Аргонодуговая сварка неплавящимися электродами - Производство и поставки
08.02.2023

Аргонодуговая сварка неплавящимися электродами

История

Первые годы после открытия дугового электрического разряда Гэмфри Дэви в 1800 году и электрической дуги Василием Петровым в 1802, технология дуговой сварки развивалась медленно.

Идею сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа выдвинул только в 1890 г Чарльз Л. Коффин, получив на него патент США 419032

Но даже и в начале XX столетия сварка неферромагнитных материалов, таких, как алюминий и магний, вызывала значительные трудности ввиду того, что эти металлы быстро вступают в реакцию с воздухом, при том образуя поры и примеси в сварных соединениях, резко ухудшающие их качество.

Производство качественной сварки стали и других металлов требует в процессе сварки удаления водорода, азота и кислорода из расплава, и, таким образом, предотвращаения образования нежелательных пузырьков или пор. Для достижения качества сварных швов требуется применять либо сварочную ванну, либо дополнительные приспособлнения для защиты свариваемых деталей от окружающей атмосферы.

Несколько десятилетий спустя, в 1920-х годах Ирвинг Ленгмюр предложил процесс, пригодный для высокотемпературной дуговой сварки — сварку дугой, образующейся между двух вольфрамовых — электродов в атмосфере водорода. Дуга в атмосфере водорода приводит к диссоциации и рекомбинации молекул водорода для выхода большого количества тепла. В 1924 он получил патент патент США 1952927

Разработку технологии вышеописанного процесса выполнили в 1941 году сотрудники корпорации Northrop Aircraft Inc. В.Павлечка (чеш. V.Pavlečka) и Расс Мередит (англ. Russ Meredith), разработавшие техпроцесс сварки неплавящимся вольфрамовым электродом, который пригоден для сварки магния, алюминия и никеля в защитной атмосфере гелия. Благодаря использованию метода открылись новые возможности для сваривания материалов, используемых в авиационной промышленности, что оказалось особенно ценным при выпуске военной техники в начале Второй мировой войны.

На разработанную тогда сварочную горелку был получен патент США US2274631.

В конце 50-х годов XX века Нельсон Э. Андерсон (англ. Nelson E. Anderson) запатентовал метод сварки импульсным током (патент США US2784349), при котором сварочный ток представляет собою последовательность регулярно и предопределённо чередующиеся импульсов высоких и низких амплитуд.

В качестве источника постоянного тока сварочного агрегата поначалу использовался просто селеновый выпрямитель.

Несколько позднее сварочные трансформаторы были модифицированы для того, чтобы сделать возможным генерацию токов высокой частоты, хорошо подходящих для сварки этим способом. Последние шаги повели за собой оптимизацию динамических характеристик сварочных источников питания, то есть регулировку сварочного тока и напряжения по времени

Это интересно: Газовая сварка — особенности, преимущества и нелостатки

Особенности сварного шва при аргонодуговой сварке

Рассматривая, что это такое аргонная сварка стоит обратить внимание на особенности сварного шва. Важно помнить о том, чем больше будет угол наклона между поверхностью основного металла и соединения, тем выше будет концентрация напряжения в области сварки. Если к сварному шву предъявляются высокие требования по равнопрочности, то после сварки требуется произвести стачивание шовного валика.

Техника сварки аргоном предполагает правильный подбор материала электрода и присадочной проволоки, также требуется выбрать необходимый режим сварки. Обязательно выбирается способ защиты металлического шва, который обеспечивается за счет меньшего количества примесей, а сама область шва при этом должна быть немного мягче основного металла.

Чтобы обеспечить высокую прочность и износостойкость, мягкая зона должна быть узкой. Это усложняет проведение сварочного процесса, но избавляет от необходимости усиления конструктивных элементов в области соединения.

Разновидность сварочных технологий

  1. TIG — сварка вольфрамовым электродом с ручной подачей присадок;
  2. MIG — система механизированная аргонодуговой сварки плавящимся электродом, подающимся автоматически.

Существуют и другие разновидности, но они предназначены для работы с высокоточными изделиями и промышленных работ. Мы же поговорим, как выглядит технология сварки аргоном, применимая в домашних условиях. Оба аппарата имеют главный пляс – простоту работы, и им будет рад каждый начинающий сварщик.  В данной статье более детально рассмотрим первый метод.

