Как tig варить сталь

Обновлено: 08.05.2024

Дуговая сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа получила название TIG и нашла широкое применение как средство соединения цветных металлов, склонных к оксидированию на открытом воздухе. Тем не менее этот метод может эффективно использоваться и для сварки черных металлов.

Преимущества и недостатки TIG-сварки черных металлов

По сравнению с обычной электродуговой сваркой метод обладает такими достоинствами:

возможность качественного сваривания разнородных материалов (например, углеродистой стали с нержавеющей);
малая зона прогрева и, как следствие, снижение вероятности прожига тонкого металла и отсутствие термических деформаций;
возможность выполнения длинных непрерывных швов при постоянной подаче присадочной проволоки;
предотвращение попадания воздуха и загрязнений в сварочную ванну;
низкие требования к качеству присадочного материала;
отсутствие необходимости в обработке готового шва;
высокая скорость сваривания;
аккуратность шва;
простота обучения работе.

Недостатков у сварки неплавящимся электродом в защитной среде не так уж и много. Прежде всего, это необходимость тщательной обработки стыка перед проведением работ, иначе велик риск образования полостей в шве, чем особенно грешат высокоуглеродистые стали. Также нужно учитывать, что конструкция горелки делает неудобным ведение электрода под острым углом, а после розжига дуги вне стыка остается след, который необходимо удалять механически.

Кроме того, может быть затруднена работа на открытом воздухе – ветер будет выдувать защитный газ, а это приведет к его перерасходу.

Технология TIG-сварки

Сварка проводится вольфрамовым или вольфрамсодержащим электродом, который закрепляется в контактной трубке сварочной головки. Помимо электрического контакта со сварочным трансформатором, головка соединяется гибким шлангом с газонагнетательной системой, содержащей инертный газ. Процесс сваривания начинается с подачи газа, за которой следует поджиг дуги и поступление присадочной проволоки в сварочную ванну.

Перед тем как приступать к выбору расходных материалов и расчету параметров сварки, нужно понять, какой металл вы собираетесь варить. Наиболее распространены четыре варианта:

Среднеуглеродистые стали (0,25-0,45%) – трудно свариваемые. Требуют обязательного прогрева до 150-400℃ (зависит от конкретной марки стали), а также последующей термообработки в виде отжига или отпуска.
Легированные и высокоуглеродистые стали (более 0,45%) – ограниченно свариваемые. Эти металлы относятся к конструкционным, а потому не рекомендуются к сварке. Допускается соединение заготовок, не несущих существенных нагрузок, при условии их защиты от резких перепадов температуры. (более 2,41%) – требуют особого режима сварки с предварительным прогревом, предпочтительна работа плавящимся, а не вольфрамовым электродом. Соединения, выполненные методом TIG, не должны испытывать значительных механических нагрузок.

Для снижения температурного воздействия на околошовные зоны используются охладительные радиаторы из меди или других теплопроводных металлов.

Выбор и подготовка вольфрамовых электродов

Использование вольфрама в качестве основного материала электродов для TIG-сварки оправдано крайне высокой температурой его плавления (около 3380℃). Содержание этого металла в электроде обычно составляет 97,0-99,5%, остальное приходится на долю легирующих материалов. Они же задают классификацию изделий:

Оксид тория – электроды переменного тока, стойкие к перегрузкам. Важно учитывать, что пыль таких изделий (выделяется при заточке, а иногда и при использовании) опасна для здоровья.
Оксид церия – электроды переменного тока для сварки тонких и хрупких заготовок, позволяют легко и быстро поджигать дугу.
Оксид лантана – электроды способны работать как с постоянным, так и с переменным током. Рекомендуются для кратковременных циклов и относительного малого ампеража, очень долговечны.
Оксид циркония – электроды переменного тока со стабильной дугой, способствуют самоочистке сварочной ванны.
Оксид иттрия – электроды постоянного тока, крайне долговечны, рекомендуются для ответственных соединений.

Диаметр электрода выбирается в соответствии с толщиной свариваемых заготовок. Условно эту зависимость можно представить в таком виде:

Толщина заготовки, мм	Диаметр электрода, мм
0,5	1,0
1,0	1,6
2,0	2,0
3,0	3,0
4,0	3,0-4,0
5,0	3,0-5,0
более 5	3,0-6,0

Длина заточки электрода зависит от требуемых величин глубины и ширины шва, обычно она составляет 50-200% диаметра. «Острие» притупляется до 5-10% диаметра – это обеспечивает стабильное горение дуги.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Как выбрать присадочный материал

Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом используют присадочные прутки и проволоки без флюсовых оболочек, так как роль защиты сварочной ванны играет инертный газ. При этом материал может включать щелочные, щелочноземельные и цветные металлы для снижения пористости шва, сдерживания разбрызгивания, защиты прутков от коррозии и др. Широкое распространение получили такие модели присадок:

Св.-08Г2С – стальной пруток с содержанием кремния и марганца, используется для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей, в том числе для конструкций, работающих под нагрузкой;
ER 70S-6 – импортный омедненный пруток для сталей с любым содержанием углерода, не требует зачистки перед подачей в сварочную ванну;
ER-308 (и его отечественные аналоги: СВ-06Х19Н9Т, СВ-01Х19Н9, СВ-04Х19Н9) – стойкий к химическим средам пруток для сварки нержавеющих сталей, предотвращает развитие межкристалльной коррозии, включает кремний и марганец;
ER-316 и Св-04Х19Н11М3 – прутки для сварки хром-никель-молибденовых сталей с высоким пределом текучести и низким показателем относительного удлинения.

Толщина присадочного материала зависит от толщины свариваемых заготовок, способа обработки их кромок и выбранной силы тока.

Примерная стоимость проволоки для сварки ER 70S-6 на Яндекс.маркет

Для сваривания листовой стали толщиной менее 1 мм используются 1,0-миллиметровые прутки, заготовкам толщиной 1,0-2,5 мм соответствуют прутки диаметром 1,6 мм, скорость их подачи составляет 0,3 м/мин. Толстолистовые заготовки сваривают с использованием прутков диаметром 2,0-4,0 мм.

Режимы аргонодуговой сварки листовой стали неплавящимся электродом

При сварке методом TIG крайне важно правильно выбрать значение силы тока. Если она будет недостаточной, дуга начнет блуждать, а от чрезмерно высоких значений начнет плавиться электрод. В большинстве случаев верной будет такая зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода:

Диаметр электрода, мм	Сила постоянного тока, А	Сила переменного тока, А
1,0	10-70	10-15
1,6	40-130	30-90
2,0	65-160	50-100
3,0	140-180	100-160
4,0	250-340	140-220
5,0	300-400	200-280
6,0	350-450	250-300

Напряжение дуги зависит от ее длины. Для получения наиболее равномерных и аккуратных швов необходима низковольтная дуга, то есть стабильная и как можно более короткая. Оптимальная длина – 1,5-3,0 мм, что соответствует напряжению в 11-14 В.

Поджиг дуги может производиться как классическим контактным, так и бесконтактным способом. Последний предполагает генерирование высокочастотного импульса сварочным аппаратом и необходим в том случае, когда короткое замыкание вольфрамового электрода на поверхность заготовки может нарушить ее свойства, например, при сварке коррозионностойких и легированных сталей.

Как происходит процесс сварки

Перед тем как приступать к TIG-сварке листового черного металла, поверхности стыка защищают механическим инструментом и обезжиривают. В случае необходимости проводится разделывание кромок, а также прогрев заготовок до температуры около 200℃. Дальнейший алгоритм включает такие операции:

Обеспечение подачи защитного газа в зону стыка.
Поджиг дуги в начале шва контактным или бесконтактным методом.
Ведение электрода под прямым углом к оси заготовок или лучше с уклоном в 10-15° назад с одновременной подачей присадочного прутка под углом 45° к электроду.
Одно- или многопроходная проварка шва стабильной непрерывной дугой длиной 1,5-3,0 мм.
Обрыв дуги и прекращение подачи защитного газа через 15-30 секунд.

В случае необходимости проводится защита шва от быстрого остывания или последующая термообработка сваренных заготовок. С поверхности шва механически удаляются шлаки и другие загрязнения.

TIG – сварка в среде защитных газов. Возникновение, виды, принцип работы, оборудование и безопасность при выполнении работ

TIG, или WIG – это наименование одного и того же вида сварочных работ – сварки W-электродом в защитной среде, только на разных языках. На немецком языке WIG переводится как Wolfram-Inertgasschweißen. TIG (tungsten – вольфрам) – в англоязычных странах.

Для производства качественного сварного шва требуется удаление водорода, кислорода и азота из расплава. Так удается избежать образования пузырьков или пор. Эту задачу и решила WIG-сварка.

Классификация TIG

По способу зажигания дуги:

По используемому инертному газу:

Аргон применяется чаще других газов, потому что он тяжелее воздуха и не образует взрывчатых смесей. Первый сорт используется для сварки стали и алюминия. Высший применяется для сплавов, для цветных, редких и активных металлов.
Гелий – легче воздуха. Два сорта: технический и особой чистоты. Более редкий и дорогой. В его среде электрическая дуга в 1,5-2 раза выделяет больше энергии.
Смесь аргона и гелия в пропорциях до 40% аргона и до 65% гелия. Достоинства: стабильность дуги и высокая степень проплавления.
Азот используется только для сварки меди. Выпускается четырех сортов.

По техническим признакам.

Государственные стандарты

Для организации сварочных работ есть достаточно много государственных стандартов, которые дают пояснения и требования к работам и определяют способы безопасного ведения сварки.

Вот наиболее подходящие документы, характеризующие сварку в среде защитных газов:

Принцип работы аргоновой TIG

Самая распространенная дуговая сварка W-электродом – в защитной среде аргона или его смеси. Аргон намного тяжелее воздуха, поэтому благополучно вытесняет его из зоны свариваемых деталей.

Существует три вида начала сварочной работы:

В процессе сварки неплавящимся электродом организуется среда инертного газа, в которой зажигается электрическая дуга между вольфрамовым электродом и соединяемыми материалами. Установленное тепло расплавляет кромки соединяемых деталей и присадочной полосы. Присадочная полоса требуется не всегда: только если соединяемые детали невозможно соединить плотно.

По технологии, рабочая длина дуги должна быть короткой – 1,5 … 5 мм. В то же время не допускается касание электрода до свариваемых поверхностей.

Для начала TIG после зажигания дуги сварщик устанавливает правильное положение держателя, наклонив его до 15 0 от вертикали. При этом методе нужно работать двумя руками. Одной рукой производится работа горелкой, второй – подается присадочный пруток по мере необходимости.

Если присадочная полоса из низкоплавного материала, к примеру, алюминия, сварщик должен держать его на некотором расстоянии от дуги, но не убирать его из зоны инертного газа. Если такой пруток приблизить к дуге, он может расплавиться раньше, не вступив в контакт со сварочной ванной.

Для предотвращения трещин рекомендуют при завершении TIG-сварки ток электродуги снижать постепенно. Это позволит сварному шву затвердеть постепенно и равномерно.

Источники питания

Источники постоянного тока:

Универсальный сварочный выпрямитель ВДУ.
Источники серии ВСВУ.
Специализированный источник ТИР-300Д.
Специализированные установки: УДГ-161, УДГ-501-1.

Источник переменного тока: трансформатор для ручной дуговой сварки.

Инверторные источники питания:

Специфика электродов

Наиболее применяемые электроды марок:

ЭВЧ – чистый вольфрам. Используют только на переменном токе.
ЭВЛ – вольфрам с окисью лантана.
ЭВИ – вольфрам с окисью иттрия.
ЭВТ – вольфрам с окисью тория.

