Milling-master.ru

В помощь хозяину
15 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология аргонодуговой сварки

Аргонодуговая сварка TIG

Аргонодуговая TIG сварка – универсальная технология сваривания металлических изделий при помощи вольфрамовых электродов. Она позволяет создавать сплошные швы на тонких деталях из неферромагнитных материалов и их сплавов. Сварка TIG активно используется в отраслях тяжелой промышленности, в автосервисах и небольших мастерских.

История появления

В конце XIX столетия американский ученый Чарльз Коффин впервые использовал инертные газы для сваривания изделий из металла. Его исследования были основаны на опытах русских физиков Василия Петрова и Николая Славянова, открывших дуговой метод сварки деталей. Новая технология не позволяла сваривать заготовки из алюминия и магния, что обусловлено изменением степени окисления материалов при взаимодействии с воздухом.

В 30-х гг. XX в. технология TIG сварки была усовершенствована американскими учеными Расселом Мередитом и Нортропом Эйкрафтом. В 1941 г. инертные газы стали активно применяться для сваривания магния на постоянном токе. Спустя несколько лет специалисты компании Northrop Corporation начали использовать технологию ТИГ для соединения алюминиевых, магниевых и никелевых деталей. Это способствовало развитию авиационной промышленности и ракетостроения.

Сущность процесса сварки TIG

В переводе с английского языка аббревиатура TIG означает “вольфрам + инертный газ” (Tungsten + Inert Gas). Принцип работы ТИГ сварки заключается горении электрической дуги в аргоне. Этот инертный газ тяжелее воздуха. Он защищает свариваемые материалов от воздействия кислорода. Аргон предотвращает окисление металлов. В результате образуется аккуратный и прочный сварной шов.

Электроды для аргонодуговой сварки изготавливаются из вольфрама. Температура плавления этого химического элемента составляет 4000 °С. Он может работать со всеми разновидностями стали. Чтобы сварить прочный шов, нужно периодически производить заточку вольфрамового электрода. Эта процедура позволит увеличить срок эксплуатации электрического проводника и снижает риск сокращения его ресурсных показателей. Выделяют следующие значение углов заточки электродов:

  1. 10–20 °С: при малой силе электротока.
  2. 20-30 °C: при средних значениях тока.
  3. 60-120 °C: при повышенной силе электротока.

Если угол заточки меньше 20 °С, то физические свойства вольфрамового электрода изменятся. При высоких температурах (свыше 90 °C) устойчивость электрической дуги во время горения снижается. Заточку необходимо производить вдоль поверхности электрического проводника, чтобы не деформировать его. Точение осуществляется при помощи болгарок, кругов из мелкозернистых абразивных материалов и наждачной бумаги. Для обеспечения высокой точности заточки рекомендуется закрепить электрод на стержне шуруповерта или дрели.

Заточенный электрический проводник закрепляется на конической трубке, расположенной на сопле горелки. Часть электрода накрывается футляром, предотвращающим короткое замыкание. Для TIG сварки необходимо использовать горелки РГА-150 или РГА-440. Их основные параметры указаны в ГОСТ 5.917-71.

ГОСТ 5.917-71 Горелки ручные для аргонодуговой сварки типа РГА-150 и РГА-400

Горелка с электрическим проводником помещается в сварочную ванну с инертным газом. В результате электрод изолируется от кислорода. Запуск аргона контролируется при помощи функциональных кнопок на горелке. Во время настройки горелки рекомендуется увеличить вылет электрода. В этом случае электрическая дуга сможет сваривать труднодоступные элементы металлических заготовок.

В процессе аргонодуговой сварки плавящимся электродом происходит разжигание электрической дуги. Во время ее горения расплавляются кромки свариваемых деталей. В сварочных ваннах без газа электронная дуга не сможет стабильно гореть. В результате увеличится пористость шва, снижающая его прочность.

При ТИГ сварке не рекомендуется применять неплавящиеся электроды. В этом случае электрическая дуга не загорится при взаимодействии вольфрамового проводника с металлической поверхностью. При розжиге дуги неплавящимися электродами образуется слабая искра, что обусловлено высокой степенью ионизации инертного газа.

Если в процессе TIG сварки между свариваемыми металлами образуется зазор, то нужно использовать присадочную проволоку. Это приспособление позволит создать прочный шов, не подвергающийся разрывам или изломам. Диаметр проволоки зависит от ширины свариваемых заготовок и формы шва.

Для создания прочных соединений металлов при помощи технологии TIG используются следующие приборы:

  1. Источник электрического тока – блок питания.
  2. Осциллятор – устройства для вырабатывания высокочастотного тока, разжигающего электрическую дугу.
  3. Инвертор – прибор, преобразующий постоянный ток в переменный.
  4. Баллоны с инертным газом.
  5. Редуктор – устройство для преобразования передаваемых мощностей в полезную работу.
  6. Газовая горелка.
  7. Соединительные коннекторы и крепежные механизмы.

При помощи этого оборудования можно сваривать изделия из нержавейки, латуни, меди и бронзы.

Чтобы правильно выбрать приборы для TIG сварки, нужно учитывать следующие факторы:

  • напряжение блока питания;
  • наличие опции смены полярности;
  • возможность сваривания толстых деталей в течение длительного периода времени;
  • наличие жидкостной системы охлаждения, предназначенной для понижения температуры горелки;
  • возможность регулировки работы инвертора при помощи дисплея;
  • способность работать на производственных линиях.

Основным аппаратом для аргонодуговой сварки является сварочный инвертор. Он способен конвертировать постоянный ток в переменный, изменяя значение его частоты. Сварочный инвертор обладает следующими достоинствами:

  1. Высокая эффективность и прочность конструкции, что позволяет создавать швы высокого качества за короткий промежуток времени.
  2. Автономность работы. Во время эксплуатации сварщик может менять местоположение инвертора.
  3. Компактность. Прибор имеет небольшой размер и весит не более 3 кг.
  4. Высокий КПД, что позволяет создавать большое количество швов при минимальных ресурсных затратах.
  5. Низкий расход электроэнергии, что позволяет сэкономить множество финансовых средства.
  6. Низкая сложность управления. Сварщик может регулировать плавную подачу тока в ручном режиме.

Сварочный инвертор можно сконструировать в домашних условиях при помощи графических схем. Для этого нужно приобрести комплект шлангов, осциллятор и устройство для задержки подачи электротока. Самостоятельная сборка сварочного инвертора позволит сохранить большое количество денежных средств. Для осуществления монтажных работ человек должен знать основы механики и иметь опыт работы с платами и небольшими деталями.

Применение

ТИГ сварка активно используется в промышленности из-за высокой температуры горения электрической дуги. Эта технология позволяет сваривать детали из углеродистой и нержавеющей стали, чугуна, алюминия и иных тугоплавких металлов. Технология TIG нашла применение в следующих сферах:

  • машиностроение;
  • пищевая промышленность;
  • строительство зданий и объектов инфраструктуры;
  • сооружение нефтяных вышек и буровых конструкций;
  • прокладка трубопроводов;
  • космонавтика и ракетостроение;
  • строительство самолетов, поездов и кораблей.

ТИГ сварка используется в бытовых условиях. С помощью этой технологии можно устранить трещины в радиаторе автомобиля, изготовить кухонную посуду или металлические сушители для полотенец.

Преимущества и недостатки

Выделяют следующие преимущества аргонодуговой сварки:

  1. При сваривании металла его поверхность не деформируется, что обусловлено узкой зоной прогрева.
  2. Сварочный шов не требует очистки.
  3. Экологичность: ТИГ сварка не оказывает негативное влияние на окружающую среду.
  4. Универсальность: этот метод сваривания металлов можно применять при обработке деталей разной толщины и формы.
  5. Низкая сложность технологического процесса. Сваривание изделий при помощи технологии TIG могут производить сварщики, не имеющие высокой квалификации.
  6. Аргон не позволяет свариваемым деталям взаимодействовать с кислородом, что позволяет увеличить прочность сварочного шва.

ТИГ сварка имеет следующие недостатки:

  1. Высокая стоимость используемого оборудования.
  2. Низкая эффективность при сваривании изделий на открытом воздухе. Для защиты металлов от кислорода необходимо увеличивать подачу инертного газа, что приводит к перерасходу ресурсов.
  3. Для обработки труднодоступных участков необходимо дополнительно обрезать электрод или увеличивать его вылет.
  4. При использовании функции TIG Lift во время эксплуатации сварочных инверторов на поверхности заготовок могут возникнуть следы.

Основные недостатки ТИГ сварки зависят от профессиональных навыков сварщика и опыта работы.

Сварочный источник питания

Для подачи электричества в процессе TIG сварки используются следующие виды источников питания:

  1. Блок питания для MMA сварки. Он имеет внешнюю вольтамперную характеристику, позволяющую осуществлять розжиг электрической дуги.
  2. Блок питания AC/DC. Он оснащен функциональными кнопками, позволяющими регулировать форму шва. С помощью этого устройства можно производить сварку как при переменном, так и при постоянном токе.
  3. Установки PROTIG и MECHTIG. Они созданы на базе инверторного источника питания DC. Управление процессом сварки осуществляется при помощи компьютерного устройства.

Выбирать блок питания необходимо в соответствии со схемами сварочного инвертора. В противном случае приборы не смогут подключиться к единой электросети. Важно, чтобы сварочные инверторы для TIG сварки были оборудованы влагоотделителями. Они не позволяют влаге проникнуть аргоновую среду. При попадании жидкости на свариваемую поверхность на шве появиться множество трещин.

Используемые сварочные материалы

Для TIG сварки требуются следующие материалы:

  • защитные газы;
  • электрические проводники (электроды);
  • присадочные прутки и проволоки.

Сварочные материалы обеспечивают стабильное горение электрической дуги и получение сварных беспористых швов с высокой устойчивостью к механическим воздействиям.

Защитные газы

Защитные газы для TIG сварки оказывают влияние на перенос металлов, форму и физические характеристики шва. Они позволяют увеличить скорость и эффективность сварки. Чаще всего в качестве защитного газа используется аргон. Он имеет невысокую теплопроводность и низкий потенциал ионизации. При сварке деталей в аргоновой среде шов получается глубоким и узким.

Читать еще:  Технология электрической сварки плавлением

Также в качестве защитного газа для ТИГ сварки может использоваться гелий. Он легко проводит тепло и обладает высоким потенциалом ионизации. При сваривании изделий в гелиевой среде увеличивается ширина шва. Данный инертный газ обеспечивает стабильное смачивание свариваемых заготовок по краям.

Электроды

Электроды для аргонодуговой сварки состоят из прочного вольфрама, являющегося одним из самых тугоплавких химических элементов. Они улучшают качество шва слабо нагреваются при горении электрической дуги. В следующей таблице представлен расход вольфрамовых электродов при аргонодуговой сварке деталей из различных материалов:

Аргонная сварка (аргонодуговая) — технология и оборудование

Аргонная сварка — один из наиболее востребованных видов современной сварки. Чаще всего, данную технологию используют применительно к алюминию, а также изделий из него.

Оптимальным методом, таким образом, аргонная сварка считается именно для алюминия. Общеизвестно, что вышеуказанный материал довольно капризен и во время контакта с кислородом, и при нагревании.

В последнем случае — его поверхность склонна покрываться тоненькой пленкой. Нюанс в том, что аргон характеризуется такими свойствами (химическими), которые практически исключают контакт с частичками кислорода нагретого металла.

Это возможно благодаря оттеснению аргоном своим давлением кислорода.

Схема аргонной сварки

Кроме этого, методику аргонодуговой сварки применяют и при сваривании иных металлов: чугуна и титана, стали и меди, а также некоторых иных, включая серебро, золото и т.д.

Популярность, которой пользуется сегодня аргонодуговая сварка, легко объяснима:

  • Во-первых, это высокое качество.
  • Во-вторых, немалая долговечность.
  • Третий безусловный плюс — доступность аппаратов для проведения сварочных работ.

Уточним, во время работы с надежным оборудованием, шов получается фактически невидимым.

Данная особенность собственно и играет немаловажную роль не только для внешнего вида получаемого изделия, но, в первую очередь, для его прочности.

Аргонная сварка незаменима тогда, когда необходимо сварить трудно соединяемые металлы.

Ценность подобной методики, прежде всего, в опыте и качестве, а также в экономии. Причем последнее возможно в самых разных сферах. Экономятся не только деньги, но и усилия, а также нервы, что согласитесь также очень важно.

Технология аргонной сварки

В быту аргонную сварку мы чаще всего можем встретить при ремонте дисков любимой ласточки.

Аргонная сварка дисков, при устранении небольших трещин на данной детали, является попросту — незаменимой (безусловно, выполненная на профессиональном оснащении при применении инновационных высококачественных материалов).

Технология аргонной сварки не имеет практически ничего общего с таким устройством как паяльник. Основной элемент горелки — вольфрамовый электрод. Поясним, вольфрам является исключительно тугоплавким металлом.

Плавление его начинается при 3410°С, а кипение — при 5900°С. Уникальность данного металла в том, что даже раскаленный докрасна, он также тверд. Во время сварки вольфрама требуется ничтожно малое количество (на 1 метр сварного шва — сотые доли грамма).

Если рассматривать в данном аспекте вольфрамовые электроды, которые легированы оксидами редкоземельных элементов, то они отличаются еще большей стойкостью.

Сегодня, рынок предлагает электроды из вольфрама, обладающие широчайшим диапазоном химсостава.

К примеру, не секрет, что в чистый вольфрам с целью улучшения сварочно-технологических и сварочных характеристик добавляют разные окислы редкоземельных металлов.

Это может быть и церий, и лантан, и иттрий, и торий, и цирконий. Какой бы не был выбран электрод, он, как правило, окружается керамическим соплом, а при сварке из него выдувается аргон (инертный газ).

Уточним, что первые попытки сварить алюминий без участия аргона, заканчивались тем, что металл начинал гореть, покрывался окислением, а электродуга немедленно прерывалась.

Чего же смогли добиться изобретатели, и что представляет аргонная сварка алюминия на сегодняшний день?

Упрощенно процесс выглядит таким образом. Сначала на деталь посредством спецоборудования (сварочного аппарата) подают «массу», так же как и при обычной электросварке.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом происходит следующим способом: «масса» подается на свариваемую деталь подобно обычной электросварке.

Сварщик, если подразумевается ручная аргонодуговая сварка, в правой руке держит горелку, а в левой — проволоку (присадку).

Процесс аргонной сварки — схема

При сварке алюминия, естественно, берется алюминиевый аналог или же специальные сплавы. Включается горелка нажатием кнопки, далее подается ток и газ.

Меж кончиком электрода (неплавящегося) и деталью возникает электродуга. Она и исполняет роль основного инструмента, и деталь плавит, и присадочную проволоку.

Собственно она оплавляет и край необходимой детали, и присадочную проволоку, тем самым, формируя сварочный шов. По сути, после окончания работы 2 половины детали превращаются в одно целое.

Как работает аргонная сварка понятно и, на первый взгляд, в ней нет ничего сложного. Технология давно взята на поток, а эффективность ее давно доказана. Но это лишь на первый взгляд.

Проведение аргонной сварки требует опытного сварщика и надежного аппарата, как с хорошей производительностью, так и с превосходными характеристиками.

Времени для того, чтобы набить руку в данном деле потребуется также немало.

При сварке в защитных газах плавлением в роли основного инструмента применяют мощную электрическую дугу.

Электроэнергия в дуге преобразуется в тепловую. В атмосферных условиях зона сварки обязана быть надежно защищенной от насыщения металла шва азотом и кислородом воздуха.

Защитные газы, которые подаются через сопло, вытесняют воздух и защищают, таким образом, сварочную ванну и электрод.

Заполнение зазора между объединяемыми кромками (при разделке кромок) в зону плавления осуществляет присадка для аргонной сварки либо электродная проволока.

Принцип работы аргонной сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в защитном газе.

Именно он не дает алюминию гореть. Место сварки и защищает аргон.

Аргонная сварка является гибридом электро- и газовой сварки . От первой она получила электродугу, а от газовой – схожую методику работы сварщика.

Далее рассмотрим, какое же оборудование и сварочные аппараты предполагает гост аргонодуговой сварки.

Оборудование и сварочные аппараты

ГОСТ под номером 5.917-71 предполагает выпуск для аргонной сварки неплавящимся электродом промышленностью горелок вида РГА-150 с массой в 0,35 кг на наибольший сварочный ток 200А с естественным охлаждением для аналогов с Ш 0,8-3,0 мм.

Он же предполагает выпуск горелок РГА-400 на наибольший сварочный ток 500А с массой в 0,625 кг с водяным охлаждением для электродов с Ш в 4,0—6,0 мм. Имеются требования и по поводу керамических сопел для подобной сварки.

Напомним, керамическое сопло для аргонодуговой сварки представляет собой, так называемую расходуемую часть горелки, отвечающую за качество процесса газовой защиты (местной).

По форме различают такие разновидности сопел, как цилиндрические, конические, а также профилированные. Не секрет, что чем больше керамическое сопло, тем наилучшую защиту оно способно обеспечить.

Обычно при работе в помещении используют цилиндрические либо конические аналоги, а вот при работе на открытом воздухе применяют профилированные либо цилиндрические модели сопел с более крупным диаметром отверстия (выходного).

Отметим, что сопла удлиненные применяют, как правило, в труднодоступных местах.

Виды оборудования

Уточним, аргонную сварку, в зависимости от уровня механизации, подразделяют на несколько видов:

  • ручную;
  • механизированную;
  • автоматизированную;
  • роботизированную.

Соответственно разным будет и оборудование для аргонной сварки и, конечно, стоимость аргонной сварки.

Разновидности оборудования по видам

При ручной сварке , и перемещается горелка для аргонодуговой сварки, и подается сварочная проволока самим сварщиком, а сварные работы осуществляют, применяя вольфрамовые электроды (неплавящиеся).

При механизированном виде горелку держит сварщик, а вот проволоку — присадочные прутки для аргонодуговой сварки подают уже механизировано.

При автоматизированном виде , и перемещение горелки, и подача проволоки полностью механизирована. Здесь уже присутствует не сварщик, а оператор.

Последний не нужен, если применяется роботизированное оборудование для аргонодуговой сварки

Сварочные аппараты

Рассмотрим оборудование, а точнее сварочные аппараты для аргонодуговой сварки, которые используются при выполнении работ в инертных газах.

Их подразделяют на:

  • специальное;
  • универсальное;
  • специализированное оснащение.

Если рассматривать универсальный сварочный аппарат для аргонной сварки, то он выпускается серийно и наиболее востребован потребителями.

Инверторный сварочный аппарат для аргонной сварки

Подобную сварку в большинстве случаев выполняют в производственных условиях на специально оснащенных рабочих местах, именуемых «сварочными постами».

Установки с применением вольфрамового неплавящегося электрода в среде аргона оборудуют такими элементами:

  • источником тока — постоянного/переменного;
  • горелкой либо комплектом последних, предназначенных для работы с разными токами;
  • устройством, которое обеспечивает начальное возбуждение дуги либо стабилизирующим дугу тока (переменного);
  • аппаратурой, управляющей сварочным циклом, а также его защитой;
  • устройством для компенсации или регулирования постоянной составляющей тока.

На сегодня, известны и новые методы аргонной сварки, которые создавались с целью расширения диапазона толщины свариваемых материалов, повышения производительности при получении неразъемных соединений, а также для улучшения провара.

Читать еще:  Технология сварки в защитных газах

Инновационными считаются нынче работы пульсирующим током. При импульсе тока металл расплавляется, во время паузы кристаллизуясь.

Дуга с постоянной скоростью либо шагами перемещается, и эти перемещения синхронизируются с импульсами тока (сварочного).

Вместе с этим обеспечивается и действенное проплавление во всех без исключения положениях (пространственных), нечувствительность к небольшим недочетам, которые допустимы при сборке.

Такое снижение тока не допускает перегрева металла, и потому деформации в итоге практически исключаются.

Используется и подогрев проволоки (присадочной). Уточним, данная методика значимо влияет на производительность и потому купить аппарат аргонной сварки, использующий подобное усовершенствование — мечта многих.

Довольно эффективным способом получения швов без подреза при высоких скоростях сварки металла считают одновременное применение сразу нескольких электродов из вольфрама.

Ничего особенного для осуществления данных разновидностей процесса не нужно. Требуется всего лишь стандартное оборудование для аргонной сварки и так называемые дополнительные блоки.

Самым востребованным устройством для аргонной сварки, которое успешно применяется и на производстве, и в быту, выступает инверторный аппарат.

Отметим, что цена аппарата аргонной сварки относительно невелика, в отличие от услуг профессиональных сварщиков-аргонщиков.

Потому применение подобного инвертора — оптимальный вариант, т.к. разобраться с его принципом работы может и начинающий сварщик, а при необходимости часто проводить сварочные работы подобного типа гораздо выгоднее освоить все премудрости данного процесса своими силами.

Делаем своими руками

Чуть выше мы выяснили, что аргонная сварка своими руками – это выгодно и вполне возможно. Рассмотрим, что же представляет собой схема аргонной сварки своими руками.

Если приобретен инверторный сварочный аппарат либо трансформаторный аналог для аргонной сварки, то составить полный комплект можно посредством:

  • горелки;
  • баллона с аргоном;
  • редуктора и клапана газа;
  • сварочной маски.

Аргонная сварка своими силами предполагает, и знание основных правил, которые необходимо соблюдать при использовании инертного газа — аргона.

При применении неплавящегося электрода, его нужно держать по возможности ближе к поверхности конструкции, которая варится. Это позволяет получать дугу с минимальными параметрами.

Помните, что увеличение дуги, как правило, приводит к снижению глубины проплава и соответственно росту ширины шва. В свою очередь это приводит к значительному снижению качества соединений (сварных).

Выполняя аргонную сварку, нужно постараться совершить всего лишь одно единственное движение вдоль шва. Перпендикулярные шву перемещения в данном случае крайне нежелательны.

Если все выполняется верно, то в итоге получаем и эстетичное, и прочное соединение. В этом, собственно и кроется качественное отличие данной технологии от сварки электродами покрытыми.

Важным условием хорошей сварки является контроль за тем, чтобы сам электрод, а также присадочная проволока ни в коем случае не выходили за границы газовой защитной зоны.

Желательна плавная подача проволоки, в первую очередь, для того, чтобы избежать разбрызгивания металла.

Проволоку при работе с вольфрамовым электродом подают впереди горелки. Напомним, поперечные колебания не допустимы.

Заварку кратера при окончании работы производят при понижении силы тока посредством реостата. Не допустимо завершать процесс сварки обрывом дуги, попросту отводя горелку.

Такой прием снизит защиту шва. Подача газа может быть прекращена лишь через 10 секунд после завершения сварочных работ.

Если говорить о начале подаче газа, то временной период составляет, как минимум 20 секунд до начала выполнения работ.

Следует помнить и о том, что перед началом работ, все поверхности свариваемых конструкций обязательно очищают и от жира, и от грязи посредством механических (химических) методов, а также проводят обезжиривание.

Цены на услуги и оборудование

Услуги аргонной сварки (профессиональные) сегодня совсем не дешевы. Что говорить, если цена за сантиметр аргонной сварки колеблется в диапазоне от 25 и до 100 рублей (все зависит от мастерства сварщика, качества оборудования и нюансов предполагаемой работы).

Потому, такое решение, как купить аргонную сварку — вполне объяснимо. Тем паче, если человек настроен решительно и многое в этой жизни делает собственными руками…

Цена аргонной сварки, само собой, зависит от того, по какой именно технологии она будет производиться, и какому именно мастеру вы доверите, несомненно, ответственное мероприятие.

Так, к примеру, для того чтобы максимально удешевить данный процесс наиболее рациональным решением будет купить аргонную сварку для алюминия.

Хотя, справедливости ради, стоит заметить, что с экономической точки зрения подобный выбор оправдан лишь в одном случае — если необходимость производить сварку у вас возникает действительно часто.

В противном случае цена аргонодуговой сварки для вас более доступной будет (при единоразовой необходимости), если вы поручите ее профессионалу.

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.

Читать еще:  Технологическая карта сварочных работ

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.

Технология ручной аргонодуговой сварки труб

Технологические варианты

  • сварной шов полностью выполняется ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (рекомендуется при толщине стенки до 3 мм);
  • сварной шов выполняется комбинированным способом: корневой шов — ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, а последующие слои — ручной дуговой сваркой покрытым электродом (целесообразен при толщине стенки трубы 4 мм и более).

Ориентировочное расположение слоев и валиков (1 — 8) в стыках, сваренных по различным технологическим вариантам

Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся W-электродом применяется для неповоротных стыков труб из низкоуглеродистых, низколегированных и легированных (коррозионностойких) сталей. Диаметр свариваемых труб — менее 100 мм, толщина стенки — до 10 мм.

Выбор параметров режима

Сварочный ток выбирают: при однопроходной сварке — в зависимости от толщины стенки трубы, а при многопроходной — исходя из высоты валика, которая должна составлять 2 — 2,5 мм. Сварочный ток назначают из расчета 30 — 35 А на 1 мм диаметра электрода.

Напряжение на дуге должно быть минимальным, что соответствует сварке короткой дугой.

Скорость сварки регулируют так. чтобы гарантировались проплавление кромок и формирование требуемых размеров шва.

Расход защитного газа зависит от марки свариваемой стали и токового режима (от 8 до 14 л/мин).

Присадочная проволока диаметром 1,6-2 мм выбирается но марке свариваемой стали (см. статью Сварочные материалы).

Ориентировочные режимы

Диаметр W-электрода, мм

Диаметр присадка, мм

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, В

Расход газа, л/мин

Минимальные режимы по току в зависимости от марки W-электрода

Диаметр W-электрода, мм

Постоянный ток (А) полярности

Переменный ток, А

Сварку начинают сразу же после установки прихваток, которые при выполнении первого слоя нужно переплавить. В труднодоступных местах первый корневой шов можно выполнять без присадочной проволоки, если зазор и смешение кромок не превышают 0,5 мм, а притупление кромок не более 1 мм. Исключение составляют стыки труб из сталей 10 и 20, которые всегда нужно сваривать с присадкой.

Очередность наложения слоев при сварке одним сварщиком неповоротного стыка

Зажигать и гасить дугу следует на кромке трубы или на уже наложенном шве на расстоянии 20-25 мм от конца шва. Подачу аргона прекращают спустя 5-8 с после обрыва дуги.

Сварку трубопроводов из высоколегированных, особенно коррозионностойких, сталей выполняют с защитой корня шва либо подачей аргона внутрь трубы, либо применяя флюс-пасту ФП8-2.

При сварке высоколегированных сталей нужно соблюдать ряд условий:

  • минимальные токовые режимы;
  • короткая сварочная дуга;
  • максимальная скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка металла;
  • избегать поперечных колебаний горелки;
  • присадочную проволоку следует подавать равномерно, чтобы не создавать брызг расплавленного металла, которые, попав на основной металл, могут вызвать впоследствии очаги коррозии

На толстостенных (более 10 мм) трубопроводах диаметром более 100 мм из низкоуглеродистых и низколегированных сталей корневой шов сваривают аргонодуговым способом без остающихся подкладных колец.

Сварку следует вести обратноступенчатым способом участками длиной не более 200 мм. Высота корневого шва должна быть не менее 3 мм. При этом необходимо обеспечить плавные переходы к поверхности трубы.

Направление и очередность укладки корневого слоя

Аргонодуговую сварку используют также, когда приваривают подкладное кольцо в трубах из углеродистых и низколегированных ст алей. Кольцо плотно, но без натяга, устанавливают в трубу, оставляя зазор между кольцом и внутренней поверхностью трубы не более 1 мм. Кольцо прихватывают снаружи угловым швом длиной 15-20 мм с катетом 2.5-3 мм к трубам диаметром до 200 мм в двух местах, а большего диаметра в трех-четырех местах.

Прихватку, независимо от марки стали трубы и подкладного кольца, выполняют с присадочной проволокой Св-08Г2С диаметром 1,6-2 мм. Подкладное кольцо приваривают однослойным угловым швом с катетом 3-4 мм с тем же присадком.

Прихватку и приварку подкладного кольца делают без предварительного подогрева независимо от марки стали и толщины стенки трубы. Исключение составляют трубы из стали 15Х1М1Ф с толщиной стенки более 10 мм — конец такой трубы подогревают до 250 — 300 °С.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector