Аргонодуговая сварка TIG

Применение на производстве

Такой прогрессивный вид сварки получил широкое использование из-за большой температуры дуги, позволяющей качественное соединение углеродистых сталей и цветных металлов. Исполнитель может с одинаковой уверенностью обрабатывать изделия из чугуна, алюминия и их сплавы, варить тугоплавкие металлы. При сварке конструкций из нержавеющей стали получаются эстетичного вида шовные соединения, которые не требуют дополнительной обработки.

Автомобильные концерны, производители ракетно-авиационной техники, пищевая и нефтеперерабатывающая промышленности — все заинтересованы в приобретении аналогичного оборудования из-за его надежности и качества сварки.

Техника сварки ТИГ

При сварке ТИГ боковой угол горелки должен всегда поддерживаться равным 90 градусам. Горелку следует держать под углом В то время как угол наклона горелки к поверхности изделия в направлении обратном сварке должен составлять 70 … 80 градусов. Присадка подается по мере перемещения горелки под углом от 15 до 30° к основному металлу.

Сварка ТИГ выполняется “углом вперед” (т.е. горелка наклонена в сторону формирующегося сварного шва) с регулярной подачей присадки мелкими шагами

При сварке очень важно, чтобы конец присадочной проволоки не выводился из зоны газовой защиты; в противном случае, будучи расплавленным или нагретым, он окислится от контакта с окружающим воздухом. Любая степень окисления или загрязнения присадочной проволоки неизбежно вызовет загрязнение сварочной ванны

Поэтому очень важно, чтобы сварщик использовал присадочные прудки чистые грязи, смазки или влаги. Обычно грязь и смазка попадает на присадочный металл с грязных рукавиц. Поэтому, непосредственно перед сваркой, очень желательно обрабатывать прутки, например, ацетоном. Смазка и влага, как на присадочном прутке, так и на основном металле могут вызвать серьезные дефекты сварного шва, такие как пористость, водородное растрескивание и др.

Безопасная работа

Прежде чем начать сварку, надо принять меры по безопасности. Сварщику необходимо иметь защитные средства:

• краги из искростойких материалов;
• маска – тип „Хамелион“ или обычная со светофильтром;
• роба;
• обувь из кожи и войлока;
• очки для защиты глаз от металлических частиц при ошкуривании.

Маска „Хамелион“ с автоматической регулировкой – затемняется только при зажигании дуги. Степень затемнения можно настроить самостоятельно.

При работе следует соблюдать пожарную и электробезопасность. В рабочем помещении необходимо установить вентиляцию, а в гараже или домашней мастерской работать при открытых дверях и окнах.

Применение

TIG сварка широко используется ввиду высокой температуры горения дуги. Это позволяет применять ее как для сваривания обычной углеродистой стали, так и для работы с цветными металлами: медью, чугуном, титаном, алюминием и драгоценными сплавами. Очень красивые швы получаются при аргоновой сварке нержавеющей стали. В отличии от сварки MMA, требующей очистки от шлака и выполняющейся на меньшей скорости, ТИГ сразу оставляет чистый шов.

В качестве присадочной проволоки используется тот же вид материала, что и свариваемые стороны. Кроме предотвращения пористости, ТИГ сварка делает возможным сварочный процесс для соединения алюминия. Без инертного газа этот расплавленный металл, при взаимодействии с кислородом, сильно окисляется. Образуется пленка не позволяющая создать жидкую сварочную ванну и вести шов. Но благодаря защитной среде, как можно увидеть на соответствующих видео в сети, происходит равномерное расплавление алюминия и формирование шва.

Эти преимущества TIG сварки находят применение в:

• машиностроении;
• изготовлении посуды для пищевой промышленности;
• изготовлении емкостей для химической и нефтеперерабатывающей отрасли;
• производстве полотенцесушителей;
• автосервисах.

Режимы сварки листового черного металла аргоном

Даже если вы не имеете никакого опыта, не переживайте, соблюдая все требования можно получить хорошее соединение. Для того, чтобы в конечном итоге шов был как можно более прочным и надежным, надо верно подобрать режим, который будет максимально подходить заданной толщине заготовки и другим показателям.