Диаметр электрода выбирают по справочной таблице в зависимости от источника питания и марки электрода. Такой электрод имеет температуру плавления около 4000 0 С, поэтому его удобно использовать для сварки металлов, у которых плавление происходит при гораздо меньшей температуре.

Вольфрамовый электрод не выкидывают, а только зачищают и затачивают определенным образом.

Особенности выполнения качественного шва

Движение горелкой совершается только вдоль оси шва, что дает более узкий и качественный шов.

Окончание сварки и заваривание кратера выполняется уменьшением величины тока. Ни в коем случае не прекращать сварку удлинением дуги.

Присадка и место сварки всегда должны находиться в среде защитного газа.

Правильное движение электрода:

Горизонтальные швы выполняют справа налево, «от себя», «на себя». W-электрод направляют точно в угол. Присадочную проволоку подают впереди горелки.
Вертикальные швы: электрод направляется точно в угол под углом. Присадка подается сверху.
Потолочные швы ведут «на себя». Горелка расположена почти вертикально. Проволока подается перед горелкой.

TIG Сварка — "Остапа" понесло…

Уже достаточно давно, приобрел для своих(и не только) нужд, аргонно-дуговой, сварочный аппарат. Покупка назревала давно, уже с годик точно. Предпосылками или лучше сказать мотиваторам к покупке, было желание стать не зависимым в плане изготовления выхлопных и впускных систем, от "некоторых" СТО нашего города, так как в мое понимании, качество исполнения у последних сильно хромало, либо цена была не оправданно завышена за простую работу.
В середине зимы 2014-2015, попробовал впервые варить простым инвертором, на постоянном токе без функции "Pulse" и прочих полезных фишек для качественной сварки. Перед тем как в первый раз попробовать, уже давно начал "курить" форумы по сварке, и теорию, хоть и поверхностно я понимал. Смотрел всевозможные видео на Youtube.com и потихоньку вникал в нюансы TIG сварки.
Первый опыт, был связан с желанием сварить себе на форя выхлоп, который естественно провалился… Попортив пол метра трубы, поигравшись с настройками тока и подачей газа, понял… Нужна практика и самое главное — хороший сварочный аппарат. Даже будучи морально готовым к первому "блину комом", данное событие, поубавило мой пыл на пару месяцев, но не более )))… Пытливый ум и желание доказать, что я смогу не хуже, не давало покоя… все чаще стал обращать внимание на качество изготовления той или иной детали в жизни и на просторах интернета… Зуд становился еще невыносимее )))
В начале июня, начал искать аппарат, который бы отвечал моим требования, а это:
1) Возможность варить не только на постоянном токе, но и на переменном… Аллюминий, сталь, титан — это то, что я хотел варить и почему нуждался именно в этом типе аппарата.
2) Большое количество настроек — Подача газа перед/после сварки, цифровой амперметр, плавное затухание дуги и возможность варить в режиме "Pulse". Чуть подробнее затрону каждый пункт, зачем и почему…
Прошелся по рынкам и строймаркетам нашего города, и был малость разочарован… Даже не представлял, что в нашей стране не возможно найти нормальный аппарат, который бы отвечал моим запросам, была всего одна модель, но её качество и "родословная" оставляли некоторые сомнения… НО! Снова "мотиватор" не давал покоя моим мыслям… у Adylus'a треснул 1.5скролл аппайп, причем не просто треснул, а сломался пополам в месте шва! Причем варили ему аппайп в достаточно "хорошем" СТО нашего города, и за хорошие деньги… Каково же было мое удивление, когда я увидел порванный пайп, который просто разошелся по шву, так мало того, при сварке, когда устанавливали сенсор ЕГТ, мастера "ошиблись" с местом расположения и им пришлось переносить посадочную гайку в новое место, а старое заваривать… Так что вы думаете? Они даже заварить старую дырку не смогли нормально… Сразу вспоминаю всю свою ругань, когда калибровал новые форсунки, это был просто ужас. P.S. В итоге худо бедно так отстроил… Теперь стали понятны показания ШПЛЗ, убегающие в 10, при нормальном CL(кто настраивает, поймет)…
Это было последним звоночком к покупке своего аппарата… Уже было отчаялся найти нужный мне аппарат, и согласен был на китайский, мало мальски подходящий под мои требования, как начал изучать мануал по одному Российскому бренду — "Сварог"(Да простят меня модераторы, не для рекламы)

Аппараты, которые продает этот бренд, полностью устраивали меня функционалом, но не было возможности его привезти из России… Но меня зацепила надпись на боку аппарата — "Jasic"… Начал искать, и понял, что это и есть настоящий производитель этих аппаратов )))) А самое главное, что есть оф. диллер этого производителя в соседнем Казахстане, в городе Алматы. Оооо, это просто везение какое-то, плюс ко всему у этого же диллера были все необходимые на тот момент присадочные материалы и расходники. Не долго думаю, связываюсь с продавцом, коим оказывается очень адекватный и компетентный в этом вопросе человек, договариваюсь о приезде на выходных, и покупке аппарата Jasic TIG 200P AC/DC

Технические характеристики

Напряжение питающей сети, В 220±15%
Частота питающей сети, Гц 50/60
Номинальное напряжение, В TIG 18 / MMA 28
Диапазон регулирования сварочного тока, А 10–200
Диапазон регулирования сварочного тока (TIG/MMA), А 10–200 / 10–200
Потребляемый ток, А 20
Потребляемая мощность, кВА 4,6
Напряжение холостого хода, В 56
Потребление на холостом ходу, Вт 100
ПВ, % 60
ПВ 100%, А 154
КПД, % 85
Диаметр электрода, мм 1,6–5,0
Толщина свариваемого металла, мм 0,5–10,0
Способ возбуждения дуги Высокочастотный
Время продувки газом после сварки, сек 0–10
Коэффициент мощности 0,93
Класс изоляции B
Степень защиты IP23
Габаритные размеры, мм 493×330×320

Основные функции

• Стабильная дуга, качественный сварной шов, легкость при эксплуатации
• Автозащита от перепадов напряжения и тока
• Цифровой дисплей, функция 2Т/4Т
• Высокая надежность в работе, удобство в эксплуатации и сервисном обслуживании

В первый раз увидев этот аппарат, был мягко говоря немного ошарашен, его размеры и вес мне представлялись немного более скромными. А я его еще хотел тащить в одиночку, но спасибо моему брату Арману, всегда выручает в трудные моменты.
Вес более 20кг, и здоровенная коробка, в сравнении с простыми инверторами, как 8 к 1му )))
Опущу моменты касательно того как мы его таскали по вокзалу в жару, и хотел бы передать привет нашим доблестным погранцам и таможенникам, которые не стыдятся ничего…

Ну и собственно функции, про которые обещал рассказать:
1) Цифровой амперметр — очень нужная функция, когда можешь четко выставить значение, которое требуется для сварки, так как крутить и гадать какой же ток в положении на 9 часов, на шкале от 10 ампер до 150 ампер — удел ПТУшников. А тут выставил и начал варить, ничего лишнего…
2) Продувка аргоном перед и после сварки — продувка перед, служит для очистки места сварки от кислорода, в среде которого при высокой температуре происходит окисление метала, по простому, он начинает чернеть и становится более хрупким, из-за чего страдает прежде всего качество и прочность шва, а не только его внешний вид… Золотой, синий, фиолетовый цвета сварки, говорят о том, что шов не был перегрет, и подачи газа хватало для остывания и защиты места сварки. Черный цвет — говорит, что либо ток, либо подача газа были не корректно выставлены для данного типа сварки. Именно поэтому важна продувка аргоном до и после сварки. Помимо этого, при подаче газа раньше, дуге легче разгореться в среде аргона, нежели в кислороде… А продувка после сварки, помогает быстрее остудить метал, чтобы метал не окислялся от высокой температуры. P.S. чем темнее шов, тем выше была температура шва, так что золотой или серебряный шов — это даже круче сине-фиолетового )))
3) Плавное затухание дуги — нужно для правильного окончания некоторых типов сварки, когда требуется чтобы шов был без "краторов"
4) Режим "Pulse" — применяется для сварки тонких металлов для меньшего тепловложения, да и просто получаются более красивые швы )))

Ну и собственно первые опыты сварки есть в бортовике у Adylus'a, от себя добавлю лишь фотографии и некоторое описание:
Первый опыт,

TIG сварка стали для чайников. Теория. Часть 1

Здравствуйте, сегодня мы подробно остановимся на TIG сварке черного металла, и я вам расскажу, что для этого нужно. В первую очередь, нам необходимы специальные перчатки сварщика для аргонодуговой сварки, такие перчатки в отличии от краг сварщика имеют более облегающую форму рук, чтобы было удобно подавать металл в сварочную ванну.

Хотелось бы более подробно остановиться на масках сварщика. Существует огромный выбор масок, и я хотел бы сказать, что при выборе маски конктерно для TIG сварки нужно подходить более ответственно, потому что не все маски хорошо реагируют на сварочную дугу аргонодуговой сварки.

Эта дуга более концентрирована, брызги в разные стороны не разлетаются, и поэтому датчики не всегда могут вовремя засекать эту вспышку, и сварщик может поймать «зайчика». Поэтому необходимо выбирать такие маски, где именно указано, что данные маски предпочтительно использовать для TIG сварки. Из масок Aurora я бы рекомендовал маску SUN 7, она неплохо подходит для аргонодуговой сварки.

Выбор источника тока

Для сварки черного металла и нержавейки подойдут все аппараты аргонно-дуговой сварки из линейки Aurora Pro. Мы рассмотрим сварку черного метала на примере аппарата Inter TIG 200 Pulse. Данный аппарат снабжен всеми необходимыми функциями для аргонодуговой сварки, помимо заварки кратера и бесконтактного режима в нем еще имеется и пульс, его мы тоже рассмотрим. В процессе сварки я расскажу, как это может быть на примере других аппаратов.

Подготовка к работе

Перед тем как приступить к сварке, нужно подготовиться к работе. Первым делом необходимо правильно заточить электрод. Электрод необходимо затачивать остро, чтоб он был как иголочка. Существуют определенные требования по заточке электрода, под каким углом это должно быть, но я это всегда делаю на глаз.

Кончик моего электрода окрашен в золотой цвет – это универсальный электрод с добавлением лантана, он подходит для сварки постоянного, и для переменного тока. Затачивать его можно кому как удобно, я затачивал на точиле, иногда я делаю это на болгарке на низких оборотах именно отрезным диском.

Существуют различные машинки для заточки электродов. Диаметр электрода я использую 2,4 мм, такой электрод хорошо подойдет для сварки как тонкого металла (1,5-2 мм), так и толстого (5-6 мм).
Когда мы вставляем электрод в цангу нужно проверить, что электрод надежно вставлен и затянут, в обратном случае электрод будет нагреваться внутри и возможен перегрев горелки.
Вылет электрода выставляем примерно 8 мм, чтобы он выглядывал из сопла, вылет можно регулировать в зависимости от того, какое соединение мы свариваем. Например, для углового соединения вылет можно сделать 10 мм.

Существует огромный выбор сопел, начиная от очень маленьких так и до №10. Самые универсальные сопла – под номерами 5 и 6 – подойдут для сварки любой конструкции, но большие диаметры сопел целесообразно использовать для сварки нержавейки, чтобы защита металла была лучше, в этом случае расход газа будет выше. Для ювелирной работы используются маленькие сопла.

Читайте также: