде аргона имеет два вида: угольные и вольфрамовые. Первый используется редко, им обычно варят неответственные конструкции. Второй используется сегодня повсеместно и часто. Ведь вольфрам является тугоплавким металлом с очень низкой теплопроводностью и испаряемостью. Он очень активно взаимодействует с кислородом, поэтому при сварке вольфрамовый стержень надо защищать, для чего и используется защитная газовая смесь.

Диаметр используемых неплавящихся электродов – 0,5-10 мм. При этом состав стержня может быть из чистого вольфрама или с примесями лантана, тория или иттрия. Сплавы обладают лучшими характеристиками, особенно это относится к эрозивной стойкости металла, плюс такие электроды хорошо держат токовую нагрузку. Выбор диаметра стержня зависит от используемого сварочного тока и толщины свариваемых металлических заготовок.

Обычно процесс сварки неплавящимся электродом производится постоянным током прямой полярности. Именно такой режим позволяет максимально проплавить металл соединяемых деталей. Кстати, в таком режиме почти 85% тепловой энергии уходит на проплавку заготовок, и всего лишь 7% на нагрев неплавящегося электрода. Остальные проценты – это лучевые потери на излучение электрической дуги. Сварка алюминия неплавящимся электродом производится при обратной полярности. При таком режиме потери тепла составляют почти 50%, поэтому при сварке стальных заготовок данный режим неприемлем.

Сварку неплавящимся электродом можно проводить и переменным током. Для этого оборудование придется доукомплектовать стабилизатором, который будет стабилизировать электрическую дугу, и компенсатором тока.

Оборудование

В зависимости от того, какой объем сварочных работ будет производиться, и какие конструкции будут собираться, можно использовать оборудование двух типов: универсальное или специальное. Чаще всего используется первый класс аппаратов, потому что второй предназначен для больших объемов и чаще всего механизированных. Универсальные ручные и автоматизированные сварочные агрегаты просты в использовании и обслуживании, поэтому их применяют и в небольших цехах, и в больших производствах.

Аппарат для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах состоит из:

• источника постоянного или переменного тока (есть аппараты, которые вырабатывают и тот, и другой ток);
• горелки разных размеров, предназначенных для разных величин токов;
• осциллятор для поджига первичной дуги;
• приспособления для газовой подачи аргона;
• средства управления сварочным процессом.

Особенности сварки металлов неплавящимся электродом и аргоном

Чтобы свариваемые заготовки эффективно плавились под действием неплавящегося электрода и аргона, необходимо точно соблюдать некоторые особенности аргонодуговой сварки. Именно так можно добиться максимального качества конечного результата.

• Неплавящийся вольфрамовый стержень должен как можно глубже проникать в зазор между заготовками. Сварочная дуга должна быть максимально короткой. Таким способом можно глубже проводить плавку, что отразиться на размерах сварного шва. Он будет меньше, а качество выше.
• Движение электрода должно производиться строго по центру зазора, и посередине. Отклонения снижают качество шва и его внешний вид.
• Присадочная проволока не должна выходить за пределы сварного участка, и всегда находиться в зоне аргона. Именно таким образом достигается защита ванны от негативного воздействия кислорода и азота, находящихся в воздухе. Их воздействие приведет к повышению хрупкости сварного шва. Те же самые требования и к неплавкому электроду.
• Нельзя резко подавать присадку в сварную зону. Это приведет к большому разбрызгиванию металла и к его перерасходу.
• Подача проволоки при ручной сварке должна производиться под углом. Никаких поперечных отклонений.
• Нельзя при окончании сварки обрывать шов отводом электрода из зоны сваривания. Нужно просто погасить дугу с помощью реостата.
• Подавать защитный газ и выключать его после окончания сварки можно только через (за) 10 секунд. Таким способом защищается еще неостывший плавящийся металл, который при соприкосновении с воздухом тут же покроется оксидной пленкой.
• Обязательно перед началом сварочных работ производится подготовка соединяемых металлических заготовок. Это касается и стали, и алюминия, и других металлов. Нужно стыкуемые плоскости очистить от грязи, ржавчины и других материалов, используя железную щетку или болгарку с металлической щетковидной насадкой. Зачищать надо до металлического блеска. Если есть необходимость (жирные и масляные пятна), то соединяемые поверхности придется обезжирить растворителем или спиртом.
• Обязательно сопоставляются режимы сварки с толщиною стыкуемых заготовок, учитывая диаметр неплавящегося электрода.

Плюсы и минусы аргонодуговой сварки

Что касается преимуществ сварки неплавящимся электродом в защитных газах, то данная технология – оптимальный вариант, если соединяются между собой тонкие детали, а также заготовки из цветных металлов (алюминия, меди и так далее). Прекрасно показала себя сварка и при стыковке легированных материалов.

Сюда же можно добавить и практически ювелирно получаемый сварной шов, если правильно углубить в ванну неплавкий электрод и присадку. Очень тонкие заготовки можно варить и без присадочной проволоки. Все чаще аргонодуговую сварку используют для соединения труб, которая носит название орбитальная.

Если говорить о недостатках именно ручной аргонной сварки, то это низкая ее производительность. Есть возможность механизировать процесс, тем самым увеличить скорость сваривания. Но в таком режиме будет практически невозможно соединять разнориентированные и короткие стыки.

И все же сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами становится все более популярной даже среди домашних мастеров. Ведь качество стыка двух заготовок, в независимости от соединяемых деталей (сталь, алюминий, титан, нержавейка и так далее), всегда будет на высоте.