Аргонодуговая сварка с поддувом

Обновлено: 07.05.2024

Применять сварку высокой температурой можно не для всех сплавов. В некоторых случаях применяется особая сварка аргоном. Подробно разберем технологию.

Использование высокой температуры дуги при проведении сварки является широко применяемой во многих сферах технологией соединения металлических конструкций. Однако применять ее можно не для всех сплавов, т. к. многие из них при разогреве до высоких температур и расплавлении на открытом воздухе окисляются и теряют свои технологические свойства. Поэтому для них применяется особая сварка аргоном, при которой, кроме нагревания с помощью электрической дуги, для защиты металла используется нейтральный газ аргон.

Особенности аргонодуговой технологии

Как и сварочная дуговая, технология сварки в среде аргона основана на расплавлении области соединения металлов с помощью электрической дуги. Она может проводиться с помощью расплавляющихся и неплавящихся электродов. Неплавящимися электродами обычно служат изделия из вольфрама, т. к. он отличается своей тугоплавкостью и выдерживает температуру металлического расплава. Официальное обозначение сварки неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде нейтрального газа —TIG.

В этом случае зону соединения металлов заполняют присадочным материалом. Для этого используют металлическую проволоку, изготовленную из сплава, легированного теми же элементами, что и свариваемый металл. Главное правило при ее выборе — не ухудшить свойства основного металла шва. Поэтому важно:

Процентное содержание легирующих элементов в присадочной проволоке не должно быть меньше, чем в соединяемых металлических деталях.

Диаметр проволоки подбирают в соответствии с параметрами сварного шва и толщиной изделия.

При использовании плавящихся электродов в качестве их материала применяется проволока или пруток, которые также по требованиям к химическому составу должны соответствовать основному металлу изделий и при расплавлении не должны ухудшать его свойства.

Аргонодуговая сварка с поддувом может проводиться тремя способами:

в полном автоматическом режиме;
в режиме автоматической подачи проволоки;
в ручном режиме проведения процесса.

При автоматическом режиме весь сварочный процесс полностью автоматизирован: и управление движением электрода, и подачу присадочной проволоки осуществляет автомат.

При полуавтоматическом режиме сварочным аппаратом управляет человек, а подача присадочной проволоки регулируется автоматически.

В ручном режиме весь сварочный процесс проводится сварщиком.

Нейтральный газ в сварочной зоне выполняет две функции. Он служит защитной средой от агрессивного действия компонентов воздуха и регулирует прохождение импульса тока через ионизацию дугой.

При аргонодуговой сварке эти функции обеспечивает газ аргон. Он предотвращает расплавленный металл сварного шва от взаимодействия с компонентами воздуха, т. к. значительно тяжелей воздуха (на 38%) и поэтому выдавливает его из сварной зоны, заполняя рабочее пространство и надежно изолируя расплав от контакта с атмосферной средой.

Для каких целей применяется защитная среда? Дело в том, что при достижении высоких температур многие высоколегированные стали и сплавы цветных металлов легко вступают в реакцию с кислородом и азотом, присутствующих в составе воздуха, образуя соединения, которые вредят их прочности и лишают устойчивости к коррозии. Аргон — нейтральный газ, он не реагирует на компоненты разогретых металлических сплавов, поэтому служит своеобразной завесой, препятствующей контакту разогретого металла с воздухом, предотвращая его взаимодействию с агрессивными газами воздуха.

Иногда, особенно при ванной сварке, для исключения образования пористости сварного металла к аргону добавляется небольшой объем кислорода (3-5%). Он берет на себя роль чистильщика жидкого расплава, взаимодействуя с его поверхностными вредными включениями, которые в дальнейшем выгорают или всплывают на поверхность расплава в виде шлаков.

Кроме того, инертный газ имеет повышенную склонность к ионизации, а это влияет на характер прохождения направленных электронов сварной дуги к поверхности металла, а, следовательно, и параметры силы сварного тока.

Розжиг дуги при разных электродов

При расплавляющихся электродах розжиг дуги происходит во время соприкосновения электрода с изделием. Электродная проволока при касании металлической поверхности начинает искрить и вокруг нее происходит испарение паров железа. Они влияют на степень ионизации аргона, понижая ее, поэтому розжиг дуги происходит с легкостью.

При использовании неплавящихся электродов розжиг дуги таким способом невозможен, т. к. чистый аргон имеет высокий показатель ионизации, поэтому для розжига требует более сильную искру. При касании вольфрамового электрода поверхности металла ее невозможно получить. Кроме того, при касании происходит загрязнение поверхности и ее существенное оплавление. Поэтому для разжигания дуги при вольфрамовом электроде применяют вспомогательный прибор, называемый осциллятором. С помощью него на электрод после включения устройства подается высоковольтное напряжение с высокой частотой импульсов, которые обеспечивают ионизацию промежутка между дугой и поверхностью изделия и последующим розжигом дуги.

Для выполнения шва используется аргонодуговая сварка с переменным током и выпрямленным (постоянным) током.

Если аргонодуговая сварка проводится в режиме переменного тока, то осциллятор впоследствии после розжига дуги в дальнейшем играет роль стабилизатора, подающего импульсы в моменты замены полярности, это обеспечивает стабильное горение сварочной дуги.

При сварке с использованием постоянного тока на анодном и катодном конце величина выделяемого тепла разная. При его значении менее 300 ампер до 70% выделяемого тепла образуется на аноде и только 30% приходится на катод.

Для обеспечения большого нагрева металла, приводящего к его расплавлению и исключения перегрева электрода, применяют прямой вид полярности. Тогда изделие служит анодом, а электрод — катодом. Такую схему используют для всех металлических сплавов за исключением алюминиевых. Для них применяют сварку с переменным током, чтобы эффективней удалить окисный поверхностный слой.

Сварка аргоном наиболее понятна при выполнении работы в ручном режиме, поэтому лучше рассмотреть подробно этот вариант соединения металлических деталей.

Этапы ручной аргонодуговой сварки

источник питания;
горелка с вольфрамовым электродом;
газовый баллон с аргоном;
присадочная проволока.

Схема выполнения сварочных работ с использованием неплавящегося вольфрамового электрода в среде защитного газа изображена на рисунке:

Электрод располагается в держателе горелки и выступает на 2-5 мм вперед.

Его диаметр подбирают, ориентируясь на характер сварного шва и толщину соединяемых металлических деталей. Вокруг держателя электрода расположено сопло для подачи аргона в область сварки в момент проведения работ.

Сварка с поддувом аргона должна проводиться в такой последовательности:

очистка поверхности зоны сварки;
приведение горелки в рабочее положение: подача аргона для создания защитного слоя и розжиг дуги;
процесс выполнения сварного шва.

Тщательную очистку кромочной поверхности соединяемых деталей от загрязнений и окисной пленки необходимо провести перед тем, как приступать к процессу сварки. Для этого используют механический или химический способом очистки с последующим обезжириванием поверхностей.

Затем приводят оборудование в рабочее состояние: подключается источник питания к электросети, к детали, подлежащей сварке, с помощью кнопок управления на горелке подается защитный газ, а сама деталь подключается к «массе». С помощью высокочастотного импульса разжигается дуга. Она будет замыкать цепь между электродом и металлом сварного изделия. Причем газ подается заранее секунд на 20 перед подачей тока для обеспечения защитного слоя.

Важно!Нельзя допускать касания вольфрамового электрода свариваемой поверхности, он должен располагаться на минимальном расстоянии в 2 мм от нее, чтобы создать малую сварочную дугу. В этом случае она обеспечивает максимальное проплавление металла по толщине.

Сразу после разжигания дуги сварщик приступает к созданию сварного шва в зоне, защищенной аргоном. Аргонная сварка проводится так:

Горелкой, находящейся в правой руке, сварщик медленно ведет дугу строго по линии шва, а левой рукой навстречу движению горелки подает присадочную проволоку в зону сварки. Проволока должна всегда располагаться перед горелкой под небольшим углом от 15 о до 30 о градусов к свариваемой поверхности, а электрод горелки составлять с ней угол около 90 о .

Важно!Нельзя допускать резкую подачу присадочной проволоки при выполнении ручных сварочных работ, т. к. это ведет к образованию брызг расплавленного металла и неаккуратной линии шва.

После окончания работы, подача аргона не должна прекращаться сразу, чтобы не допустить окисления еще не остывшего металла шва.

Преимущества технологии

Сварка в среде аргона имеет ряд преимуществ, которые позволяют использовать эту технологию во многих ситуациях, где другие виды сварочных работ невозможны. Среди них характерными преимуществами являются:

исключение окисляющего воздействия на жидкий металлический расплав компонентов воздуха за счет защитной среды аргона;
благодаря локальной тепловой мощности в рабочей зоне и правильно выбранных параметрах обеспечивается высокая скорость сварки и качественный шов в автоматическом и полуавтоматическом режиме;
аргонодуговая сварка дает возможность соединять детали, изготовленные из разных металлов;
сварочный процесс можно проводить под визуальным контролем.

Оборудование для аргонодуговой сварки

Разные режимы технологии аргонодуговой сварки предполагают использование оборудования, имеющего различные принципы работы и устройства.

Аппараты для соединения деталей с помощью дуги в аргонной среде подразделяются на специальные и универсальные устройства:

Сварочные трансформаторные устройства работают на использовании переменного тока.
Аппараты, играющие функцию выпрямителей и генераторов, служат для обеспечения выпрямленного (постоянного) тока при выполнении сварочных работ.
Универсальные аппараты предназначены для сварочных работ, как на постоянном, так и на переменном характере тока.

Наиболее востребованным является аппарат универсального действия. К таким устройствам относятся инверторы.

Аппараты для ручной сварки с использованием вольфрамового электрода обязательно содержат в комплекте горелку, а также трансформаторы для преобразования тока из переменного в постоянный ток, стабилизаторы напряжения и устройства для розжига дуги.

Аппараты для работы в автоматическом режиме должны включать устройства для управления сварочным процессом и подачей защитного газа.

Cварка труб аргоном с поддувом – инновационные решения

Ныне аппарат аргонодуговой сварки доступен не только профессионалам. Плоские детали из нержавейки или алюминия соединят качественно в обычной мастерской металлообработки. Сварить трубы сложнее. Внутренняя поверхность оказывается недоступной.

Сварка труб аргоном с поддувом обеспечивает качественный шов независимо от диаметра трубы. Создать поддув несложно, но обеспечить минимальный расход дорогого инертного газа, сократить время на подготовительные работы удается только с помощью новых технических решений.

Инновационные предложения для экономной сварки труб из нержавейки или алюминия

Для получения качественного шва в мастерских используют сварочные аппараты, которые обеспечивают подачу аргона и проволоки. Современные модели могут подавать проволоку не только с различной скоростью, но и импульсно. Существуют различные насадки, формирующие аргоновый колокол с внешней плоскости соприкосновения свариваемых деталей. Для сварки труб необходимо подавать инертный газ не только с внешней стороны, но и к внутренней части шва. При этом возникают сложности:

Необходимо закрыть торцы труб. Обычно для этого берут бумагу и скотч. Не всегда эти работы можно сделать быстро. Дополнительное время снижает производительность труда высокооплачиваемого специалиста.
В месте стыка труб необходимо обеспечить технологический зазор. Щель пропускает аргон. Потери газа ведут к дополнительным затратам.
В процессе сварки щель уменьшается. При этом сложно обеспечить поддув с неизменным давлением. Без дополнительной регулировки подачи аргона торцевые заглушки выбивает.

Таким образом, одного только аппарата аргонодуговой сварки недостаточно.

Для устранения перечисленных трудностей разработаны специальные приспособления и расходные материалы:

Модульная система наддувных камер. Служит для поддержания заданного давления инертного газа в трубах. Обеспечивает простое и герметичное закрытие трубы возле проведения сварочных работ. Уменьшает расход инертного газа.
Водорастворимые бумаги, заглушки, полосы. С их помощью быстро закрывают торцы труб. Материал полностью разлагается в воде и других жидкостях, не оставляя осадка в трубе.
Лента для герметизации стыков. Создает барьер для инертного газа, обеспечивает чистоту свариваемых поверхностей. Не выделяет вредных веществ во время сварочных работ.
Водорастворимые палочки и трубочки для установления зазора. Не оставляют следов внутри труб после сварки.
Распорные кольца. С их помощью легко выставить зазоры при сварке труб внахлест. Водорастворимые кольца не загрязняют трубы после проведения сварочных работ. Кольца из нержавейки обеспечивают зазор 1.6 мм, становятся постоянным элементом конструкции.

Кроме расходных материалов, выпускается устройство для измерения содержания кислорода. С помощью точного датчика технологи обеспечивают оптимальный подпор инертного газа в полостях труб и иных конструкций.

Современные расходные материалы и датчики уровня кислорода обеспечивают при сварке нержавеющих труб качественный шов, высокую производительность труда, не выделяют вредных веществ в процессе сварочных работ.

Технология сварки аргоном от «А» до «Я»

Технология аргонно-дуговой сварки инвертором

Как осуществляется аргонно-дуговая сварка инвертором? Зачем использовать такую технологию и насколько тяжело осуществить такое соединение? Далее.

Сварка — это тип соединения металлических деталей путем их расплавления. Однако, если с варкой стали все просто, то при сваривании нержавейки или цветных металлов обычным электродуговым способом шов получается некачественными и быстро приходит в негодность. Для этого применяют технологию сваривания в аргоновой среде.

Как осуществляется аргонно-дуговая сварка инвертором? Зачем использовать такую технологию и насколько тяжело осуществить такое соединение?

Зачем нужен аргон

Главная причина кроется в атмосферном кислороде. Этот газ, находящийся повсеместно, окисляет все вещества, с которыми контактирует. И именно под влиянием кислорода металлы подвергаются коррозии.

Во время сварочного процесса обычным, электродуговым способом, нержавеющие стали (в составе которых никель и хром) и цветные металлы образуют в шве окислы от контакта с воздухом. От таких изменений в составе соединение, во-первых, не так прочно, а во-вторых, начинает разрушаться под воздействием коррозии.

Для того, чтобы перекрыть доступ воздуха и кислорода в частности, к сварочной ванне используют подачу инертного газа аргона (гелия или углекислоты). В такой среде сварочный шов надежно соединяет детали и не подвергается разрушительным процессам.

Как варить металлы в аргоновой среде

Для начала понадобиться оборудование, которым можно осуществлять процесс сварки в аргоне.

Потребуется инвертор с возможностью TIG-сварки. Это аппарат имеет функцию подключения газового оборудования. Саму сварку осуществляют неплавящимся вольфрамовым электродом с подачей газа к горелке.

Также нужно приобрести электроды (вольфрам) и газ. Дополнительно может потребоваться присадочная проволока.

Чаще всего под аргоном сваривают детали из нержавейки и алюминия. Как это делается технологически?

Аргонно-дуговая сварка инвертором ММА предусматривает использование дополнительно осциллятора. Это устройство, которое обеспечивает бесконтактное зажигание дуги. В аргоне обычным способом поджог затрудняется, а осциллятор дает нужное напряжение для этого.

Важно знать правильный выбор тока при сварке аргоном для различных материалов: стали, нержавейки или алюминия.

Сварка нержавеющих сталей

Сваривание нержавейки тиг инвертором происходит от постоянного тока. Для того, чтобы прихватить заготовки, не нужно использовать присадку.

Подключается оборудование, кабель горелки ставится на плюс, а масса на минус.

Расход газа выставляют 6-10 литров, силу тока регулируют в зависимости от толщины свариваемых деталей. Чем более толстостенный металл, тем выше показатель. Для нержавейки толщиной 1-2 миллиметра сила тока выставляется 15-35 ампер.

При сварке неплавящимся электродом дугу разжигают не на заготовках, а рядом на графитовой пластинке.

После поджигания дуги, плавно ведут шов, ни в коем случае нельзя утапливать вольфрамовый стержень в сварочную ванну.

Присадочную проволоку подают к краю расплава легкими тычками. Слишком резкая подача присадки будет приводить к интенсивному разбрызгиванию расплава.

Когда сварочный шов завершен, нужно оторвать электрод от поверхности, погасив дугу, и вернуть горелку к нему, чтобы остывание металла происходило под струей аргона.

При сварке следите за тем, чтобы присадочный материал и сам электрод находились в зоне, к которой подается аргон.

Насколько качественно проварено соединение, можно понять во время процесса по форме сварочной ванны. Если она удлиняется в сторону ведения шва, то металл вариться качественно. В противном случае ванна имеет овальную или округлую форму (расплав просто растекается поверху заготовок).

Сварка алюминия

Сварка алюминиевых деталей происходит с использованием переменного тока! Аргонно-дуговую сварку инвертором также можно проводить и на постоянном токе (чаще всего для толстых деталей).

Расход газа при сварке алюминия выставляют от 8 до 10 литров. Обязательно соблюдается обратная полярность электрического тока. Если вы свариваете алюминий, то горелка ставиться на минус, а масса — на плюс.

Сила тока, как и в случае с нержавеющими сталями, зависит от толщины. Чем более толстый металл, тем выше показатель!

Вольфрамовый электрод выбирают по толщине (они бывают от 1 до 4 мм). Кончик электрода рекомендуется подточить, для лучшей фокусировки дуги.

Для варки алюминия также используется присадочный пруток, который выбирают зависимо от того, какой металл сваривается (чистый или сплав).

При сварке неплавящимся электродом дугу лучше зажигать также на графитовой пластинке. При ведении шва угол наклона горелки должен составлять 45 градусов. Электрод нужно вести плавно, без резких рывков, чтобы не нарушить равномерную подачу аргона.

Как и в случае с нержавейкой, присадочный пруток подают тычками к краю, но не в саму ванну.

Обязательно нужно следить за сварочным процессом, чтобы вольфрамовый стержень не попал в расплавленный металл.

После завершения сварного шва дугу гасят, отрывая электрод, и оставляют подачу аргона на соединение для застывания расплавленного алюминия в защитной среде.

Толстые алюминиевые детали можно варить на постоянном токе, используя обратную полярность и небольшую силу в 35 ампер.

Свою специфику имеют и процессы варки других цветных металлов меди, титана и прочих.

Возможно также сваривание и плавящимися электродами. Для этого используют специальные виды расходников, предназначенные именно для варки цветных металлов и нержавеющих сталей.

Кроме аргона возможно использование других газов, например, гелия. При его применении в сварке алюминия, шов получается даже чище и более качественным, чем с другими аналогами.

Также в защитном газе можно сваривать и разные марки стали, особенно это актуально при очень тонких работах, когда нужно избежать разбрызгивания и растекания расплавленного металла.

А что Вы, думаете по этому поводу? Насколько целесообразно использование такой технологии сваривания деталей в бытовых условиях? Если у Вас имеется опыт по сварке различных металлов с использованием аргона, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.

Читайте также: