Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Самой популярной технологией для создания неразъемного соединения между двумя металлическими деталями на сегодняшний день является сварка. Без нее не обходится ни одно производство или промышленное хозяйство. В зависимости от применяемых материалов и аппаратов, существует много классификаций и разновидностей данной технологии. Рассмотрим одни из самых востребованных методов – ручная и механизированная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом.

Что такое аргонная сварка

Способ сцепления двух металлических деталей, который реализуется за счет образования электрической дуги и применения дополнительного газа — аргона называется аргоннодуговая сварка. Весь процесс происходит за счет того, что дуга обеспечивает высокую температуру, плавит металл рабочего изделия и специальный присадочный пруток, образовывая при этом сварной шов. Аргон, в свою очередь, исполняет роль изолятора и защищает расплавленную металлическую массу в сварочной ванне от окисления. Если же туда опадает кислород или любой другой газ из внешней среды, возникает окисление, которое негативно влияет на качество спайки. Некоторые металлы могут вступить в реакцию и воспламениться. Аргон обладает такими химическими качествами, которые не позволяют кислороду соединиться с металлом. Газ из аппарата в рабочую среду подается еще до поджога и возбуждения дуги и продолжает удерживаться еще некоторое время по заверению процесса.

Аргонная сварка может производиться двумя способами:

  • плавящимся электродом, который используется для поджога и одновременно является паяльным материалом. То есть, проводник плавится и предоставляет массу для образования шва. Это происходит за счет состава его покрытия. Подробнее про метод электродом можно прочесть здесь.
  • неплавящимся электродом, в котором сам проводник изготовлен из вольфрама – материала, который очень сложно поддается плавке, даже под воздействием высоких температур. Во время работы, температура среды около 2000 градусов, а для плавления вольфраму необходимо не менее 3600 градусов. Такой прут используется исключительно для поджога и создания дуги. Дополнительный материал, являющийся припоем, подается вручную отдельно.

Сплавление в среде аргона реализуется по двум технологиям:

  1. TIG – ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом;
  2. MIG – автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом.

Эти методики можно применять и в домашнем хозяйстве, так как они самые простые, и в производстве. Но для более профессионального варения применяются еще другие, высокоточные технологии.

Сварочный аппарат

Дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом осуществляется посредством специального оборудования – сварочного аппарата. Он состоит из следующих элементов:

  • газовая установка, обеспечивающая своевременную и равномерную подачу аргона;
  • источник питания, который делится на два вида – инверторы и трансформаторы.
  • механизм подачи проволоки, которая выполняет роли припоя;
  • горелка;
  • дополнительные комплектующие.

Что касается источников питания, то инверторы более востребованы, нежели трансформаторы. Это связанно с тем, что они могут работать как в режиме постоянного, так и переменного тока. Инвертор используется в любых условиях промышленности или дома. Работают они от обычной электрической розетки в 220В. Во время работы в среде аргона, крайне нежелательны перепады напряжения, поэтому инвертором варить намного лучше, качественнее и быстрее, чем трансформатором.

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Горелка – это основная деталь, которая должна присутствовать для данного способа скрепления деталей. Ее конструкция может быть разной, так как для вольфрамовой пайки и сварки плавящимся проводником применяются немного разные детали. Наконечник горелки (сопло) отвечает за ряд параметров, основной из которых подача защитного газа в процессе пайки. Ее скорость зависит от диаметра сопла, чем он меньше, тем подача сильнее. Чаще всего он изготавливается из керамики, чтобы не плавиться и не поддаваться деформации под воздействием высокой температуры в рабочей среде.

Газовый баллон может быть любого объема, от этого и зависит частота прерываний дуги для заправки.

Кроме сварочного аппарата для работы понадобятся средства индивидуальной защиты – рукавицы, роба и маска, которая нужна для защиты глаз от ультрафиолетовых ожогов.

Дополнительные материалы

Дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом требует, кроме основного аппарата, дополнительные аксессуары. Рассмотрим самые необходимые:

  • присадочные прутки, выполненные из различного материала, подходят для создания качественного шва на различных металлах – цветных, стальных, нержавеющих и т.д. Для изделия из разных металлов существуют соответствующие прутки – алюминиевые, нержавеющие, чугунные, медные и множество других. Они служат дополнительным материалом, которые выполняют роль припоя. То есть, неплавящийся проводник обеспечивает сварочную дугу и высокую температуру, а прут плавится для создания дорожки. Присадочные прутки применяются в режиме ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах. Примеры использования прутьев для разных видов сплавов можно увидеть в таблице:

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

  • проволока – это дополнительный материал, который применяется в качестве припоя для автоматической аргонодуговой сварки неплавящимися электродами. Она подается в механизированном режиме из катушки, установленной в сварочном аппарате. Так же, как и прутья, проволока выполняется из разных материалов, для применения на различных металлах.
  • газ является основным расходным материалом. Механизированная аргонодуговая сварка плавящимся проводником или проволокой не может быть без инертного газа, выполняющего основную защитную функцию. Вместо аргона, в силу его высокой стоимости, иногда сварщики заменяют его на гелий или углекислый газ. Его состав определяется типом металла, который подлежит свариванию. Баллоны бывают разного литража, на 5, 10, 20, 40 литров и так далее. Объем газа в баллоне зависит от давления. Например, в 10-ти литровом баллоне при давлении 150атм находится 10х150=1500 литров аргона(1атм).
Читать также:  Таблица момента затяжки болтов динамометрическим ключом

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

  • дополнительные аксессуары – это шланги, фитинги и прочие детали, необходимые для работы. Они имеют особенность снашиваться поэтому требуют периодической замены. Выбирая длину шланга, рекомендуется пространство между установленным аппаратом и рабочей зоной.

Все вышеописанные материалы необходимо приобретать в соответствии с качеством металла и местом работы. Необходима тщательно следить за исправностью и пригодностью каждого из них. Эти дополнения являются незаменимой и важной частью рабочего процесса.

Настройка параметров для сварки

Механизированное скрепление деталей электродом подразумевает применение инертной среды для защиты шва от окисления, которое провоцирует возникновение дефектов. Кроме ровного и качественного шва мастеру необходимо внимательно следить за тем, чтобы ванная не выходила за пределы газового облака. Таким образом, сначала включается газ, а затем уже совершается поджог и возбуждение дуги. Это самый важный момент. Если сделать наоборот, то расплавляющийся металл смешается с кислородом и из-за окисления шов в итоге получится некачественным. Так же и заканчивается работа. Сначала убирается дуга, а газ еще подается около 10 секунд для того, чтобы материал кристаллизовался без окисления. По возможности рекомендовано газ подавать с двух сторон от сварки, чтобы обеспечить надежную защиту. Таким образом, снижается риск реакции с кислородом.

Механизированная аргонодуговая сварка плавящимся электродом и неплавящимся, настройки производятся в соответствии с моделью аппарата. Как правило, они прописаны в инструкции, или же их можно посмотреть в общепринятых сварочных таблицах. При ручной технологии, мастер сам контролирует подачу проволоки. Ее нужно держать перед горелкой четко по направлению дорожки под определенным углом. Этот угол зависит от толщины шва и скорости расплавления металла, которая, в свою очередь, зависит от вида металла, из которого выполнены свариваемые изделия.

Что касается режима подачи газа – эта величина неизменная. Она прописана в таблицах ГОСТа о применении различных газов для автоматической и ручной технологии сваривания металлов.

Самое сложное при настройках режима – это величина тока. Она выставляется и регулируется, отталкиваясь от многих факторов. Во-первых, большую роль играет тип металла, например, тонколистовые пластины нужно сваривать на низких токах, чтобы избежать пропала или деформации. Во-вторых, важно учитывать тип шва и расположение деталей во время работы. При совершении вертикального шва, ток должен быть низким, чтобы и дугу удержать, и в то же время не допустить растекание расплавленной металлической массы.

Новичку важно учесть, что настройки для разных типов сварочных работ и материалов будут разными.

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом
Как правильно варить аргонодуговой сваркой

Чтобы правильно соединить два изделия в одно целое, нужно учесть три основных фактора:

  1. Правильные настройки, от которых напрямую зависит весь процесс. То есть нужно отрегулировать подачу прута, газа, тока, чтобы удерживать нужную дугу.
  2. Мастерство сварщика. Когда все настройки совершены, необходимо определенное мастерство и «набитая рука», благодаря чему мастер сможет удерживать дугу при непрерывном создании качественного шва. При неправильной подаче прута и периодической потере дуги нет смысла надеться на «правильное» соединение.
  3. Рабочее место – это один из залогов успешной работы аппаратом. Важно, чтобы мастеру ничего не мешало под рукой, чтобы было место совершать маневры и установить агрегат. Кроме этого стол должен быть из жаропрочного материала, как и окружающая среда. Необходимо особое внимание уделить тому месту, где будет располагаться деталь. Для качественного соединения ее нужно зафиксировать, иначе сдвиги повлияют на шов. Также нужна хорошая вентиляция, так как при сварке выделяется много вредных веществ, но важно, чтобы не было сквозняка, который может негативно отразиться на работе.

Советы от специалистов

Специалисты с многолетним стажем сварки в инертных газах, с использованием плавящегося и неплавящегося проводника подготовили для новичков ряд советов:

  • газ лучше подавать с другой стороны сварочной дорожки, это значительно повысит качество, но, правда, увеличит расход;
  • чтобы снизить финансовые затраты на дополнительные комплектации, можно приобрести не чистый аргон, а смесь его с другими газами;
  • успех зависит от количества попыток, поэтому не стоит расстраиваться, что не получается с первого раза, необходимо много тренироваться;
  • не стоит забывать о правильных настройках аппарата;
  • перед пайкой больших изделий, нужно провести пробный шов на небольших заготовках или на участке, который является не столь важным или невидимым;
  • более точную информацию по настройкам на разные режимы работы можно узнать у производителя аппарата. То есть, перед эксплуатацией необходимо прочитать инструкцию и проконсультироваться со специалистом.

На видео показано практически, что такое монолитное соединение деталей прутьями и как совершается ровный и красивый шов с помощью неплавящегося электрода.

Читать также:  Ручные инструменты для пиления древесины

Среди прочих видов сварочных работ, проводимых в среде инертных газов, основным считается сварка неплавящимся электродом. Такой ее вид еще называют аргонной сваркой. Принцип ее работы основан на разогреве металлов в среде тяжелых газов. Главным инструментом выступает неплавящийся вольфрамовый электрод и электрическая дуга. При аргонной сварке электроэнергия дуги переходит в тепловую энергию. Ее воздействия вполне достаточно для разогрева свариваемых поверхностей.

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Схема аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом имеет свои технологические особенности. Поскольку азот и кислород оказывают негативное влияние на качество сварного шва, в условиях окружающей атмосферы (78% — азот, 21% — кислород, 1% — прочие составляющие) крайне важно блокировать зону плавления от воздействия воздуха.

Для этого в рабочую зону подают аргон — газ, который на 40% тяжелее воздуха. Для заполнения зазорной полости, возникающей при плавке свариваемых поверхностей, в рабочую зону подается специальный присадочный материал.

Помимо аргона, технология сварки неплавящимся электродом также допускает использование и других вытесняющих газов: гелия (He), активного азота (N2), свободного водорода (H2) и двуокиси углерода (СО2 — углекислого газа). При подаче в зону углекислого газа вместо вольфрамового электрода применяют угольный аналог.

Виды аргонной сварки

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Схема аппарата для аргонодуговой сварки.

В зависимости от сложности проводимых работ и уровня механизации сварочного процесса, различают четыре вида сварки неплавким электродом:

  • ручная;
  • механизированная;
  • автоматизированная;
  • роботизированная.