Толщина заготовки, мм	Сила тока, А	Скорость прохождения сварки, см/мин	Присадочный материал	Расход аргона при сварке стали, л/мин
Диаметр, мм	Скорость подачи, см/мин
0,9	95	26	1,6	42,5	8
1,3	118	26
1,5	130	26
1,5	200	30
2,3	160	20

Прежде чем приступить непосредственно к сварочным работам подготовить металл. Для этого надо хорошо зачистить окончания, которые будут подвергаться соединению. Также если на поверхности присутствует масляная пленка, то ее нужно убрать.Технология сварки металла аргоном

На следующем этапе поверхность покрывается флюсом и задаются нужные параметры сварочного аппарата. После выполнения этого порядка действий можно переходить к сварочным работам. Источник энергии и присадочный материал подводятся к участку соединения и зажигается дуга. Когда возникнет сварочная ванна, дуга должна непрерывно вестись до самого конца, осуществляя медленную подачу проволоки.

После выполнения процесса не забудьте проверить полученный результат. Изначально осмотрите соединение на наличие внешних дефектов. Для того, чтобы провести более детальный осмотр внутреннего состояния изделия можно прибегнуть к рентгено- и магнитографическому анализу. Помимо этого часто используется и контроль качества ультразвуком, благодаря которому можно убедиться в отсутствии скрытых микротрещин.

Правила безопасности

При сваривании деталей с помощью технологии TIG нужно соблюдать технику безопасности:

1. Голова должны быть защищена маской со смотровым стеклом.
2. На руки надевается войлочные или спилковые перчатки.
3. Тело должно быть защищено костюмом с высокой теплостойкостью.
4. Баллон с аргоном нужно размещать на расстоянии 5 м от источника питания, чтобы предотвратить возгорание.
5. Проверять работу основных приборов перед их эксплуатацией.

ГОСТ 12.4.250-2013 Одежда специальная для защиты от искр и брызг расплавленного металла

1 файл   1.40 MB

В ГОСТ 12.4.250 указаны параметры спецодежды для сварщиков и основные правила безопасности при сваривании

Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ

Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ могут быть, как очень простыми, так и очень сложными с различными функциями. Самый простой блок управления позволяет регулировать только ток сварки. В то время как расход защитного газа настраивается регулятором, вмонтированном в горелку ТИГ. Современные блоки управления позволяют включать защитный газ до зажигания дуги и продолжать его подачу некоторое время после выключение тока сварки. Последнее обеспечивает защиту вольфрамового электрода и остывающей сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха. Блоки управления установками для сварки ТИГ могут также обеспечивать контроль нарастания и снижения тока сварки, а также импульсный режим сварки (пульсацию тока). Регулирование времени плавного нарастания тока до номинального уровня при зажигании дуги предохраняет вольфрамовый электрод от разрушения и попадания частичек вольфрама в сварной шов. Регулирование времени плавного снижения тока при окончании сварки предотвращает образование кратера и пористости.

При импульсном режиме сварки устанавливаются два уровня тока: ток импульса и ток базы. Значение тока базы выбирается из условия поддержания горения дуги. Плавление основного металла осуществляется током импульса, в то время как во время паузы сварочная ванна остывает (вплоть до полной кристаллизации в зависимости от параметров импульсного режима). Длительности импульса и паузы могут регулироваться.

При импульсной сварке шов выглядит, как ряд наложенных друг на друга сварных точек, причем степень их перекрытия зависит от скорости сварки.

Особенности

Если перевести на русский язык наименование режима, дающего аббревиатуру TIG, то получится «вольфрам с инертным газом». Разберем подробнее назначение каждого элемента в сварочном процессе. Проплавление металла осуществляется под воздействием электрической дуги, которая создается между двумя электродами под высоким напряжением. Роль одного электрода играет свариваемая деталь, а другого – специальный вольфрамовый стержень, которым управляет сварщик.

Вольфрамовый электрод плавится при температуре 4000°C градусов. Этот показатель существенно выше, чем у других металлов и сплавов, поэтому таким электродом можно вести сварку практически любых типов сталей. Для получения точного и аккуратного шва следует периодически затачивать электрод. Вольфрамовый стержень закреплен в цанге горелки, а незадействованная часть уложена в специальный колпак, предотвращающий замыкание.

Горелка сварочного аппарата устроена таким образом, что в середине сопла размещен электрод, а газ при этом подается по кругу. Так как в качестве защитного газа выступает аргон, то подобный способ сварки называют аргонодуговым. Идея защиты инертным газом заключается в вытеснении кислорода. Если он проникнет в сварную ванну, то в результате химических реакций начнет выделяться водород, что приведет к появлению множества трещин при кристаллизации металла. Для каждого сплава определяется свой режим сварки, характеризующийся определенным количеством газа и значением напряжения на электродах.

Тип сварки TIG получил широкое распространение. Благодаря тому, что температура дуги достаточно высокая, имеется возможность ведения работ с углеродистой сталью, а также с цветными металлами и их сплавами. Сварку ТИГ применяют при обработке чугунных, медных и алюминиевых изделий, но основное свое преимущество она показывает при сварке нержавеющей стали. Нержавейку можно сваривать и инверторами MMA, однако именно при ведении аргонодуговой сварки получается аккуратный и точный шов, который не следует впоследствии очищать от шлаков.

Проволока для присадки должна быть выполнена из того же материала, что и свариваемые элементы. ТИГ сварка позволяет сваривать алюминий. Если нет защитного газа, то расплавленный алюминий быстро окисляется. В среде аргона характерная пленочка окисла не образуется, и кромки равномерно расплавляются.

Сварка TIG чаще всего применяется в следующих работах и отраслях:

• машиностроение;
• работа с пищевой сталью, производство посуды;
• производство емкостей для хранения химически агрессивных веществ;
• ремонт автомобилей.

Как и любой другой вид сварки, аргонодуговой предъявляет ряд требований и обладает определенными особенностями. О них должен знать каждый сварщик, так как в противном случае невозможно будет гарантировать качественного результата.

Свариваемые детали, в частности поверхности кромок, необходимо очистить от посторонних элементов и обезжирить.
Вольфрамовый электрод подключается к отрицательной клемме инвертора.
Для сварки алюминия необходимо оборудование, работающее в режиме AC (переменный ток).
Необходимо правильно рассчитать сварной ток, исходя из условий работы. В частности, на выбор его значения влияет диаметр электрода. Чрезмерно большой ток приведет к плавлению электрода, что нежелательно.
При отсутствии должного опыта рекомендуется формировать дугу небольшого размера.
Перед сваркой необходимо провести подготовку горелки

Вольфрамовый электрод должен выступать из цанги на 3-5 мм.
Необходимо обратить внимание на равномерное распределение газа по сечению сопла горелки.

Технологический процесс

Несмотря на то, что аргонодуговая TIG сварка требует навыка и профессиональных знаний, ее можно выполнить своими руками. Перед этим необходимо разобраться, что такое сварка ТИГ в принципе, какое необходимо оборудование, последовательность действий.

Этапы сборки сварочного аппарата:

1. Соединение осциллятора с инвертором.
2. Прикрепление к клемме со знаком плюс провода, отвечающего за массу.
3. Прикрепление к клемме со знаком минус провода, соединенного с горелкой.
4. Закрепление горелки на рукав, через который проходит газ.
5. Подготовка баллона с аргоном. Накрутка редуктора.
6. Закрепление на редукторе рукава, подающего газ.
7. Подключение инвертора к сети 220 В. Осциллятор питается от блока 6 В.

Аргонодуговая сварка своими руками в ручном режиме имеет следующий алгоритм:

1. Очистка поверхности, где будет производиться сварка.
2. Подготовка горелки к работе.
3. Подача аргона.
4. Розжиг дуги.
5. Начало сварки.

Для очистки можно использовать способы механический или химический. Заканчивать очистку надо обезжириванием. Газ следует подавать на несколько секунд раньше, чем подключать к сети источник питания. Это обеспечит появление защитного слоя.

Важно! Чтобы была создана малая сварочная дуга, электрод должен располагаться на расстоянии минимум в 2 мм от свариваемой поверхности. После разжигания дуги можно приступать к сварочному процессу

Горелкой, находящейся в левой руке, сварщик ведет дугу вдоль шва, а правой двигает проволоку навстречу перемещению горелки. Электрод и проволока должны составлять угол примерно 90°. Недопустима резкая подача проволоки, поскольку это может привести к брызгам раскаленного металла и образованию неровного шва

После разжигания дуги можно приступать к сварочному процессу. Горелкой, находящейся в левой руке, сварщик ведет дугу вдоль шва, а правой двигает проволоку навстречу перемещению горелки. Электрод и проволока должны составлять угол примерно 90°. Недопустима резкая подача проволоки, поскольку это может привести к брызгам раскаленного металла и образованию неровного шва.

Аргонодуговая сварка TIG — что это?

Аббревиатура, используемая для обозначения данного вида сваривания металлических элементов, имеет перевод с английского как «вольфрам и инертный газ». Это отражает суть сварочного процесса — электрическая дуга горит в среде инертного газа.

Основным элементом является вольфрамовый электрод. Его температура плавления немногим меньше 4000°C. Благодаря этому возможна работа практически со всеми видами стали. Электрод является не плавящимся, а лишь требует периодической заточки для точной и аккуратной работы ведения шва. Вольфрамовый элемент помещается в специальную цангу и фиксируется в горелке. Лишняя длина электрода, незадействованная в процессе выполнения шва, находится в специальном колпаке, для предотвращения замыканий об массу.

На конце горелки имеется керамическое сопло, по центру которого расположен электрод, а по окружности подается инертный газ. Роль последнего выполняет аргон. Без его участия в сварочную ванну попадает окружающий воздух и это приводит к выделению водорода и пористости шва при кристаллизации затвердевающего металла. Подобные явления можно увидеть на видео в интернете. Кнопка на горелке запускает подачу газа и напряжения.

Зажженная дуга начинает плавить кромки свариваемого металла. Если две части изделия расположены вплотную друг к другу, то для получения герметичного шва достаточно только этого металла. Если между пластинами имеется зазор, или требуется крепкий шов для сопротивления на разрыв и излом, то дополнительно используется присадочная проволока. Она подается в зону плавления свободной рукой сварщика.

Принцип аргонно дуговой сварки MIG и TIG

Прежде, чем рассматривать принцип аргонодуговой сварки, стоит разобраться. Необходимо понять как работает аргонная сварка. Чтобы соединить металлические детали, их необходимо разогреть в месте стыка. Для расплавления металла используется сварочная дуга. Горение дуги и расплавление металла невозможно без окисления кислородом, находящегося в воздухе. Этот элемент окисляет сплавы, причем цветные металлы и легированные стали быстрее, чем углеродистый металл. Также в зоне расплавления за счет насыщения водородом, азотом появляются пузырьки, при кристаллизации в шовном валике образуются раковины, свищи и многочисленные поры. Прочность соединений страдает. Ухудшается геометрия сварного соединения. Для того чтобы обеспечить надежную защиту расплавленного металла используются различные газы в чистом виде, а также и в виде смесей.

Какие бывают режимы TIG сварки

Сварку в аргоне выполняется как в автоматическом (ААД), механизированном полуавтоматическом (MIG) и в ручном режиме (TIG). Для данного метода характерно применение как плавящегося электродного металла (проволоки), так и неплавящегося вольфрамового электрода.

От механизированной аргонодуговая сварка плавящимся электродом (MIG) отличается присутствием особенностями розжига дуги. Газ и сварочная проволока и подается через сопло горелки при нажатии специальной клавиши на ее корпусе. Газ подается за 12-25 секунд до подачи питания на клеммы. Для mig  поджег дуги происходит касанием проволоки самого изделия.

Основные особенности

Особенности процесса аргонодуговой сварки следует рассмотреть подробно, у технологии множество режимов, нюансов. Защитная атмосфера защищает ванну расплава. Но для этого необходимо в постоянном режиме подавать газ в рабочую зону под определенным давлением. Сущность аргонодуговой сварки – создание специальной среды, препятствующей окислению присадки и металла при воздействии электродуги с необходимой температурой горения.

Теперь об особенностях аргонодуговой сварки неплавящимся электродом TIG. Рабочим элементом является горелка с соплом, через которое осуществляется подача газовой смеси или чистого Ar. Аргон имеет более высокую плотность чем воздух вследствие чего обеспечивает вытеснение посторонней газовой среды из зоны процесса. Данный газ ионизируется под воздействием электрического разряда и разогрева металла при розжиге. Происходит так называемая термоэлектронная эмиссия. В результате газ образует плазму, в которой происходит уверенное горение дуги. Потенциал ионизации инертных газов очень высокий. Пробить защитную атмосферу способны только высокочастотные токи, образованные специальным устройством — осциллятором.

Методы зажигания дуги.

За счет частотности электродуга способна формироваться без касания электрода о металлическую поверхность (чиркания). В некоторых случаях дугу зажигают и методом качания (чирканья) о поверхность изделия. Тут необходимо высокая квалификация сварщика, так как при замыкании, в металл изделия могут попасть частички вольфрама, образуя тем самым дефект. Также произойдет оплавление самого электрода изменив его геометрию, и ухудшит процесс сварки. Мощность дуги снизится из-за уменьшения напряжения на дуге. Также измениться и давление самой дуги. В современных аппаратах для предотвращения этого применяется функция Lift Tig (лифт тиг). С ее помощью понижается сила сварочного тока в стадии зажигания дуги. С увеличением зазора между изделием и электродом ток увеличивается до рабочих значений.

Устройство сварочной горелки

Вернемся к устройству сварочной горелки. В центральную часть устанавливается держатель (цанга), в который вставляется электрод с вылетом из сопла в пределах от 2,0 до 5,0 мм. Горелка аппарата, оборудованного осциллятором, имеет на корпусе кнопку для запуска процесса. При ее нажатии происходит продувка газом магистралей, и с небольшой задержкой импульсно подается ток на электрод. Сварочный ток TIG – это высокочастотный или импульсный электроток с частотой от 150 до 500 Гц. Его напряжение весьма верило и колеблется в пределах 2500 – 6000В.

Шов формируется плавлением сварочной проволокой подаваемой в зону сварки из вне и последующей кристаллизацией сварочной ванны. Подбирают присадку, по химическому составу близкую к сплаву. В ряде случаев используется присадка с дополнительными легирующими элементами для придания особых свойств.

Особенности аргонодуговой сварки

Стали, а также большинство цветных металлов и их сплавав, в расплавленном состоянии способны взаимодействовать с газами, содержащимися в воздухе. Это отрицательно сказывается на качестве сварных швов: в них появляются дефекты, ослабляющие соединения. Оптимальное решение этой проблемы — аргонодуговая сварка. Она обозначается аббревиатурой TIG (Tungstren Inert Gas).

Процесс аргонодуговой сварки

Роль защитного газа

Одной из особенностей аргоновой сварки является применение защитного газа (в этом она похожа на полуавтоматическую). Чаще всего для этой цели используется аргон. Являясь инертным газом, он не вступает в реакции с другими веществами, содержащимися в воздухе или металлах. Кроме того, аргон примерно на 35 % тяжелее воздуха, поэтому легко вытесняет его из зоны сварки. В результате расплавленный металл тоже не может вступать в реакции с другими газами (в первую очередь имеются в виду кислород и азот). Таким образом резко уменьшается количество дефектов в швах.

Аргон может заменяться гелием (более дорогой газ). Иногда применяется аргон с примесью кислорода (не более 35 %). Последний приводит к выгоранию примесей в металлах или образованию с ними легких соединений, которые в сварочной ванне перемещаются к поверхности. Такие процессы приводят к предотвращению образования пор.

Защитный газ для аргоновой сварки

Процесс сварки

Для нагревания и плавления металлов применяется электрическая дуга. Она зажигается между вольфрамовым электродом и поверхностью металла. При этом касания электродом соединяемых поверхностей не происходит. Во-первых, таким образом предохраняется от загрязнения вольфрамовый стержень, во-вторых, зажигание дуги за счет возникновения искры в аргоновой среде затруднено, поскольку этот газ обладает высоким потенциалом ионизации. Для этой цели применяется специальный прибор – осциллятор. Он подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, за счет которых ионизируется дуговой промежуток, и после подачи тока зажигается дуга. Защитный газ способствует ее концентрации на ограниченной поверхности. Одновременно аргон надежно защищает сварочную ванну от азотирования и окисления.

Формирование швов

Образование швов при соединении элементов из тонких металлов возможно только за счет расплавления их кромок. Во всех остальных случаях дополнительно используется присадочная проволока. При этом ее химический состав должен соответствовать химическому составу металла в сварочной ванне.

Применение аргонодуговой сварки

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.

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.

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.