Как новичку научиться варить с помощью аргона

Для новичков техника аргоновой сварки доступна, если:

  1. Записаться на специальные курсы для начинающих сварщиков. Здесь вы получите необходимые теоретические знания и на практике научитесь воплощать их в жизнь. При выборе курсов надо опираться на опыт знакомых или отзывы людей, которые уже прошли такие уроки. Обязательно изучите программу обучения и, опираясь на здравый смысл, выберите тот вариант, который вас больше всего устроит.
  2. Обучиться ей самостоятельно. Если у человека есть навыки проведения газовой и электродуговой сварки, освоить технику аргонодугового метода несложно. Достаточно изучить имеющуюся информацию, посмотреть тематические видео. Учтите, что стоимость этого инертного газа немалая, поэтому учиться аргонодуговой сварке лучше на деталях из нержавеющей стали. Получив определенный опыт, изучив теорию и технологию, можно переходить к соединению изделий из цветных металлов.

Принцип работы сварочного оборудования

Сварочное оборудование состоит из следующих элементов:


  • самого сварочного аппарата, у которого напряжение холостого хода составляет не менее 60 вольт;
  • осциллятора, который повышает сетевое напряжение до уровня в 6 000 вольт;
  • силового контрактора, отвечающего за подачу напряжения от сварочного аппарата на горелку;
  • керамической горелки;
  • устройства для обдува сварочной зоны;
  • баллона с аргоном или другим инертным газом;
  • присадочной проволоки и неплавящихся электродов.

Ручная аргонодуговая сварка не представляет особой сложности. Выполняется очистка и подготовка соединяемых металлов, осуществляется настройка и выбор режима работы. Далее сварщик зажигает горелку, после чего начинается подача газа к непосредственному участку сварки. Газовой горелкой расплавляют соединяемые элементы и аккуратно падают в зону соединения электрод или же сварочную проволоку. Единственный нюанс состоит в том, что отключать подачу защитного газа следует приблизительно через 10−15 секунд после выключения горелки.

ГОСТы

При использовании данного способа необходимо учитывать следующие законодательные нормативы и стандарты:

  • ГОСТ 5.917-71. Горелки ручные для аргонодуговой сварки;
  • ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные;
  • ГОСТ 18130-79. Полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом;
  • ГОСТ 14806-80. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры;
  • ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. ТУ;
  • ГОСТ 23949-80. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся;
  • ГОСТ 10157-79. Аргон газообразный и жидкий. ТУ;
  • ГОСТ 7871-75. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов;
  • ГОСТ 13821-77. Выпрямители однопостовые с падающими внешними характеристиками для дуговой сварки.

Как правильно выбрать режим

Как проводится сварка
Именно от правильности выбора толщины электрода и силы тока зависит качество выполненных вами работ. Помните: чем толще соединяемый металл, тем больше диаметр должен быть у используемых вольфрамовых электродов, соответственно, тем выше сила тока. В инструкции по эксплуатации, которая прилагается к аппарату, вы можете найти все данные по силе тока и диаметру электродов в зависимости от толщины соединяемых деталей.

Наибольшей популярностью сегодня пользуются ААД и РАД сварка. А вот профессионалы, которым нужно выполнять большой объем работ, используют мощные полностью автоматические установки.

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.

Марки аргона, ипользуемые при сварке

По ГОСТ 10157 существуют три марки аргона, применяемые для сварки, см. таблицу:

Состав

Марка аргона

А

Б

В

Аргона, % не менее

99,99

99,96

99,90

Кислорода, % не менее

0,003

0,005

0,005

Азота, % не менее

0,01

0,04

0,1

Влаги при р=760мм рт. мт., не более

0,03

0,03

0,03

Это интересно: Что такое углекислотная сварка полуавтоматом?

Наше предложение

Компания «Эфесто» предлагает заказать услуги по аргонодуговой сварке для клиентов из Москвы и ближайших регионов. Наш слесарно-сварочный цех расположен в 60 км от МКАД и оснащен современным импортным полуавтоматическим оборудованием для выполнения работ в среде инертного газа. Благодаря этому компания гарантирует высокое качество и минимальные сроки выполнения заказа. Любую дополнительную информацию по сотрудничеству вы получите, обратившись к нашим менеджерам по указанным телефонам.

Приборы (аппараты) для сварки

Сварочный инвертор для tig

Для тиг сварки неопытному сварщику больше всего подойдет инверторный аппарат ММА с функцией tig оснащённый осциллятором. На этом инверторе начинающий сможет учиться tig сварке на нержавейке, низколегированной стали и др., которые не требуют большого мастерства от начинающих.

Для работы с алюминием, магнием и др. нужен более серьезный инвертор, который переключается на переменный ток.

Профессиональные инверторы снабжены дополнительными функциями:

  • стабилизация дуги;
  • модуляция сварочного тока;
  • ускоренный поджиг;
  • заварка кратера.

Правильно ими пользоваться и настраивать под силу только квалифицированным сварщикам. О tig сварке алюминия чайнику полезно прочитать на сайте mrmetall.ru.

Сварочная горелка

Сварочная горелка тиг

При работе с малыми токами – 50-150А горелка успевает остыть естественным путем – газоохлаждение. Горелка со встроенным в ручку водяным охлаждением, расчитана на рабочий ток 200-600А. Вода циркулирует через весь кабель-канал от аппарата к горелке.

Сборка горелки происходит следующим образом:

  • Устанавливаем цангодержатель;
  • вставляем в него цангу;
  • закручиваем колпачок (не до края) – для предохранения замыканий об массу;
  • вставляем неплавящийся электрод;
  • на цангу наворачиваем керамическое сопло;
  • настраиваем вылет электрода – минимально возможный;
  • накрепко затягиваем колпачок.

Электрод вставляется по центру сопла, а по окружности подается аргон.

Рукоятка горелки закреплена к кабель-шлангу статически или посредством гибкой шейки, что позволяет выполнять тонкую и продолжительную работу в любой плоскости. Кнопка на ручке активирует подачу тока на электрод и газа.

Цангодержатель и газовая линза tig

Цангдержатели бывают с линзой и без нее. Газовая линза похожа на фильтрующую сетку, которая обеспечивает равномерный поток газа и более широкую зону защиты. Это особенно полезно для работы с нержавейкой и активными металлами. Без газовой линзы можно работать с алюминием и черной сталью. Начинающим лучше учиться на черной стали и не использовать газовую линзу.

Неплавящиеся электроды

Температура плавления вольфрама более 3400 градусов, поэтому электрод не сгорает и не плавится под действием высокой температуры. Бывают электроды из чистого вольфрама или с легирующими добавками. Кончики окрашены в различные цвета, в зависимости от предназначения.

Для получения надежного шва и стабилизации дуги, рабочий кончик электрода надо периодически затачивать. При работе с переменным током он должен быть округлым, с постоянным – под конус.

Длина заточки составляет примерно 2-3 диаметра электрода. Для стабильности дуги риски от заточного инструмента должны располагаться вдоль острия, а не поперек. Недопустимо при заточке перегревать электрод, т.к. вольфрам становится более хрупким.

Электроды выбираются в зависимости от токовых режимов сварки.

Диаметр электрода, мм Толщина металла, мм Сила тока, А
1,5 1 45 – 55
2 2 80 – 90
3,5 3 120 – 150
5 4 170 – 190

Начинающие чаще всего работают с электродами 1,6 и 2,4 мм в диаметре.

Присадочные расходные материалы

Присадочная проволока tig

Присадка нужна для создания шва, когда растопленного металла кромок детали не хватает для заполнения сварочной ванны. Присадка – это прутки из сварочной проволоки. По составу они должны быть аналогичны или близки к свариваемому металлу.

Осциллятор

Для бесконтактного поджигания дуги в начале сварки и ее стабильности во время работы, используется высоковольтный высокочастотный генератор – осциллятор. Он может быть как отдельное устройство, так и интегрирован в сварочный аппарат.

С помощью прибора дуга зажигается без соприкосновения электрода с металлом. Это очень удобно для начинающих. В процессе сварки дуга постоянная по отношению к изменяющемуся зазору между электродом и поверхностью металла. В результате работы осциллятора получается равномерный шов.

Видео описание

TIG-сварка или Сварка аргоном для новичка.

Оборудование для аргонодуговой сварки

Сварочные работы в защитной среде газов выполняют как с помощью фирменных установок предназначенных непосредственно для аргонно-дуговой сварки, так и модифицированными аппаратами, используемыми для других работ. В любом случае требуется использование специального оборудования, каждое из которых имеет свое предназначение. А именно:

  • Сопла для сварки — предназначены для обеспечения работы горелки. Так как при нагревании температура сварочной ванны достигает 2000° градусов, для производства сопел используется специальный термоустойчивый материал. Практика показала, что керамическое сопло для аргонодуговой сварки является оптимальным решением этого вопроса. В зависимости от толщины и структуры металла может понадобиться разный диаметр сопла.
  • Горелка — конструкция горелки для аргонодуговой сварки может быть разной в зависимости от метода проведения работ. Так, наложение сварного шва может осуществляться как плавящимся, так и неплавящимся электродом. Популярностью пользуется и сварочная горелка с водяным охлаждением. Водяное охлаждение горелки позволяет поддерживать необходимую температуру сварной ванны и не допускать перегрева электрода.

  • Осциллятор — это устройство обеспечивает поджигание дуги с помощью бесконтактного метода. Преимуществом использования осциллятора является возможность поддержания стабильной дуги при использовании переменного тока. Сварочные аппараты для аргонодуговой сварки не могут обойтись без осциллятора, так как зачастую приходится обрабатывать металлы без возможности непосредственного прикосновения электродом к поверхности. Особенностью осциллятора является то, что он генерирует разряд с мощностью 4-8 кВт, достаточный для пробивания дугового промежутка.
  • Балластный реостат — еще одна необходимая деталь. Балластный реостат помогает регулировать силу тока подаваемого на дугу и подбирать оптимальные параметры при работе с различными металлами. Профессиональный инверторный сварочный аргонодуговой аппарат для сварки, часто имеет встроенный балластный реостат. Не помешает реостат и при работе начинающего мастера на оборудовании бытового предназначения.
  • Источник напряжения — существуют как трансформаторные установки, так и сварочные инверторы для аргонно-дуговой сварки. Инверторный вариант более предпочтителен. Инвертор создает равномерное напряжение необходимой частоты, что обеспечивает условия для качественного наложения сварного шва. Инверторная установка аргонодуговой сварки может работать как от напряжения в 220В, так и от 380В. Максимальная производительность достигается при подключении к трехфазной сети.
  • Дополнительные аксессуары — для выполнения сварных работ на профессиональном уровне не обойтись без сварочного поста. Сварочный пост часто называют столом, но он представляет собой нечто большее. Сварочный пост — это полностью укомплектованное рабочее место, существенно облегчающее процесс выполнения работ и увеличивающий качество результата. Стол для сварки может быть как стационарным, так и передвижным. Пост обеспечивает своевременный отвод отработанных газов, а также дает защиту от случайного попадания искры на поверхности находящиеся рядом.

Практика показала, что начинающим мастерам легче удается достичь необходимого качества, используя сварочный инвертор аргонно-дуговой сварки. Инвертор дает стабильную дугу, что облегчает процесс нанесения сварного шва.

Присадочные материалы для аргонодуговой сварки

Присадочные прутки для аргонодуговой сварки используются для наполнения сварной ванны при подаче аргона. Этот материал применяют при обработке металлов имеющих свойства, которые усложняют наложение шва. В зависимости от характеристик и состава, электроды для сварки в среде аргона могут быть обязательны при работах с чугуном, алюминием, никелем, титаном и другими цветными металлами и также легированной и жаропрочной сталью.

В зависимости от основного материала различают следующие присадки:

  • Из нержавейки — присадка для сварки из нержавеющей стали применяется для создания шва имеющего антикоррозионные свойства.

  • Алюминия и сплавов — получаемый шов способен выдерживать воздействие высоких температур и других факторов не поддаваясь растрескиванию и сохраняя прочностные и другие характеристики.
  • Меди и сплавов — такая присадка позволяет получить шов отличающийся вязкостью и текучестью, а также высокой электропроводностью, что незаменимо при обработке определенных цветных металлов.
  • Никеля — присадочный пруток из никелевого сплава позволяет выполнять работы по наложению шва среди неоднородных материалов. Широкое применение присадочный пруток из никеля получил при сварке чугуна, тяжело поддающегося термической обработке. Получаемый шов отличается как прочностью, так и устойчивостью к окислениям.

Сварочная проволока для аргонодуговой сварки нержавеющей стали имеет свои особенности, учитываемые при работе с этим материалом. Особенно важно следить за тем, чтобы сварочная ванна не выходила за пределы защитного облака аргона.

Схема поста механизированной сварки в среде аргона плавящимся электродом

1 — балластный реостат; 2 — контактор; 3 — сварочная горелка; 4 — механизм для подачи электродной проволоки; 5 — ротаметр (прибор для контроля расхода газа); 6 — редуктор; 7 — баллон для газа; Г — сварочный генератор; А — амперметр; V — вольтметр; Ш — шунт.

Правила безопасности

При сварке нельзя забывать о правилах безопасности. Необходимо использовать средства защиты для сварщика: маску или щиток, перчатки или краги, специальную одежду и обувь.

Все маски можно разделить на активные и пассивные. Смотровое стекло пассивных масок имеет постоянное затемнение. У активных затемнение происходит только как реакция на световую вспышку от дуги. Преимуществом этого варианта является то, что на время прекращения сварочного процесса стекло становится прозрачным и сварщик хорошо видит объект. Нет необходимости приподнимать стекло, что достаточно удобно.

Фото: защитная маска для безопасности

Основные виды сварочных краг:

  1. Брезентовые. Не востребованы, поскольку плохо выполняют основную функцию защиты рук от высокой температуры и искр. При попадании искр легко прожигаются.
  2. Спилковые. Изготавливаются из специально обработанной кожи свиней или коров. Устойчивы к летящим искрам. Прочны, эластичны, гигиеничны. Не сковывают движения рук. При наличии внутри хлопчатобумажного слоя сохраняют тепло рук.
  3. Войлочные. Удобны для работ при сварке.

Существуют комбинированные модели, в которых использованы разные виды материалов. Сварочные краги бывают длиной до локтя и закрывающие только кисть руки. Наличие возможности стягивания края перчатки обеспечивает дополнительную безопасность.

Фото: перчатки для сварочных работ

Костюм для сварщика должен быть изготовлен из материалов высокого качества. Он должен обладать устойчивостью к попаданию брызг расплавленного металла. Требования к костюму сварщика указаны в ГОСТе 12.4.250. Главные части костюма – куртка и брюки. Материал, из которого они сшиты, должен обладать большой теплоустойчивостью. Согласно нормативному материалу куртка должна прикрывать брюки более, чем на 20 см. Застежки закрываются клапанами. Максимальное расстояние между ними на куртке – 15 см.

В правила соблюдения техники безопасности входит электробезопасность. Баллон с аргоном должен быть расположен на расстоянии не менее 5 метров от возможных источников огня. Баллон должен быть поставлен вертикально и быть закреплен во избежания падения. Перед работой необходимо проверять состояние шлангов.

Этапы ручной аргонодуговой сварки

Для проведения сварки в аргоновой среде используют неплавящиеся электроды. Для работы потребуется:

  • 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.

Затем приводят оборудование в рабочее состояние: подключается источник питания к электросети, к детали, подлежащей сварке, с помощью кнопок управления на горелке подается защитный газ, а сама деталь подключается к «массе». С помощью высокочастотного импульса разжигается дуга. Она будет замыкать цепь между электродом и металлом сварного изделия. Причем газ подается заранее секунд на 20 перед подачей тока для обеспечения защитного слоя.

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 15о до 30о градусов к свариваемой поверхности, а электрод горелки составлять с ней угол около 90о.

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.

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.

Основные параметры режима ручной сварки ТИГ

К основным параметрам режима сварки ТИГ относятся:

— тип вольфрамового электрода;
— диаметр электрода;
— тип защитного газа;
— сила тока сварки (Iсв);
— напряжение на дуге (Uд);
— скорость сварки (Vсв).

Классификация режимов аргонодуговой сварки

Приведенная ниже классификация режимов аргонодуговой сварки позволит правильно подобрать электроды и оборудование.

  • Автоматическая, с использованием неплавящихся электродов ААД.
  • РАД сварка электродами с маркировкой для ручной работы.
  • Дугово-аргоновая автоматическая, с применением плавящихся электродов ААДП.

Особенности сварки в среде аргона

Характерной особенностью аргонодуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом при использовании переменного тока является возникновение в сварочной цепи составляющей постоянного тока, величина которого может достигать 50% от величины эффективного значения переменного тока сварочной цепи.

Выпрямление тока, т.е. появление составляющей постоянного тока, зависит от формы и размеров вольфрамового электрода, свариваемого материала и выбранных режимов сварки (силы тока, скорости сварки и длины сварочной дуги). Появление в сварочной цепи составляющей постоянного тока оказывает отрицательное влияние. Это влияние особенно сильно сказывается при сварке алюминия и сплавов на его основе.

При чрезмерной величине составляющей постоянного тока стабильность горения дуги снижается, качество поверхности наплавленного металла снижается. В сварном шве образуются дефекты (подрезы, чешуйчатость), снижается прочность и пластичность сварного шва.

Сфера применения

Во многих отраслях промышленности GTAW используется для сварки тонких заготовок, в первую очередь из цветных металлов. Эта технология находит всё более и более широкое применение при изготовлении космических транспортных средств, и часто также применяется для сварки тонкостенных трубок малого диаметра, подобных используемым в производстве велосипедов. Кроме того, GTAW часто используется для создания заготовок, или же для первого прохода при сварке трубопроводов различных диаметров. Процесс также широко используют при работах по обслуживанию и ремонту, например, при ремонте инструментов и приборов, в первую очередь это относится к деталям, изготовленным из алюминия и магния.

Поскольку металл при данном методе не переносится напрямую электрической дугой, здесь становится доступным обширный ассортимент металлов, используемых в качестве присадочных материалов. Фактически, никакой другой процесс сварки не позволяет сварку столь широкой номенклатуры сплавов при самых разнообразных конфигурациях изделий. Сплавы металлов для присадочных прутков, такие как элементарные алюминий и хром, из-за испарения под воздействием электрической дуги могут просто улетучиться. Но этого не произойдёт в случае использования процесса GTAW. Поскольку изделия, полученные в результате сварки, будут иметь тот же самый или близкий химический состав, что и оригинальный основной компонент (или соответствующие основные компоненты) сплава, сварка, полученная по методу GTAW получается очень стойкой к коррозии и механическим повреждениям в течение длительных периодов времени, что т.о. делает данную технологию почти незаменимым выбором для столь ответственных операций, как заваривание контейнеров с отработанным ядерным топливом перед их захоронением.

Защитные газы

Защитный газ выполняет несколько функций. Одна из них заключается в том, чтобы вытеснять собой из зоны сварки окружающий воздух и, тем самым, исключить его контакт со сварочной ванной и раскаленным вольфрамовым электродом. Он также выполняет важную роль в обеспечении прохождения тока и передаче тепла через дугу. При сварке ТИГ используются два инертных газа: аргон (Ar) и гелий (He), из которых первый газ используется чаще. Они оба могут быть смешаны друг с другом, или каждый из них с другим газом, который обладает восстановительной способностью, т.е. вступает в связь с кислородом. При сварке ТИГ в качестве газов с восстановительной способностью используются два газа, водород (H2) и азот (N2). Выбор типа защитного газа зависит от типа материала, подлежащего сварке.

Выбор надлежащего защитного газа.

Газ Нелегированные и низколегированные стали Нержавеющие стали Никелеевые сплавы Медные сплавы Алюминиевые сплавы
Ar X X X X X
Ar/H2   X X    
Ar/He     X X X
He       X X

В качестве защитного газа для корневой стороны сварного шва рекомендуется использовать смесь газов с восстановительной способностью N2/H2.

Более подробная информация о защитных газах, а также о присадочных прутках приведена в статье Введение в дуговую сварку в защитных газах (TIG, MIG/MAG)

Розжиг дуги при разных электродов

При расплавляющихся электродах розжиг дуги происходит во время соприкосновения электрода с изделием. Электродная проволока при касании металлической поверхности начинает искрить и вокруг нее происходит испарение паров железа. Они влияют на степень ионизации аргона, понижая ее, поэтому розжиг дуги происходит с легкостью.

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.

Полезные советы

  • Если подавать газ с другой стороны шва, это увеличит его расход, но и повысит качество работы
  • Осциллятор облегчает розжиг дуги, а реостат поможет вам закончить шов.
  • Для снижения стоимости шва стоит использовать смесь аргона с другими газами.
  • Успех работы с горелкой для сварки аргоном по технологии описанной выше, заключается в постоянной практике.

Правильно заточить вольфрамовый электрод

Заточка вольфрамового электрода, точнее способ и угол заточки, оказывают существенное влияние на форму дуги и ее поведение и, как следствие, на форму сварного шва и срок службы неплавящегося электрода.

Для заточки необходимо применять круги с мелким абразивным зерном (идеальный вариант – это алмазный круг). Целесообразно применять шлифовальные круги с зернистостью 40 и менее (размер абразивных части менее 400 мкм), поскольку в данном случае риски от абразива на поверхности будут менее глубокие и в процессе заточки будет стачиваться меньше драгоценного вольфрама. Глубокие канавки от абразива вызывают потери энергии и нестабильное поведение дуги. Желательно на абразивном круге, где производится зачистка не работать с другими материалами т.к. их частички могут осаживаться на поверхность электрода.

Заточку вольфрамового электрода необходимо производить в продольном (по оси электрода), а не в поперечном направлении.

Поскольку вольфрамовые электроды в процессе изготовления имеют структуру зерна, которая расположена вдоль оси и заточка в поперечном направлении является шлифованием поперек зерна. Но это является не столь существенным как тот факт, что электроны текут с большой плотностью по поверхности электрода и, если на нем канавки от заточки расположены поперек – электронам тяжелее их преодолевать. Поскольку дуга ищет места с наименьшим сопротивлением – она может возникнуть не на конце вольфрамового электрода, а в канавках от шлифования и будет вращаться вокруг заостренного конца, что в свою очередь вызывает перегрев электрода и его быстрый износ.

Если следы от абразива расположены вдоль – электроны текут равномерно к заостренному концу электрода с меньшим сопротивлением. В данном случае дуга зажигается на конце, является более стабильной и менее нагревает вольфрамовый электрод, что увеличивает срок его службы.

Правильная заточка вольфрамового электрода

В процессе заточки следить чтобы металл не перегревался. Признаком перегрева является изменение цвета поверхности и показывает, что на поверхности образовались оксиды, которые имеют большее сопротивление чем вольфрам и будут препятствовать зажиганию дуги.

Угол заточки вольфрамового электрода, играет главную роль при сварке аргоном.

Чем тупее угол заточки >30°:

  • тяжелее зажигание дуги;
  • более узкий сварной шов;
  • необходима больше сила сварочного тока;
  • увеличение возможности блуждания дуги;
  • возрастание глубины проплавления металла;
  • дольше срок службы электрода из вольфрама.

Чем острее угол заточки <30°:

  • легче зажигание дуги;
  • более широкий сварной шов;
  • необходима меньше сила сварочного тока;
  • уменьшение возможности блуждания дуги;
  • снижение глубины проплавления металла;
  • меньше срок службы электрода из вольфрама.

Угол заточки вольфрамовых электродов при сварке аргоном играет главную роль

В процессе аргонной сварки на переменном токе на конце неплавящегося электрода выделяется значительное количество тепла, которое расплавляет вольфрам, поэтому необходимо делать небольшое притупление, которое позволит сформировать шарик расплавленного вольфрама на конце.

Машинка для заточки вольфрамовых электродов позволяет выполнить идеальную заточку.

Источники

  • https://electrod-svel.ru/tehnika-svarki/argonodugovaya-svarka-neplavyaschimisya-elektrodami.html
  • https://osvarka.com/vidy-i-sposoby-svarki/osobennosti-argonovoi-svarki
  • https://svarkaved.ru/tekhnologii/svarka-argonom/osobennosti-i-tehnologiya-svarki-argonom
  • https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-argon/
  • https://tokar.guru/svarka/argonodugovaya-svarka-neplavyaschimisya-elektrodami.html
  • https://Efesto.pro/services/argonovaya-svarka/
  • https://mrmetall.ru/svarka-tig-dlja-nachinajushhih-osobennosti-svarki-tig/
  • https://m-strana.ru/articles/argonno-dugovaya-svarka/
  • https://tutsvarka.ru/vidy/tig-svarka-chto-eto-takoe-kak-rabotaet-gde-primenyaetsya-ee-preimushhestva-i-nedostatki
  • https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/svarka-argonom.html
  • https://weldering.com/svarka-argonom-nachinayushchih-sovety-kachestvennoy-svarki

[свернуть]