1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка вольфрамовым электродом без газа

Сварка вольфрамовыми электродами

Область применения сварки вольфрамовыми электродами

Сварка вольфрамовымии электродами обычно целесообразна для соединения металла толщиной 0,1—6 мм. Так же её можно применять и для сварки больших толщин. Сварку вольфрамовыми электродами выполняют без присадки, когда шов формируется за счет расплавления кромок, и с дополнительным присадочным металлом, предварительно уложенным в разделку или подаваемым в зону дуги в виде присадочной проволоки. Угловые и стыковые швы во всех пространственных положениях выполняют вручную, полуавтоматически и автоматически.

Необходимые условия для сварки вольфрамовыми электродами

Для получения качественной сварки, особенно тонколистовых конструкций, следует обеспечивать точную подготовку и сборку кромок прихватками вручную вольфрамовым электродом или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях.

Загрязнение рабочего конца вольфрамового электрода понижает его стойкость (образуется сплав вольфрама с более низкой температурой плавления) и ухудшает качество шва. Поэтому дугу возбуждают без прикосновения к основному металлу или присадочной проволоке, используя осциллятор. При правильном выборе силы сварочного тока рабочий конец электрода расходуется незначительно и долго сохраняет форму заточки.

Качество шва при сварке вольфрамовыми электродами в большой степени определяется надежностью оттеснения от зоны сварки воздуха.

При сварке вольфрамовыми электродами используют такие защитные газы как аргон и углекислота. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и скорости сварки. Поток защитного газа при сварке должен надежно охватывать всю область сварочной ванны, разогретую часть присадочного прутка и электрод. При повышенных скоростях сварки поток защитного газа усиливают, следовательно расход его увеличивается.

Технология сварки вольфрамовым электродом

При соединении встык металла толщиной до 10 мм ручную сварку ведут справа налево. При сварке металла меньшей толщины угол между горелкой и изделием устанавливают равным 60°. При сварке изделий больших толщин применяют правый способ; угол между горелкой и изделием, так же как и при сварке угловых соединений, устанавливают равным 90°. Присадочный пруток при ручной сварке вольфрамовым электродом тонколистового материала вводят не в столб дуги, а несколько сбоку возвратно-поступательными движениями; при сварке металла большей толщины — поступательно-поперечными перемещениями. При сварке многослойных швов отдельные валики рекомендуется выполнять не на всю ширину разделки (многопроходными).

При автоматической и полуавтоматической сварке вольфрамовый электрод располагают перпендикулярно к поверхности изделия. Угол между электродом и присадочной проволокой (обычно диаметром 2—4 мм) должен приближаться к 90°. В большинстве случаев направление сварки выбирают таким, чтобы присадочный пруток находился впереди дуги (подавался в головную часть сварочной ванны).

Дополнительная информация про вольфрамовые электроды:

Как использовать вольфрам для сварки

Из всех существующих видов соединений металлов и сплавов, пожалуй, самым распространенным является сварка. Из множества существующих разновидностей сварки, одной из самых надежных и качественных является аргоновая сварка вольфрамовым электродом. Вольфрамовую сварку проводят так же в среде углекислоты и смеси газов.

Особенности

Сварка с использованием вольфрама очень эффективна. Вольфрам является настолько тугоплавким металлом, что выдерживает температуры, при которых другие металлы плавятся. Поэтому, в отличие от плавящихся электродов, вольфрамовый можно использовать в течение длительного времени для производства большого объема работ.

Такая особенность позволяет изготовить непрерывные сварочные швы большой длины при постоянных параметрах сварки. Так как вольфрамовый электрод не оплавляется, для заполнения сварочной ванны металлом почти всегда используется присадочная проволока.

Еще одной особенностью сварки вольфрамовыми электродами является электрическая схема. При сварке вольфрамом полярность постоянного тока меняют на обратную.

По причине того, что электрод не плавится, зажигать дугу касанием свариваемых деталей не рекомендуется, так как вольфрамовый электрод теряет свои свойства из-за наслоения побочных продуктов, образующихся при сгорании металла.

В этом случае для бесконтактного зажигания дуги используется осциллятор-стабилизатор сварочной дуги (ОССД), работа которого заключается в инвертировании переменного напряжения промышленной частоты в импульсы высокой частоты, необходимые для розжига. Осциллятор должен подключаться к источнику сварочного тока последовательно.

Применение аргона

Для повышения качества сварных швов при сварке вольфрамом используется аргон. Этот инертный газ, будучи тяжелее воздуха, вытесняет его, опускаясь на дно сварочной ванны.

Сам аргон практически нейтрален при взаимодействии с вольфрамом и свариваемым металлом. При горении дуги он препятствует образованию соединений металла с составляющими воздуха.

Для уменьшения пористости шва иногда в аргон добавляется кислород в количестве 2-5% от объема инертного газа. Это помогает защитить металл от загрязнений, влаги и прочих включений, которые попадают в область вольфрамовой сварки.

Кислород способствует повышению температуры дуги в среде аргона. Большинство посторонних неметаллических частиц сгорает еще до твердения присадочного металла в шве или всплывает на его поверхность.

При малой толщине свариваемых деталей допускается сварка вольфрамовым стержнем без применения присадочного материала.

Применение аргоновой сварки и вольфрама наиболее эффективно при использовании сварочных автоматов. При малой длине швов или их разной ориентации использование автоматической сварки неприменимо, а темп ручной сварки очень низок.

Сварка в аргоне происходит при помощи специальной горелки, внутрь которой по специальному шлангу подается инертный газ. При помощи двух кабелей – питающего и управляющего – подается ток на электрод.

Цветная и буквенная маркировка

Электроды из вольфрама различаются по материалу легирующих присадок, применяемых при их изготовлении. Эти добавки увеличивают долговечность электродов. Они же и определяют свойства изделий при их использовании для сварки соответствующих материалов.

Тип вольфрамового электрода определяется по содержанию буквенно-цифровой информации и по цветам маркировки, нанесенной на стержень. Буквенно-цифровая и цветовая маркировки соответствуют друг другу.

Буквенная

Первой буквой идет всегда W. Она указывает на материал, из которого изготовлен электрод – вольфрам. Вторая буква латинского алфавита указывает на тип легирующей добавки:

  • C – оксид церия. Это универсальный вольфрамовый проводник. Его можно применять для сварки постоянным и переменным током. Горение сварочной дуги происходит даже при незначительной величине тока;
  • Z – оксид циркония (наиболее тугоплавкий). Пригоден для сварки переменным током. Крайне важно соблюдать требования к чистоте сварочной ванны. Недопустимо малейшее загрязнение. Сварка отличается стабильной и мощной дугой;
  • L – окись лантана. При использовании вольфрамовых стержней с этой добавкой происходит быстрый и легкий розжиг дуги и стабильное ее горение. Практически устраняется возможность прожига свариваемых деталей. Электроды, в составе которых содержится оксид лантана, наиболее долговечны;
  • T – окись тория. Эта добавка позволяет с высоким качеством сваривать заготовки из коррозионностойкой стали. Сварка при этом должна производиться на постоянном токе. При работе вольфрамовыми электродами с торием предъявляются высокие требования к подготовке свариваемых поверхностей, иначе дуга может «перескакивать» с одного «микровыступа» на другой. Очевидно, что шов будет не проваренным. Из-за высокой радиоактивности тория рабочее место должно быть оборудовано идеальной вентиляцией, иначе пары могут оказать вредное влияние на здоровье;
  • Y – иттрий. Сварка постоянным током с помощью этих вольфрамовых изделий осуществляется при изготовлении наиболее ответственных конструкций, так как подобные электроды являются наиболее устойчивыми к разрушению;
  • P – без добавок. В изделиях с такой маркировкой содержание вольфрама должно быть не ниже 99,5 %. Такие электроды обеспечивают устойчивое горение дуги при использовании переменного тока. Это делает их наиболее востребованными при сварке алюминия в среде аргона.

Чтобы донести более полную информацию о характеристиках вольфрамовых электродов, на стержнях после латинских букв указываются два цифровых значения через дефис. Число в первом показывает процентное содержание присадки, увеличенное в десять раз, во втором – длину стержня в миллиметрах. Например, маркировка WL 15-150 указывает, что в составе вольфрамового стержня, длиной 150 миллиметров, содержится 1,5 % оксида лантана.