При ручном виде сварки рабочий ход горелки и смещения заготовки осуществляются вручную. Механизированная аргонная сварка предполагает перемещение горелки ручным способом, но при этом подача присадочного материала (проволоки) происходит механически.

В автоматизированном варианте все перемещения сварочной горелки и подача присадочного материала полностью механизированы, но сам процесс контролирует оператор механического агрегата. Роботизированная сварка с применением неплавящегося электрода полностью автономна. Все рабочие процессы происходят самостоятельно, без вмешательства оператора.

Сварочное оборудование и материалы

В зависимости от назначения, объемов и видов предполагаемых работ, оборудование для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом подразделяется на два класса: универсальное и специализированное. Специализированное оборудование чаще всего применяется при обработке больших объемов металлических изделий в механизированных производственных процессах.

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Держак для аргоновой сварки.

Ввиду этого, наибольшее распространение получили универсальные (ручные и автоматические) сварные приборы. Востребованность, простота использования и неприхотливость в обслуживании обеспечивают высокий спрос на универсальные агрегаты обоих типов. Их производство носит массовый характер.

Сварочное оборудование для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом включает в себя:

  • генератор постоянного/переменного тока (многие приборы технологически могут вырабатывать токи обоих видов);
  • набор горелок для разных токов;
  • прибор первичного возбуждения дуги (и последующей ее стабилизации);
  • газовое оборудование;
  • средства управления сваркой и газовой блокадой.

Автоматическое оборудование, производящее сварку в среде аргона, также состоит из генератора тока и сварного агрегата. Его параметры характеризуются значениями сварного тока, напряжения, скорости сварки, диаметрами неплавящегося электродного прута и присадочной проволоки, скоростью подачи присадки и расхода тяжелого газа.

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Схема поста для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на переменном токе.

Работу сварочного оборудования определяют следующие технические функции и особенности:

  • способ подводки к дуге электроэнергии, регулировка электроподачи;
  • движение горелки в рабочей зоне, регулировка скорости хода;
  • способ и скорость подачи присадочной проволоки;
  • способ подачи газа в рабочую зону, регулировка его расхода;
  • выбор длины сварочной дуги;
  • автоматический контроль вектора сваривания.

Материалами аргонодуговой сварки неплавящимся электродом выступают аргон и гелий в комбинации с вольфрамовым прутом и присадочной проволокой. Гелий получают методом фракционной конденсации (сжатия и сжижения природного газа), поэтому он гораздо дороже аргона (получаемого напрямую из воздуха). В целях экономии применение гелия зачастую стараются исключить. Это определяет повсеместное распространение аргона. К тому же аргон способен стабильно поддерживать эластичную (более длинную) дугу.

Особенности аргонодуговой сварки

Для более эффективного плавления материалов в среде аргона необходимо учитывать некоторые особенности и нюансы аргонодуговой сварки. Придерживаясь несложных технических правил можно добиться максимально крепкого сварного соединения.

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Режимы аргонодуговой сварки меди неплавящимся электродом.

  1. Вольфрамовый электрод следует подводить как можно ближе к зоне плавки. Чем меньше длина дуги, тем глубже происходит плавка материала и тоньше сварной шов.
  2. При выполнении плавки нужно стараться выполнять одно движение вдоль линии плавления. Это обеспечит более крепкое соединение материала и эстетическую привлекательность шва.
  3. Неплавкий электрод и присадочный материал не должны выходить за границы аргонной защиты. В случае если рабочие материалы выйдут из-под действия газа, произойдет насыщение шва атмосферным азотом и кислородом, что приведет к хрупкости сварного соединения.
  4. Резкая подача присадочной проволоки недопустима, поскольку это вызывает разбрызгивание металла.
  5. При работе в ручном режиме необходимо подавать присадочный материал под углом без поперечных отклонений. Это позволяет добиться ровного и крепкого шва.
  6. По окончании процесса заваривание кратера производится реостатным снижением силы тока, но не резким обрывом дуги.
  7. По окончании работ подачу аргона следует прекращать не менее чем через 10 секунд. И наоборот, подача газа в рабочую зону осуществляется заблаговременно (за 10-20 секунд).
  8. Перед тем как приступить к работе, сначала нужно обработать свариваемые поверхности: очистить их от ржавчины, грязи, пыли, зачистить окисленные участки, места соединения обезжирить.
  9. В зависимости от марки свариваемых материалов и толщины металла следует определить наиболее корректные режимы работы. Часто возникают бытовые ситуации, когда необходимо провести срочные или удаленные от города сварочные работы (к примеру, на приусадебном участке). В этом случае сварку производят собственноручно, без участия специалистов. Поскольку теоретические и практические знания у многих хозяев в этой области недостаточны, следует воспользоваться табличными данными из авторитетных источников.
Читать также:  Как правильно паять транзисторы

Учитывая приведенные правила и особенности, неуклонно следуя им, произвести качественную сварку под силу даже неподготовленному человеку.

Преимущества и недостатки аргонной сварки

Соединение металлов в среде аргона получило наибольшее применение при работе с цветными металлами и легированными марками стали.

Технология этой сварки ювелирно обеспечивает нужную глубину плавки, что крайне важно при соединении тонких металлических поверхностей. Малая толщина металла позволяет исключить подачу присадочной проволоки. Аргонная сварка незаменима в условиях работы с алюминиевыми и титановыми материалами. Ее применяют при формировании швов на стыках трубных изделий (орбитальная аргонная сварка).

Недостаток аргонодуговой сварки (в ручном варианте работ) — ее низкая производительность. В случае же автоматизации процесса, многие из коротких и разноориентированных металлических соединений для аргонной сварки могут оказаться попросту недоступными.

Сущность процесса.

Сварка неплавящимся электродом в инертных газах (в международной абривиатуре TIG — Tungsten Inert Gas) получила более широкое распространение, чем сварка плавящимся электродом. Схема процесса приведена на рис. 3.54. Дуга 1 горит между изделием 6 и электродом 3, изготовленным из материала, имеющего высокую температуру плавления (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке 4, через сопло которой вдувается защитный газ 2. Присадочный материал 5 подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

Сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика (рис. 3.55), и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Рис. 3.54. Схема процесса сварки в защитных газах неплавящимся электродом

Что такое дуговая сварка неплавящимся электродом

Рис. 3.55. Процесс ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в Аг

При этом способе сварки зажигание дуги обычно осуществляется бесконтактным способом. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при сварке плавящимся электродом в аргоне после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргон, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к загрязнению и интенсивному оплавлению электрода. Поэтому при сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания обычно подключается осциллятор (позиция 7 на рис. 3.55). Осциллятор подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подаст импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

Поджигание дуги с помощью осциллятора называется HF Tig. У некоторых аппаратов предусмотрена программа, обеспечивающая зажигание дуги касанием, — Lift Tig.

При сварке па постоянном токе па аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300 А 70 % тепла выделяется па аноде и 30 % — па катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод. Все стали и титан свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки.

Основная область применения сварки неплавящимся электродом — соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах сварка может выполняться без присадки. Данный способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла.

Достоинством этого способа сварки является также то, что, манипулируя горелкой и присадочным прутком, сварщик обеспечивает качественный прогрев кромок, точно контролируя этот процесс, не допуская прожогов и непроваров. Это очень важно при сварке тонкого металла, особенно при одностороннем доступе к поверхности изделия, а также при сварке первого (корневого) прохода при сварке труб.

Следует отметить, что при использовании гелия (Не) вместо аргона увеличивается температура дуги, а следовательно и глубина проплавления металла. Силы поверхностного натяжения расплавленного металла в атмосфере гелия меньше, поэтому перенос металла более мелкокапельный, лучше формирование шва, что особенно важно при сварке в вертикальном и потолочном положениях. Однако, как отмечалось раньше, затраты при сварке в гелии выше, так как он дороже аргона примерно в 6 раз. Иногда применяют смеси аргона и гелия.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *