Сварка неплавящимся электродом в среде аргона

Аргонодуговая сварка TIG неплавящимся электродом

Сварка в среде аргона обладает большим количеством преимуществ, позволяет получить сварные соединения высочайшего качества и точную глубину проплавления металла, что незаменимо при сварке тонких металлических поверхностей. Её применяют для соединения цветных металлов и легированных сталей, как правило, это неповоротные стыки труб — специально для таких работ разработаны особые конструкции сварочных автоматов, поэтому аргонно-дуговую сварку иногда называют орбитальной.

Современный рынок сварного оборудования предлагает большое количество самых разных брендов. В общем, их можно разделить на две группы аппаратов, в которых используется аргонодуговая сварка плавящимся и неплавящимся электродом. Как правило, аргонодуговая сварка неплавящимся электродом применяется для соединения сплавов на основе титана и алюминия, что касается плавящегося электрода, он используется для сварки алюминия и нержавеющих сталей.

Для аргонодуговой сварки с неплавящимся электродом иногда используют термин TIG или WIG — это англоязычная аббревиатура от словосочетаний Tungsten Inert Gas или Wolfram Inert Gas соответственно. В этом случае в роли неплавящегося электрода выступают стержни из вольфрама, который отличаются тугоплавкостью (температура плавления 3400 ?C), иногда их заменяют графитовые электроды. Особенностью процесса является то, что во время сварки в зону работы нагнетается защитный газ (аргон, гелий или их смеси), что защищает сварочную дугу от воздействия атмосферного воздуха. Если брать в расчет экономические соображения, то аргон предпочтительнее, поскольку значительно дешевле. При аргоновой сварке неплавящимся электродом присадочный материал (прутки, проволока или полосы) обязателен и должен подаваться в зону сварочного процесса поступательными движениями. Стоит отметить, что аргонодуговая сварка tig применяется исключительно на прямой полярности.

К достоинствам аргонно-дуговой сварки можно отнести плавное регулирование сварочного тока, защиту от перегрева, выcoкoe кaчecтвo cвapныx швoв, вoзмoжнocть cвapки в paзличныx плоскостях. Эти достоинства обуславливают её применение в тех областях, где высококачественное соединение металлов является обязательным условием: авиационная, атомная и пищевая промышленность, космонавтика, медицина машиностроение и т.д. К недостаткам можно отнести низкую производительность автоматизированной сварки аргоном, поэтому она встречается не часто, а вот ручная сварка неплавящимся электродом распространена очень широко.

Для сварки алюминия и его сплавов применяется аргонодуговая сварка с обоими видами электродов. И если сварка сплавов особых трудностей не представляет, то чистый алюминий с его высокой активностью и неустойчивостью требует к себе внимательного отношения. Всё дело в том, что его взаимодействие с кислородом приводит к тому, что этот металл мгновенно покрывается оксидной пленкой, температура плавления которой в два с половиной раза превышает температуру плавления чистого металла. По этой причине сварка алюминия — технологически сложная задача: необходимо одновременно разрушить тугоплавкую оксидную пленку и изолировать алюминий от взаимодействия с окружающим воздухом. Всё это решаемо с помощью аргонодуговой сварки с неплавящимся электродом на переменном токе, поэтому аргонодуговой аппарат для сварки алюминия должен обладать бесконтактным поджигом, балансом полярности, продувкой газом как до, так и после сварки. При сварке конструкций из тонких листов можно пользоваться режимом импульсной сварки на постоянном токе.

В процессе сварки алюминия аргоном нет необходимости зачищать кромки от окиси, поскольку импульсный ток разрушает окисную пленку на поверхности металла и оттесняет её в стороны от ванны. Открывшийся чистый серебристый металл, который визуально очень напоминает ртуть, медленно расплавляется под действием температуры.

Для планирования качества сварки алюминия стоит учитывать такой параметр как чистоту аргона, для получения хороших результатов он не должен иметь следов влаги, содержание азота не должно превышать 0,3%, а кислорода — 0,03%. Качественные плотные швы получаются в процессе сварки в защитной смеси, состоящей из 35% аргона и 65% гелия. Тем не менее, даже высококачественный аргон содержит некоторое количество кислорода — этого достаточно для образования пленок окислов на жидком металле. В том случае, если пленки окислов не разрушаются в процессе сварки, они засоряют металл шва. Это может стать причиной несплавления кромок или присадочного металла с основным. Такой проблемы не возникнет, если сварочная ванна, то есть само изделие будет катодом.

Так же стоит учитывать толщину свариваемого металла, поскольку это влияет на процесс сварки. Так, если толщина соединяемых пластин не превышает 3 мм, то перед аргонодуговой сваркой кромки не скашиваются. Если толщина металлических изделий находится в пределах от 3 до 6 мм, то достаточно сделать односторонний скос кромок, общий угол раскрытия должен составлять 60-90°, притупление в стыке — до 1,5 мм. При толщине пластин более 9мм алгоритм подготовительных работ аналогичен предыдущему размерному ряду кромок, единственное, что притупление должно быть до 2,5 мм. Для соединения металлических пластин толщиной до 20 мм перед сваркой необходимо сделать двусторонним скос кромок (угол раскрытия 60-90°, притупление 3 мм) либо рюмкообразную выемку с радиусом закругления 5 мм в одной из кромок (угол раскрытия 40-60°, притупление в стыке 3 мм).

Ещё одной особенность сварки алюминия аргоном является то, что соединение металлических кромок толщиной до 6 мм осуществляется односторонним швом на подкладке. Если толщина превышает 6 мм, то шов делают сначала с одной стороны, затем корень шва вырубается и окончательно заваривается с другой стороны. Если за один проход разделка не заваривается, то сварка осуществляется ещё раз. Идеальным вариантом является полное проплавление шва за первый проход, а второй уже осуществляется с добавлением присадки, что позволяет заполнить разделку и придать шву необходимую прочность.

Обращаем ваше внимание на то, что вся предоставленная на сайте информация, касающаяся комплектации, технических характеристик, цветовых сочетаний, а также цены носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

Аргонодуговая сварка

Дуговая сварка, при которой в качестве защитного газа используется аргон. Применяют аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым и плавящимся электродами. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом может быть ручной и автоматической. Сварка возможна без подачи и с подачей присадочной проволоки. Этот процесс предназначен главным образом для металлов толщиной менее 3—4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой полярности. Сварку алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе. При прямой полярности (плюс на изделии, минус на электроде) лучше условия термоэлектронной эмиссии, выше стойкость вольфрамового электрода и допускаемый предельный ток. Допускаемый ток при использовании вольфрамового электрода диаметром 3 мм составляет ориентировочно при прямой полярности 140″—280 А, обратной — только 2—4 А, при переменном токе — промежуточное значение lit—16 А. Дуга на прямой полярности легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10— 15 В в широком диапазоне плотностей тока.

При обратной полярности возрастает напряжение дуги, уменьшается устойчивость ее горения, резко уменьшается стойкость электрода, повышаются его нагрев и расход. Эти особенности дуги обратной полярности делают ее непригодной для непосредственного применения в сварочном процессе. Однако дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при ее действии с поверхности свариваемого металла удаляются окислы и загрязнения. Это явление объясняется тем, что при обратной полярности поверхность металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые, перемещаясь под действием электрического поля от плюса (электрод) к минусу (изделие), разрушают окисные пленки на свариваемом металле, а выходящие с катода (поверхности изделия) электроны способствуют удалению разрушенных окисных пленок. Этот процесс удаления окислов называется катодным распылением. Указанное свойство дуги обратной полярности используют при сварке Al, Mg, Be и их сплавов, имеющих прочные окисные пленки. Но так как при постоянном токе обратной полярности стойкость вольфрамового электрода низка, то для этой цели используют переменный ток. При этом удаление пленки, т. е. катодное распыление, происходит, когда свариваемое изделие является катодом. Таким образом, при сварке неплавящимся электродом на переменном токе в определенной степени реализуются преимущества дуги прямой и обратной полярности, т. е. при этом обеспечивается и устойчивость электрода и разрушение окисных пленок. Простейшие электрические и газовые схемы для аргонодуговой сварки приведены на рис. 60, с, б.

Технология аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом. Характерная циклограмма процесса аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом. На циклограмме показано изменение основных параметров процесса ручной сварки: сварочного тока /св, напряжения дуги f/a, скорости подачи присадочной проволоки, скорости сварки, расхода аргона Qr и дополнительного параметра — напряжения осциллятора в течение цикла сварки t. Газ подают за 10—15 с до начала горения дуги, давление газа составляет (1,1—1,3) «105? Па, средний расход газа для защиты зоны сварки — 10—15 л/мин, для обратной стороны шва — 30—50% от основного расхода. Дуга возбуждается замыканием электрода и металла угольным стержнем или кратковременным разрядом высокой частоты и напряжения с помощью осциллятора. Ручную сварку выполняют наклонной горелкой углом вперед, угол наклона к поверхности изделия составляет 70—80°. Присадочную проволоку подают под углом 10— 15° (рис. 62). По окончании сварки дугу постепенно обрывают для заварки кратера, при ручной сварке — ее постепенным растяжением, при автоматической — специальным устройством заварки кратера, обеспечивающим постепенное уменьшение сварочного тока. Для защиты охлаждающегося металла подачу газа прекращают через 10—15 с после выключения тока. Примерный режим ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом стыкового соединения из высоколегированной стали толщиной 3 мм: диаметр вольфрамового электрода 3—4 мм, диаметр присадочной проволоки 1,6— 2 мм, сварочный ток 120—160 А, напряжение на дуге 12— 16 В, расход аргона 6—7 л/мин. Аргонодуговой сваркой выполняют швы стыковых, тавровых и угловых соединений. При толщине листа до 2,5 мм целесообразно сваривать с отбортовкой кромок, при малой величине зазора (0,1—0,5 мм) можно сваривать тонколистовой металл толщиной от 0,4 до 4 мм без разделки кромок. Допустимый зазор тем меньше, чем меньше толщина свариваемого материала. Листы толщиной более 4 мм сваривают встык с разделкой, при этом допустимый зазор должен быть не более 1,0 мм. Разработано несколько разновидностей, аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, основанных на увеличении проплавляющей способности дуги за счет увеличения интенсивности теплового и силового воздействия дуги на свариваемый металл. К этим разновидностям относятся: сварка погруженной дугой, с применением флюса, при повышенном давлении защитной атмосферы, импульсно-дуговая, плазменная сварка. Сварка погруженной дугой. С увеличением диаметра электрода и силы тока увеличиваются давление дуги и удельное количество вводимой теплоты. Под давлением дуги происходит оттеснение под электродом жидкого металла. Дуга при этом погружается в сварочную ванну, а поддержание заданного напряжения (длины дуги) достигается опусканием электрода ниже поверхности свариваемого металла.

Глубина проплавления достигает 10— 12 мм и выше, расход аргона в сопло горелки составляет 15—20 л/мин, в приставку для защиты остывающего шва 15—30 л/мин и на обратную сторону шва 6—10 л/мин. Сварка с применением флюса. Нанесение на поверхность свариваемого металла слоя флюса не большой толщины (0,2—0,5 мм), состоящего из соединений фтора, хлора и некоторых окислов, способствует повышению сосредоточенности теплового потока в пятне нагрева и увеличению проплавляющей способности дуги. При этом благодаря концентрации тепловой энергии повышается эффективность проплавления и снижаются затраты погонной энергии при сварке. Сварка при повышенном давлении защитной атмосферы. Мощность дуги возрастает с увеличением давления защитной атмосферы при неизменном токе и длине дуги. Дуга при этом сжимается, благодаря чему увеличивается ее проплавляющая способность примерно на 25—60%. Этот способ можно использовать при сварке в камерах с контролируемой атмосферой. Импульсно-дуговая сварка вольфрамовым электродом заключается в применении в качестве источника теплоты импульсной (пульсирующей) дуги с целью концентрации во времени теплового и силового воздействия дуги на основной и электродный металл. При стесненном теплоотводе полнее используется теплота на расплавление основного металла, чем при сварке постоянной дугой. Дуга пульсирует с заданным соотношением импульса и паузы.

Сплошной шов получается расплавлением отдельных точек с определенным перекрытием. Повторные возбуждения и устойчивость дуги обеспечиваются благодаря горению маломощной дежурной дуги (10—15% от силы тока в импульсе). Наряду с силой тока, напряжением, скоростью сварки к основным параметрам импульсно-дуговой сварки относятся длительность импульса и паузы, длительность цикла сварки t=tCB+tn и шаг точек где vcb — скорость сварки. Отношение называется жесткостью режима. Жесткость режима при заданной энергии импульса и длительности цикла характеризует проплавляющую способность дуги. Изменяя параметры режима импульсно-дуговой сварки, можно в широких пределах изменять кристаллизацию металла и таким образом влиять на свойства сварных соединений. Технологические преимущества сварки импульсной дугой вольфрамовым электродом в наибольшей степени проявляются при сварке тонколистовых материалов: практически отсутствуют дефекты формирования шва, провисание и подрезы, улучшаются условия формирования шва в различных пространственных положениях, снижаются требования к квалификации сварщика при ручной сварке. Так как для сварки металла определенной толщины требуется значительно меньшая погонная энергия, существенно уменьшаются деформации и прожоги тонколистовых материалов. Таким образом, импульсно-дуговая сварка вольфрамовым электродом предназначена главным образом для регулирования проплавления основного металла и формирования шва при сварке тонколистового металла. Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Область применения этого вида — сварка цветных металлов (А1, Mg, Си, Ti и их сплавов) и легированных сталей. Сварка происходит с капельным и струйным переносом, С увеличением тока капельный перенос металла электрода сменяется струйным и глубина проплавления увеличивается. Критическая величина тока, при которой капельный перенос сменяется струйным, составляет: при сварке сталей — от 60 до 120 А на 1 мм2 сечения электродной проволоки, при сварке алюминия — 70 А. Например, для проволоки марки Св-12Х18Н9Т разных диаметров при горении дуги в среде аргона критический ток имеет следующие значения: диаметр электрода, мм 1,0 2,0 3,0 критический ток, А , ISO 280 350 При аргонодуговой сварке плавящимся электродом предъявляются более жесткие требования к сборке, чем при сварке вольфрамовым электродом, перед сваркой необходима тщательная очистка кромок свариваемых материалов и проволоки.

Материалы

TIG (Tungsten Inert Gas) — ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа, когда присадочный пруток и горелка находятся в руках сварщика. Поскольку чаще всего в качестве материала для неплавящихся электродов используется вольфрам, в немецкоязычной литературе используют сокращение WIG (Wolfram Inert Gas — сварка вольфрамовым электродом в инертном газе); иногда встречается обозначение GTAW (Gas Tungsten Arc Wolfram — дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов). Может осуществляться с ручной или автоматической подачей присадочной проволоки или без нее. Так как наиболее распространено применение в качестве защитного газа аргона, за этим методом закрепилось название «аргонодуговая сварка». Следует, однако, заметить, что такое наименование не совсем правильно, потому что при сварке методом TIG в качестве защитного газа могут использоваться также гелий, азот или газовые смести; коме того, сварка с использованием аргона в качестве защитного газа может вестись и с применением плавящегося электрода. При описании оборудования для сварки методом TIG упоминание самого метода сварки обычно дополняют упоминанием рода сварочного тока: DC (Direct Current) — постоянный ток (модели Гудвилл™ TIG-315 Digital, Гудвилл™ TIG-400 Digital, Гудвилл™ TIG-500 Digital) или AC/DC (Alternating Current/Direct Current) — переменный ток/постоянный ток (модели Гудвилл™ TIG-315P AC/DC, Гудвилл™ TIG-500P AC/DC).

Процесс, в ходе которого осуществляется аргонодуговая сварка, основан на возникновении дуги между неплавящимся вольфрамовым электродом и свариваемым изделием. Электрод помещен в токопроводящем устройстве горелки и окружен керамическим соплом. Под воздействием электрической дуги происходит расплавление свариваемых кромок. Аргон нагнетается по токоведущему устройству и под его давлением вытесняется кислород, при этом сама сварочная ванна остаётся защищенной от окисления и азотирования. Благодаря тому, что электрическая дуга сжата и сконцентрирована на малой поверхности в зоне плавления достигается очень высокая температура (4000. 6000°C). Подаваемый в зону дуги присадочный материал в электрическую цепь не включается. Полученный шов является единым целым со свариваемыми деталями, что гарантирует высокий уровень прочности, герметичности и долговечность изделия. В ряде случаев при сварке алюминия и нержавеющих сталей применяется аргонодуговая сварка с использованием плавящихся электродов. При сварке неплавящимся электродом зажигание дуги не происходит путем касания к изделию. Аргон имеет высокий потенциал ионизации, что сильно усложняет ионизацию дугового промежутка за счет возникновения искры между электродом и изделием. Кроме того, при касании вольфрамовый электрод загрязняется и начинает интенсивно оплавляться. Поэтому при таком способе сварки для зажигания дуги необходимо наличие у источника питания специального устройства – осциллятора. Через осциллятор идет передача на электрод высокочастотных высоковольтных импульсов, ионизирующих дуговой промежуток и обеспечивающих после включения тока зажигание дуги. В случае, если сварка аргоном ведется на постоянном токе, количество тепла на катоде и аноде неравномерно. Так, например, при силе тока до 300А на аноде выделяется до 70% тепла, а на катоде только 30%. Учитывая этот фактор, для достижения максимального эффекта проплавления при минимальном разогреве электрода, почти всегда применяется прямая полярность. Для более активной защиты металла и устранения пористости, иногда, используется аргон с добавкой кислорода. Чистый аргон не обеспечивает полной защиты от влаги, загрязнений и различных включений. А, химическая реакция кислорода с вредными примесями приводит к их выгоранию либо превращению во всплывающие на поверхности сварочной ванны соединения, что и предотвращает пористость.

Благодаря появлению сварки в среде аргона стала возможна тонкая работа с металлом и изготовление изделий, отвечающих высоким эстетическим запросам. Данный способ не требует применения электродных покрытий и флюсов, а также гарантирует высокое качество сформированных швов, не требующих зачистки от шлаков. Такой вид сварки стал большим плюсом в сфере резки металла, значительно ускорив процесс и предохраняя кромки разреза от возникновения нитридных, оксидных и других пленок. Немаловажно, что во время резки аргоном отходы выдуваются аргоновой струёй. Общепризнанно, что сварка аргоном относится к самым чистым и качественным видам сварки, с минимальным выделением сварочных аэрозолей. Аргонодуговая сварка возможна на малых токах, что положительно отражается на повышении производительности труда при операциях с тонколистовыми металлами (от 0,5 мм). Кроме того, существует возможность не только проводить сваривание плохо поддающихся сварке металлов, но и осуществлять наплавку, т.е. восстановление утраченного объема изношенных деталей.

Особенности и преимущества аргонодуговой сварки:

Уникальные возможности аргонодуговой сварки позволили найти ей широкое применение там, где должен быть исключён контакт кислорода, углекислого газа, азота и влаги воздуха с расплавленным металлом сварочной ванны. Любая аргонодуговая сварка, гарантирует создание надежного и долговечного соединения. TIG сварка отличается от обычной сварки целым рядом преимуществ:

1. Высокое качество швов, практически невидимых и почти без флюсов и шлаков;
2. Возможность использования без присадок (при небольшой толщине шва);
3. Точное выдерживание глубины проплавления, что имеет большое значение при проведении работ с односторонним доступом к поверхности;
4. Возможность работать с неповоротными конструкциями (трубами, коробами и другими);
5. Применением неплавящихся вольфрамовых электродов;
6. Аргонодуговая сварка также позволяет увеличить срок эксплуатации готового изделия.

Использование аргонодуговой сварки

Для достижения максимального эффекта от аргонодуговой сварки, цена которой всегда оправдывает ее высокое качество, необходимо наличие профессиональных навыков у сварщиков и специального дорогостоящего оборудования. Только в этом случае гарантируются точность соблюдения технологии и успешный сварочный процесс. Кроме того, TIG сварка, требует использования качественных материалов (присадочный пруток, вольфрамовые электроды), что позволяет нам добиться высокой прочности и долговечности соединения.

Область применения аргонодуговой сварки в настоящее время довольно широка и применяется как в быту, так и в промышленности – везде, где предъявляются высокие требования к качеству сварных швов. С развитием автомобилестроения остро встал вопрос надёжного соединения алюминия, титана, латуни, меди, нержавейки и пр., ответом, на который стала сварка аргоном, отвечающая всем предъявляемым требованиям. Таким образом, свариваются радиаторы, блоки, литые диски, кондиционеры, узлы кузова и ещё многое другое. При этом аргонодуговая сварка позволяет решить многие проблемы, связанные с ремонтом данных деталей автомобиля и избежать очередной покупки. Не менее широко используется сварка в среде аргона для соединения металлов плохо поддающихся сварке, тонкостенных изделий и резки толстых листов из тугоплавких металлов.

В этом плане аргонодуговая сварка стала настоящим технологическим прорывом в сфере металлообработки. В основном сварка аргоном используется для сваривания сплавов на основе алюминия и нержавеющих сталей, где особую важность имеет неразрывность шва. Швы и наложения представляют с деталью после сварки одно целое. А ведь «аргоном» можно варить и алюминий, и нержавейку, и сталь, и медь, и чугун, и многие другие металлы и сплавы. Данный вид сварки нашел широкое применение в ядерной, химической, авиационной и пищевой промышленности.

Аргонодуговая сварка. Сущность и технология сварки в среде аргона

Содержание

1. Схема процесса аргонодуговой сварки
2. Марки аргона, используемые при сварке
3. Схема поста механизированной аргонодуговой сварки
4. Схема ручной аргонодуговая сварки
   • Схема сварки постоянным током
   • Схема сварки переменным током
5. Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки
6. Особенности сварки в среде аргона
7. Техника ручной аргонодуговой сварки
8. Область применения аргонодуговой сварки
9. Видео: аргонодуговая сварка

Схема процесса аргонодуговой сварки

Аргон является одним из основных газов, применяемых при сварке металлов для защиты зоны сварки от вредного воздействия окружающей среды. Сварка в среде аргона в технической литературе получила название аргонодуговая сварка. В разговорном языке также встречаются такие термины как: сварка в аргоне, сварка аргоном, аргоновая сварка, аргонная сварка и др.

Сварка в среде аргона может осуществляться как плавящимся, так и неплавящимся электродом. В качестве неплавящегося электрода используется вольфрамовый, угольный или графитовый электрод. Сущность процесса сварки в среде аргона показана на рисунке.

1 — электрод; 2 — присадочный пруток; 3 — изделие; 4 — сварной шов; 5 — электрическая дуга; 6 — поток защитного газа; 7 — сварочная горелка; 8 — воздух.

Марки аргона, ипользуемые при сварке

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

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.

Схема ручной аргонодуговой сварки

Ручная дуговая сварка в среде аргона может выполняться постоянным и переменным током. Схемы сварки постоянным и переменным током показаны на рисунках:

Схема ручной сварки постоянным током

1 — сварочная горелка; 2 — баллон с защитным газом (аргоном); 3 — реостат; 4 — генератор; 5 — сварной шов.

Схема ручной сварки переменным током

1 — баллон с защитным газом (аргоном); 2 — сварочная горелка; 3 — сварной шов; 4 — осциллятор; 5 — трансформатор с регулятором.

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки

В общем случае, рекомендовать применение какого-либо одного газа для сварки (аргона, гелия, азота или др.) нельзя. Применение того или иного газа зависит от технологии сварки конкретного металла или сплава, или исходя из технико-экономических показателей. Но в целом, аргонодуговая сварка обладает рядом преимуществ по сравнению со сваркой в среде других газов:

1. Аргон, так же как и гелий, относится к инертным газам, которые не взаимодействуют ни с какими металлами и другими газами и не растворяются в расплавленном металле.

2. Аргон тяжелее воздуха и поэтому надёжно защищает зону сварки, вытесняя из неё воздух. Дуга в среде аргона обладает высокой стабильностью.

3. Аргон — это достаточно распространённый газ, по сравнению с другими инертными газами, в частности, с гелием. Его содержание в воздухе составляет около 0,9%, в связи с этим аргон является самым дешёвым из инертных газов.

4. Ещё одно преимущество аргона (над гелием) в том, что расход аргона на 30-35% меньше расхода гелия (при прочих равных условиях) из-за того, что аргон в 10 раз тяжелее гелия.

Благодаря своим преимуществам, сварка в среде аргона получила достаточно большое распространение при сварке различных материалов. Но у аргонодуговой сварки есть и недостатки. Ручная сварка в среде аргона затруднена. При ручной аргонодуговой сварке не рекомендуется выполнять колебательные движения электродом из-за возможного нарушения защиты зоны сварки. В связи с этим производительность ручной сварки в среде аргона оказывается невелика. А сварку автоматическую не во всех случаях возможно применить.

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.

Техника ручной аргонодуговой сварки

При ручной аргонодуговой сварке вольфрамовый электрод с одной стороны затачивают на конус. Длина заточки составляет два-три диаметра электрода.

Электрическая дуга зажигается на специальной угольной пластине. Не рекомендуется зажигать дугу на основном металле из-за возможности загрязнения и оплавления конца электрода.

Для возбуждения дуги можно применить источник питания с повышенным напряжением холостого хода или дополнительный источник питания с высоким напряжением (осциллятор), т.к. потенциал возбуждения и ионизация инертных газов значительно выше, чем кислорода, азота и паров металла. Дуговой разряд инертных газов отличается высокой стабильностью.

Для защиты металла шва от окисления со стороны корня, с обратной стороны, рекомендуется обеспечивать поддувание защитных газов. При сварке трубопроводов защитный газ продувают внутри трубы.

Ручную дуговую сварку, как мы уже говорили выше по тексту, выполняют без резких, колебательных движений электрода из-за возможного нарушения газовой защиты. Сварочную горелку располагают под углом 75-80° к свариваемому изделию (см. рисунок слева). Присадочную проволоку располагают под углом 90° относительно оси мундштука горелки. Пи этом угол между сварным изделием и проволокой составляет 15-20°. Сварку выполняют «углом вперёд».

Область применения сварки с аргонной защитой

Сварку в среде аргона можно использовать для сваривания различных материалов. Её можно применять для сварки сталей (углеродистых и легированных), для сварки цветных металлов (меди, алюминия, титана, никеля и их сплавов), для сварки трубопроводов. Аргонодуговой сваркой можно выполнять все виды сварных соединений: стыковые, тавровые, нахлёсточные, угловые.

Сварка в аргоне может успешно применяться как при сварке мелких деталей, так и при сварке крупногабаритных изделий и в бытовых условиях и на производстве и при проведении строительно-монтажных работ.

В некоторых случаях, употребление смеси газов вместо технически чистого аргона повышает устойчивость горения сварочной дуги, уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование сварного шва, увеличивает глубину проплавления, а также воздействует на перенос металла и увеличивает производительность сварки.

Видео: аргонодуговая сварка

Видео об аргонодуговой сварке от профессиональных сварщиков в двух частях. Видеоролик переведён и озвучен объединением экспертов SVARMA.RU:

Аргонодуговая сварка WIG/TIG

Для обозначения аргонодуговой сварки могут применяться следующие названия:

• РАД – ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом,
• ААД – автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом,
• ААДП – автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом.

Для обозначения аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом:

• TIG – Tungsten Inert Gas (Welding) – сварка вольфрамом в среде инертных газов
• GTAW – Gas Tungsten Arc Welding – газовая дуговая сварка вольфрамом

Общие характеристики аргонодуговой сварки

Аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например для проволоки диаметром d = 1,6 мм I_св = 120–240А. При силе тока I_св больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около I_св ≈ 100А.

Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

Рисунок. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, схема процесса

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонной сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор».

Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

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

Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3–5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.

Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объем ее применения относительно невелик.

Недостатки аргонодуговой сварки

Недостатками аргонодуговой сварки являются невысокая производительность при использовании ручного варианта. Применение же автоматической сварки не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов.

Аргонодуговая сварка

Аргонодуговая сварка относится к одному из самых востребованных способов соединения цветных (реже – черных) металлов. Чаще всего она используется для алюминиевых и титановых сплавов.

Аргон, который в данном случае является рабочей средой для сварки, относится к группе инертных газов. Он не токсичен и не взрывоопасен.

Особенности

Технология сочетает в себе определенные принципы как дуговой, так и газовой сварки. Использование аргона связано с тем, что в воздушной среде в присутствии кислорода начинается активное окисление (горение) алюминия и цветных металлов, в том числе и тех, что входят в состав легированных сталей. Вследствие этого в швах при сварке образуются пузырьки, и соединение становится непрочным.

Инертный аргон позволяет изолировать обрабатываемые металлы от кислорода воздуха, вытесняя его благодаря своему большему весу. Подача газа в рабочую зону должна начинаться за 20 секунд до начала сварки, а прекращаться – примерно через 10 секунд после ее окончания.

Аргон является инертным газом, поэтому не вступает в химическую реакцию с обрабатываемыми поверхностями. Однако следует учесть, что при проведении сварки на обратной полярности такая среда превращается в электропроводную плазму.

Работы могут проводиться как в ручном, так и в автоматическом режимах. При аргонодуговой сварке может использоваться плавящийся или вольфрамовый электрод. Материал и диаметр выбираются в зависимости от вида работ.

Аргонодуговая сварка может производиться в одном из следующих режимов:

• ручном, с неплавящимся электродом (РАД);
• автоматическом, с вольфрамовым (ААД) или плавящимся электродом (ААДП).

К недостаткам аргонодуговой сварки относятся:

Использование инертного газа при сварке позволяет получить высокое качество шва при оптимальной глубине провара. Наибольшее распространение получила технология, использующая вольфрамовый электрод.

Технология аргонодуговой сварки с неплавящимся электродом

Она является наиболее распространенной при работе с цветными металлами и легированными марками стали.

Основной рабочий элемент при аргонодуговой сварке – это вольфрамовый электрод. Во время технологической операции его размещают так, чтобы он выступал за край горелки на 2–5 мм.

Специальный держатель позволяет использовать в сварке электроды различного диаметра. Керамическое сопло, надевающееся на основной элемент, подает инертный аргон в рабочую зону. В качестве расходного материала используется присадочная проволока, имеющая тот же состав, что и свариваемые поверхности, и не входящая в электрическую цепь дуги.

Второе название ручной аргонодуговой сварки с вольфрамовым электродом – TIG-технология.

К ее преимуществам относятся:

• точный шов;
• отсутствие брызг металла при работе;
• регулирование параметров дуги;
• возможность сварки тонкостенных конструкций.

Недостатками TIG-технологии являются:

В аргонодуговой сварке могут использоваться как чистые вольфрамовые электроды, так и покрытые легирующим слоем из окислов редкоземельных металлов. Нормативным документом для обоих видов является ГОСТ 23949-80.

Порядок выполнения аргонодуговой сварки

Перед началом сварки с поверхностей удаляются загрязнения, масляные пятна, окислившийся верхний слой. Для этого можно использовать механический и/или химический способ очищения.

Горелка, оснащенная кнопкой подачи аргона и включения тока, должна находиться в правой руке сварщика. В левую берется присадочная проволока. Сначала сварщик подает аргон, а через 20 секунд включает ток. Сила последнего регулируется в зависимости от обрабатываемого металла. Горелку при сварке следует устанавливать на расстоянии около 2 мм от поверхности.

Электрическая дуга, образующаяся между электродом и металлом, расплавляет присадочную проволоку и края деталей. Благодаря этому при аргонодуговой сварке обеспечивается прочное соединение и качественный шов.

При выполнении работ следует обратить внимание на следующее:

• расстояние между концом электрода и обрабатываемой поверхностью должно быть минимальным, чтобы электрическая дуга была короткой. В этом случае металл при сварке будет проплавляться глубже, а шов станет более тонким и аккуратным;
• движение горелки должно быть медленным и плавным, ее поперечные перемещения недопустимы. Присадочная проволока подается так же. От точности движений при сварке зависит качество и внешний вид полученного соединения;
• резкая подача присадочной проволоки приводит к разбрызгиванию металла. Поэтому ее рекомендуется устанавливать перед горелкой, под углом к свариваемой поверхности.

Требования к горелкам РГА, использующимся при аргонодуговой сварке, изложены в ГОСТ 5.917-17. Наиболее востребованы модели 150 и 400. Первая предназначена для работы с током до 200 А, вторая – до 500 А.

Форма сопла горелки РГА может быть:

Сферы применения аргонодуговой сварки

Соединение аргонодуговой сваркой используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокое качество и тонкий шов с гладким профилем. Технология нашла широкое применение в изготовлении фурнитуры, труб для химической промышленности, в авто-, авиа- и машиностроении. Ручная (TIG) сварка часто используется в ремонте транспорта и деталей, а также для устранения небольших трещин.