Цветовая

Цветовое обозначение применяется для большего удобства при необходимости выбора вольфрамовых прутков. Оно представляет собой окраску концов стержня в один из следующих цветов:

  • зеленый – изделия без присадок, обозначаемые символами WP;
  • серый – вольфрамовый электроды с 2,0 % окиси церия, имеющие обозначение WC 20;
  • черный – изделия, содержащие 1,0 % оксида лантана, обозначаемые WL 10;
  • золотистый – прутки с 1,5 % оксида лантана, на которых проставлено WL 15;
  • синий – стержни с 2,0 % окиси лантана, маркируемые как WL 20;
  • белый – изделия с оксидом циркония с содержанием его 0,8 %. Обозначение таких изделий – WZ 8;
  • желтый – прутки, имеющие в своем составе 1,0 % окиси тория. Их маркировка – WT 10;
  • красный – изделия из вольфрама, изготовленные с добавлением 2,0 % оксида тория, имеющие обозначение WT 20;
  • фиолетовый – прутки с 3,0 % оксида тория и с маркировкой WT 30;
  • оранжевый – стержни, в состав которых включены 4,0 % оксида тория. Обозначение таких электродов – WT 40;
  • темно-синий – электроды с иттрием в соотношении 2,0 % к вольфраму. Их обозначение WY 20;

Таким образом, идентификация нужного вида вольфрамовых электродов упрощается.

Для алюминия

Соединение алюминиевых деталей должно быть легким и прочным. Эти требования возможно выполнить, используя сварку. Но вся проблема в том, что при отличных эксплуатационных качествах, алюминий очень сложно сваривать.

Проблемы при сваривании обусловлены химическими и физическими свойствами металла. На поверхности изделий всегда присутствует алюминиевая окисная пленка, которая имеет температуру плавления более 2000 °C при том, что сам алюминий плавится уже при 650 °C. Это требует от сварщика удаления и прожигания окисной пленки до прогрева алюминия.

Алюминий на воздухе, да еще в разогретом состоянии быстро окисляется, что создает предпосылки для образования тугоплавкой пленки на расплавленном металле.

В результате шов получается неоднородным. Для устранения этого фактора необходимо обеспечить отсутствие доступа воздуха в зону сварки, что и делает аргон при вольфрамовом методе.

Текучесть алюминия в расплавленном состоянии требует применения различных теплоотводящих подкладок. Водород, выходящий из алюминия наружу при разогреве, создает множество пор, приводящих к ослаблению сварочного шва.

Большой коэффициент температурного расширения и возникающая поэтому усадка при остывании приводит к значительной деформации изделия. Высокая теплопроводность материала требует применения тока, который превосходит по значению ток, необходимый для соединения более тугоплавких материалов.

Читать еще:  Электроды по цветным металлам

Для качественного соединения свариваемых деталей с учетом вышеописанных свойств, применение вольфрамового электрода для аргонодуговой сварки алюминия становится наиболее целесообразным. Лучшим решением в этом случае будет применение вольфрамовых стержней без добавок.

Для устранения окисной пленки на поверхности материала необходимо сварку производить непременно током обратной полярности.

Заточка вольфрамовых электродов

Качество сварочных работ, помимо выбора типа электрода и параметров сварочного тока, зависит еще и от правильной заточки стержня. От формы наконечника неплавящегося электрода будет зависеть ширина и глубина зоны проплавления металла.

Форма заточки зависит еще и от применяемого тока и его значения. Требования по заточке в справочной литературе могут различаться, но эти различия существенного влияния на качество вольфрамовой сварки не окажут.

Общая рекомендация по заточке следующая – стержни марок WP, WL необходимо затачивать до состояния полусферы, в то время, как для марки WT достаточно лишь обозначить небольшую выпуклую форму. Остальные типы вольфрамовых электродов затачиваются конусом.

Важным условием правильной заточки является недопустимость ошибок. Не должно быть несимметричной заточки, вызывающей отклонение дуги в сторону от шва, и наличия рисок от заточки, не совпадающих по направлению с осью стержня, что также может вызвать блуждание дуги.

При правильном выборе материалов и обеспечении необходимой среды, с помощью вольфрамовой сварки возможно соединение практически любых металлов и сплавов.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Сварка вольфрамовым электродом является весьма важным видом дуговой сварки, широко применяемым в производстве изделий новой техники из спецсталей, алюминия, магния и различных легких сплавов, тугоплавких металлов и активных металлов с большим сродством к кислороду, металлов малых толщин (менее 1 мм) и т. д. Вольфрам, самый тугоплавкий металл, в настоящее время производится в больших количествах для широкого промышленного применения.

Вольфрам используется в больших количествах как легирующая присадка в высококачественных сталях, как основа многих твердых сплавов, для изготовления нити электрических ламп накаливания и пр. Для дуговой сварки выпускаются вольфрамо-вые стержни диаметром 1—6 мм.

Вольфрам производится методами порошковой металлургии; из РУДЫ получают окисел вольфрама, он восстанавливается в печах в струе водорода; полученный тонкий порошок прессуют, затем длительной проковкой в атмосфере водорода превращают в сплошной металл за счет сварки частиц порошка в одпо целое. Нагретый вольфрам энергично соединяется с кислородом и быстро сгорает. Поэтому вольфрамовый электрод нельзя применять для сварки на воздухе; он применим только в защитных газах, не содержащих кислорода и непрерывно вдуваемых в дугу, — это инертные газы аргон или гелий, или же водород, иногда смеси этих газов. Дуга постоянного тока в аргоне при прямой полярности (минус на вольфрамовом электроде) легко зажигается, горит спокойно и устойчиво; напряжение дуги ниже, чем в воздухе; при этом электрод нагревается мало. Обычное напряжение дуги (10—15 в) поднимается до 25—30 в лишь при больших токах.

На прямой полярности электрод нагревается мало и допустимы высокие плотности тока. Наименьший сварочный ток на нормальной полярности может, быть снижен до 1 а при еще достаточно устойчивом горении дуги. При нормальных режимах сварки на прямой полярности расход вольфрама незначителен и составляет в среднем всего несколько граммов за час работы.

Ввиду разницы в свойствах и размерах вольфрамового стержня и свариваемого изделия дуга отличается ярко выраженной асимметрией; ее вид и свойства резко меняются при обратной полярности (плюс на вольфрамовом электроде). Возрастает напряжение дуги, уменьшается ее устойчивость, значительно усиливается нагрев и увеличивается расход вольфрамового электрода, уменьшается глубина проплавления основного металла. Дуга оказывает особое весьма важное технологически очищающее действие, которое состоит в том, что с поверхности основного металла в зоне сварки удаляются окислы и загрязнения. Это позволяет сваривать без применения флюсов алюминий, магний и их сплавы, что является большим техническим преимуществом для самолетостроения и других отраслей промышленности, где применяется сварка легких металлов. Сущность очищающего действия дуги, по-видимому, заключается в том, что при обратной полярности вольфрамовый электрод бомбардируется электронами, а основной металл — тяжелыми положительными ионами аргона. Бомбардировка ионами производит механическое действие, подобное опескоструи-ванию, разрушает и сбивает пленку окислов и очищает поверхность металла. Этот процесс часто называется катодным распылением. Трудность поддержания дуги обратной полярности и сильный разогрев вольфрамового электрода иногда делают целесообразным применение переменного тока для питания дуги при сварке алюминиевых и магниевых сплавов.

Вследствие асимметрии электродов дуга обладает сильным выпрямляющим действием. Электропроводность дуги выше в полупериоде, когда на вольфрамовом электроде минус, и значительно меньше, когда на электроде плюс (рис. 1). При питании дуги переменным током до известной степени совмещаются преимущества дуги постоянного тока прямой и обратной полярности, нагревание вольфрамового электрода не слишком сильно и расходуется он медленно, а основной металл хорошо проплавляется; в то же время очищающее действие дуги вполне достаточно для сварки алюминиевых и магниевых сплавов без флюсов.

Для металлов, окисляющихся не очень сильно, таких, как углеродистые и легированные стали, включая нержавеющие, твердые сплавы, медь и медные сплавы, никель и никелевые сплавы, титан, молибден и т. п., целесообразна сварка дугой постоянного тока прямой полярности.

Для питания дуги вполне пригодны обычные агрегаты постоянного тока и выпрямители для дуговой сварки. В некоторых случаях желательны дополнительно осцилляторы, облегчающие зажигание и устойчивое горение дуги. Для алюминия, магния и их сплавов и некоторых других интенсивно окисляющихся сплавов целесообразно применение переменного тока от специальных трансформаторов с повышенным сварочным напряжением и обязательным применением осцилляторов. Вольфрамовые электроды применяются обычно диаметром 1—4 мм.

Существенное значение для сварки имеет держатель электрода или горелка (рис. 2). Горелка служит для удержания электрода, подведения сварочного тока, иногда и охлаждающей воды. Размеры горелок и конструкция определяются в первую очередь силой сварочного тока. На прямой полярности и токах не свыше 200 а горелка не требует водяного охлаждения. Токи более 500—600 а обычно не применяются ввиду усиливающегося разбрызгивания металла и выдувания дугой металла из сварочной ванны.

Особенно выгодна и производительна сварка вольфрамовым электродом без присадочного металла, когда шов образуется за счет сплавления кромок основного металла или присадочный материал заранее закладывают в разделку шва. Сварка вольфрамовым электродом удобна для автоматизации. Если требуется присадочный металл, то автоматы и полуавтоматы снабжают механизмом для подачи присадочной проволоки. Присадочная проволока по размерам и скорости подачи сходна с плавящейся электродной проволокой.

Сварка вольфрамовым электродом применима для очень широкого диапазона толщин металла (0,1—60 мм), сварку металла больших толщин выполняют в несколько слоев током 1—600 а.

Расход аргона 0,5—1,5 м3/ч. Скорость сварки меньше, чем при плавящемся электроде, но во многих случаях вполне удовлетворительна.

Поверхность сварных швов получается гладкой, металлически чистой; разогреваемый объем основного металла и его деформации минимальны. Практически составы присадочного и наплавленного металла одинаковы; сохраняется без изменения содержание даже наиболее легко окисляющихся элементов. Потери присадочного металла на угар и разбрызгивание обычно не превышают 2—3%- При сварке низкоуглеродистой стали, в особенности плохо раскисленной, необходимо применять легированную проволоку, например Св- ЮГС , для подавления кипения расплавленного металла и устранения пор в наплавке.

Сварка в аргоне вольфрамовым электродом в основном применяется для металлов небольших толщин до 5—6 мм. Металлы больших толщин также можно сваривать, но с увеличением толщины быстро снижается производительность сварки и более удобными и рентабельными часто становятся другие методы, в первую очередь сварка плавящимся электродом в инертных газах.

Способ сварки в аргоне вольфрамовым электродом применим во всех пространственных положениях, дает наплавленный металл высокого качества. Существенным преимуществом является видимость места сварки. Сварка вольфрамовым электродом может производиться не только в чистом аргоне, но и в смеси аргона с различными газами (до 5% кислорода или до 20% водорода); для некоторых металлов очень хорошие результаты дает сварка в чистом водороде, в особенности для металлов малых толщин.

При сварке неплавким электродом полезно используется главным образом тепло, освобождающееся на поверхности основного металла. Тепло же, освобождающееся в катодном пятне на вольфрамовом электроде, расходуется в значительной степени на бесполезный нагрев этого электрода и излучение; полный тепловой к. п. д. сварочной дуги с неплавящимся электродом значительно ниже, чем с плавящимся, и составляет в среднем 50—60% (против 80—85%).

Сварка вольфрамовым электродом: состав, технические преимущества и способы их использования

Вольфрам широко используется как тугоплавкий материал, а в сварке в том числе применяется для стабилизации дуги. Вольфрамовые электроды классифицируют по цветам, это делается, в первую очередь, для обозначения их химического состава. Данные электроды относятся к неплавящемуся типу, а в среде защитного газа они выдерживают высокую температуру и длительную работу без прерывания.

Отличительные характеристики

Сварочные стержни из чистого вольфрама используются крайне редко, т. к. для работы с такими электродами необходимы только аппараты TIG. Поэтому добавляются легирующие элементы. Согласно этим добавкам – их цветовое обозначение наконечников:

  • зеленый цвет сообщает о стержне из чистого вольфрама, маркировка WP. Для сваривания алюминия и меди;
  • серый цвет – это добавка оксида церия, обозначается как C. Используется для сварки с любым видом тока;
  • красный наконечник – обозначение для диоксида тория, маркировка T. Для сваривания цветного металла, нержавеющей и углеродистой стали. Главный минус – радиоактивность тория: работая с ним, необходимо придерживаться строгой техники безопасности;
  • темно-синий цвет означает диоксид иттрия, маркируется Y. Используется для сварки на постоянном токе прямой полярности для разного металла (нержавеющая, углеродистая сталь, медь, титан);
  • белый цвет – обозначение для добавления оксида циркония, маркировка Z. Используется для сваривания алюминия и меди с помощью аргона на переменном токе, важно обеспечить чистоту сварочной области;
  • золотой цвет характеризует добавление оксида лантана, маркировка WL-15. Используется для сварки двумя видами тока (постоянным и переменным), содержание легирующего элемента 1,5%;
  • синий цвет тоже обозначает добавление оксида лантана, но в соотношении уже 2%.
Читать еще:  Какими электродами варить арматуру?

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Категории вольфрамовых электродов:

Преимущества использования вольфрамовых электродов и сфера их применения

Технические преимущественные характеристики обусловлены химическим составом данного типа электродов. Поэтому неплавящиеся стержни используют для TIG-сварки, а этот способ широко распространен в энергетической, машиностроительной, авиационной, нефтеперерабатывающей промышленности.

Основная область применения вольфрамовых электродов – соединение или ремонт металлов с толщиной от 0,1 до 6 мм.

В бытовых условиях часто используют аргонодуговую сварку для ремонта кондиционеров, автомобильных обогревателей.

  1. Во время работы с нержавеющей сталью или с другим материалом наконечник играет роль проводника электрической энергии. В отличие от плавящихся электродов вольфрамовые стержни имеют одинаковую форму наконечника.
  2. При выполнении правильной заточки электрода можно сформировать стабильную сварочную дугу.
  3. Большой выбор вольфрамовых электродов с разными легирующими добавками, подходящих для сваривания разных материалов.
  4. Вольфрам самый тугоплавкий металл, его температура плавления 3422 о С. Поэтому для аргоновой сварки использование таких электродов максимально экономично.
  5. Возможность использования неплавящихся электродов для изделий с толщиной от 0,1 мм, также нет ограничений в максимально возможной толщине.

Способы и режимы сварки

Наиболее распространена ручная аргонодуговая сварка с применением вольфрамовых электродов. В мировой практике данная сварка классифицируется как TIG. С режимом TIG могут работать сварочные инверторы и выпрямители. Возможна работа автоматическим или полуавтоматическим способом. Менее распространенный метод – сварка плазменной дугой. Способ сварки погруженной дугой примечателен тем, что применяют электрод повышенного диаметра и при этом используют повышенный ток.

Ручная аргонодуговая сварка может быть выполнена в двух режимах – AC и DC. Их отличия:

  1. AC – работа с переменной электрической энергией, прямоугольным импульсом.
  2. DC – применяется стабилизированный ток, импульсный.

Сварка вольфрамовым электродом с использованием инвертора

Для работы с вольфрамовыми электродами используют универсальный источник электрической энергии – инвертор. Менее распространено использование сварочных выпрямителей (только для постоянного тока) и трансформаторов (для переменного электричества). Инвертор востребован, благодаря своей практичности, для работы с двумя видами сварочного напряжения.

Примерная стоимость инверторов для сварки на Яндекс.маркет

Оборудование для сварки инвертором

Для данного вида сварки необходимы:

  • сварочный инвертор;
  • горелка;
  • аргон;
  • неплавящийся электрод;
  • присадочная проволока;
  • осциллятор;
  • средства индивидуальной защиты (маска, перчатки для аргонодуговой сварки, спецодежда).

Схема аргонодуговой сварки

Сварочная горелка используется для жесткой фиксации вольфрамовых электродов в необходимом положении. Она подводит ток и равномерно распределяет подачу аргона вокруг сварочной ванны.

Защитный газ применяется, в первую очередь, для вытеснения воздуха из области сварки и, чтобы убрать его контакт с работающим стержнем. Также аргон или гелий обеспечивают прохождение тока и передачу тепла через дугу. Выбор конкретного типа газа зависит от свариваемого материала.

Важным условием для качественного итогового шва является изначальная подготовка кромок детали.

Техника сварки

Для ручной сварки с помощью инвертора необходимо выполнять следующие правила:

  1. Сваривание происходит по направлению справа налево.
  2. Для изделий с маленькой толщиной горелку располагают под углом 60 о .
  3. Для толстых деталей горелка размещается под углом 90 о .
  4. Способ ведения присадочной проволоки зависит от толщины свариваемого металла.

Важнейшее условие для качественного сварочного шва – стабильная дуга. Достигнуть этого можно с помощью постоянного тока с прямой полярностью. Также имеет значение заточка неплавящегося стержня. В процессе заточки необходимо следить за тем, чтобы электрод не перегрелся, в таком случае стержень становится хрупким во время сварки.

Присадочную проволоку вводят не в центр дуги, а немного сбоку возвратно-поступательным передвижением, если толщина металла до 10 мм. Для сварки металлов с большей толщиной проволоку ведут поступательно-поперечными движениями.

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.

Читать еще:  Как сделать электрод по алюминию?

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.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector