Применение аргона в сварке

Обновлено: 17.05.2024

Впервые о ней услышали, как об аргонодуговой сварке в среде инертного газа. Потом стали применять различные газы и даже их смеси. С появлением инверторных источников сварочного тока в обиход прочно вошла английская аббревиатура TIG (тиг) сварка. Сейчас правильным названием считается следующее выражение: «сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа».

Газ аргон дал путёвку в жизнь ещё одному очень перспективному виду соединения металлов: полуавтоматической сварке плавящимися электродами в среде защитного газа. В этом случае всё чаще используют другие газы, сварочную проволоку с обмазкой, сварку под флюсом, но фундаментом был аргон. Познакомимся с ним поближе в этой статье.

Газ аргон

Опыты по получению азота из воздуха давали разные результаты по плотности в зависимости от методики проведения. Это можно было объяснить только присутствием ещё одного газа в качестве примеси. Вскоре его удалось выделить. Это был неизвестный ранее газ, который назвали аргоном.

Его открыли, потом забыли, не знали, что с ним делать следующие 25 лет, пока не открыли гелий. Раньше только аргону не могли найти место в таблице Менделеева, теперь уже два газа не «вписывались» туда. Было принято решение выделить их в нулевую группу между галогенами и щелочными металлами.

Электронные оболочки аргона насыщены до предела, чем объясняют одноатомность его молекул и крайнюю химическую инертность. Инертные газы – тяжёлые газы. Аргон самый легкий из них, но он в 1,38 раза тяжелее воздуха. Из химических свойств, которые могут интересовать сварщиков, отметим, что он не растворяется в металлах, а значит, не будет влиять на химический состав шва.

Аргон и сварка

Будучи тяжелее воздуха, аргон надёжно покрывает зону сваривания, не давая активным газам влиять на химические свойства сварного шва. Это свойство делает его незаменимым при сваривании активных металлов, алюминия и меди. В качестве защитной среды он показывает отличные результаты при сваривании нержавейки и жаропрочных сплавов. Для сваривания чёрных металлов аргон применяют в смесях с гелием, кислородом или углекислым газом.

При использовании аргона можно поднять температуру сварочной дуги. Это увеличивает глубину проплавления сварочного шва и позволяет варить в один проход более толстые листы. При работе сварочными аппаратами для аргонодуговой сварки защитные свойства этого газа проявляются не только в защите шва, но и предохраняют от окисления материал неплавящегося электрода.

Аргон не вредит окружающей среде и не опасен для здоровья человека. Единственное, чего следует опасаться, так это его особенности накапливаться в больших количествах. Будучи тяжелее воздуха, аргон скапливается в нижней части помещения, замещает собой воздух и может вызвать удушье сварщика. Хорошая вентиляция служит залогом недопущения подобной ситуации.

Гост 10157 задает условия поставок газообразного и жидкого аргона. Транспортировка и хранение газообразного аргона осуществляется в баллонах под давлением 15 МПа в соответствии с ГОСТ 949.

Виды и особенности аргонодуговой сварки

Не так давно было известно три вида аргонодуговой сварки: ручная, механизированная и автоматическая, совсем недавно появилась роботизированная..

Ручная

Данный вид предполагает управление всем процессом вручную. Сварщик вручную перемещает горелку и вручную подаёт присадку в виде прутка или проволоки. Этот вид применим как для самых простых домашних работ, так и для изготовления сверхсложных конструкций. Существенный недостаток этого метода – низкая производительность труда и необходимость иметь достаточно опытного сварщика.

Механизированная

Такую сварку чаще всего называют полуавтоматической или сваркой полуавтоматом. Процесс управления горелкой осуществляется вручную, а подача проволоки автоматически. Такой вид в три раза производительнее ручной. Сварку полуавтоматом в среде углекислого газа массово используют в судостроении. Там много длинных прямых швов для соединения толстых листов чёрного металла. Работа на этих полуавтоматах по силам сварщикам с невысокой квалификацией.

Автоматическая

Автоматическая сварка проводится без участия сварщика. Её могут выполнять сварочные машины различной сложности. От того, насколько качественная эта машина, зависит сложность фигурации шва, который ей будет «по зубам». Самая простая конфигурация шва характерна для сваривания труб. Здесь в основном и «трудятся» сварочные автоматы. Самую высокую производительность труда они показывают на монтаже трубопроводов различных диаметров, вплоть до прокладки газопроводов по дну моря.

Этот вид сваривания вообще не требует сварщиков. Казалось бы, это замечательно. Но несмотря на то, что автоматы работают сами, подготавливают их к работе, настраивают и ремонтируют специалисты очень высокой квалификации. Ещё большего участия высококлассных специалистов требует следующий вид сварки.

Роботизированная

Этот вид сварки аргоном появился сравнительно недавно. Роботы-сварщики заменили собой множество сварщиков на конвейерах, повысив производительность работ и снизив себестоимость во много раз. Человеку никогда не угнаться за роботом, он не сможет сохранять максимальную концентрацию и работать без ошибок в таком темпе.

Конечно, есть и обратная сторона медали. Роботы очень дорогие; кроме высококвалифицированных наладчиков для их обслуживания, они нуждаются в конструкторах для их создания и программистах для составления рабочих программ. В настоящее время роботы заняли места на конвейерах по сборке автомобилей. Чем более массовым является производство, тем выгоднее обходится роботизированная сварка.

Область применения

Возможности аргонодуговой сварки практически безграничны. На заре своего становления эта технология получила толчок в развитии ввиду острой необходимости найти способ соединения алюминиевых деталей. Растущие объёмы производства самолётов и других летательных аппаратов требовали создания нового оборудования для сваривания алюминия.

По мере наработки навыков при сваривании алюминия была замечена замечательная особенность аргонной сварки – высокое качество шва. Это качество пришлось кстати в ракетостроении, авиации, судостроении и автомобилестроении. Кроме высокого качества сварочных швов, этот вид сварки обеспечивает соединение многих трудносвариваемых материалов и тонколистовых материалов. Появившиеся в последнее время импульсные установки аргонодуговой сварки ещё более расширили функциональные возможности этого вида соединения металлов.

Особое место занимают сварочные аппараты TIG в ремонте автомобилей. Малогабаритные, недорогие, надёжные в работе, они стали главным инструментом ремонтников. Этими аппаратами варят:

алюминиевые колёсные диски;

алюминиевые и медные трубки радиаторов и кондиционеров;

чугунные корпуса двигателей.

В дорогих автомобилях широко применяются такие материалы, как нержавеющая сталь, латунь, титан. Со всеми этими материалами легко справляется TIG сварка.

Не обошли своим вниманием этот вид сваривания и специалисты художественных работ по металлу. Особенно выручает аргонодуговая сварка мастеров чугунного литья. Она не только прекрасно варит чугун, но и успешно устраняет трещины и каверны в готовых изделиях. Художественные изделия отличаются утончённостью форм, и в их производстве очень ценится тонкий и качественный шов, присущий аргоновой сварке.

Все вышеупомянутые сферы применения очень важны, но основная масса работ с использованием аргонно-дуговой сварки приходится на длинный перечень производств, в которых используется нержавеющая сталь. Устойчивость от коррозии этой стали придают присадки, которые выгорают при обычных способах сваривания. Защитный газ при сваривании TIG аппаратами защищает шов от окисления кислородом воздуха, что позволяет сваривать все виды высоколегированных сталей.

Технология и принцип работы

Аргонодуговая сварка работает на том же принципе, что и ручная дуговая сварка плавящимся электродом, но имеет ряд специфических особенностей. Дуга зажигается между неплавящимся вольфрамовым электродом и свариваемым металлом в среде защитного газа, который подаётся по корпусу горелки. При необходимости, в зону сваривания вручную подаётся присадочный материал.

При автоматическом режиме аргонодуговой сварки необходимо подключение дополнительного устройства – осциллятора. Такая необходимость возникает ввиду плохих условий зажигания дуги в среде аргона. В автоматическом режиме сложно обеспечить касание металла электродом, как при ручной сварке, и дугу приходится зажигать на некотором расстоянии электрода от металла.

Физическое свойство аргона (высокий потенциал ионизации) не позволяет зажечь дуговой промежуток низким напряжением. Осциллятор вырабатывает напряжение в несколько десятков тысяч вольт, что позволяет «пробить» промежуток между неплавящимся электродом и изделием и создать условия для загорания низковольтной дуги. Поджиг дуги без физического касания электродов металла исключает такое вредное явление, как оплавление и загрязнение вольфрамового электрода.

Технологические режимы для этого вида сваривания разнятся в зависимости от рода используемого сварочного тока: переменного или постоянного. Различия имеют и режимы для сваривания различных металлов. При сваривании на постоянном токе осциллятор отключается после зажигания дуги в начале процесса. Если сваривание ведётся на переменном токе, то осциллятор остаётся включённым и подаёт импульсы при каждой смене полярности, вновь и вновь ионизируя дуговой промежуток. В таком режиме варится алюминий. Изменение направления тока не позволяет образовываться оксидной плёнке на поверхности металла.

При сваривании на постоянном токе необходимо учитывать распределение тепла между электродом и изделием. Две трети на аноде и одна треть на катоде – такое распределения тепла при прямой полярности подключения. Именно такое подключение используют при сваривании изделий из всех видов стали и титана. В этом случае две трети тепла позволяют лучше прогреть свариваемый материал.

Из технологических особенностей ещё можно отметить условия, требующие добавления кислорода в защитный газ. Добавляют 3-5% кислорода, если необходимо избежать малейшей пористости в сварочном шве. Аргон в смеси с кислородом обеспечивает более надёжную защиту сварочного шва от влаги и вредных включений. Все случайные примеси и включения просто сгорают в кислородной среде.

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки

Главными достоинствами аргонодуговой сварки являются шов высокого качества и практически неограниченный перечень металлов, которые можно сваривать этим способом. Это преимущество приобретает особую ценность, когда необходимо сваривать материалы, которые иным способом сварить невозможно вообще. Второе, что выделяет этот вид сварки - малый нагрев свариваемых изделий. При незначительном нагреве изделия не подвержены деформациям, а это очень ценно при сваривании деталей сложной конфигурации.

К недостаткам обычно относят сравнительную дороговизну метода, сложность необходимого оборудования и необходимость высокой квалификации сварщиков при сварке аргоном.

Режимы аргонодуговой сварки

Режим сварки аргоном состоит из ряда параметров, которые необходимо правильно задать. Главными параметрами режима такой сварки являются следующие:

Сварка аргоном – особенности технологии и сварочное оборудование

Когда необходимо сформировать неразъемное соединение деталей из нержавеющей стали, меди, титана, алюминия, а также ряда других металлов цветной группы и сплавов на их основе, чаще всего используется сварка аргоном. Процесс ее выполнения является достаточно трудоемким и специфическим.

Процесс сварки в среде аргона

Принципы сварки, выполняемой в среде аргона

Сварка аргоном совмещает в себе признаки электродуговой и газовой сварки. С электродуговой сваркой данный технологический процесс объединяет обязательное использование электрической дуги, а с газовой – применение газа, а также некоторые технологические приемы формирования неразъемного соединения.

Плавление кромок соединяемых деталей и присадочного материала, при помощи которого и формируется сварной шов, обеспечивается за счет высокой температуры, создаваемой при горении электрической дуги. Газ (в данном случае аргон) выполняет защитные функции, о чем следует поговорить более подробно.

Сварка легированных сталей, большинства цветных металлов и сплавов на их основе имеет некоторые особенности, заключающиеся в том, что, находясь в расплавленном состоянии, взаимодействуя с кислородом и другими примесями окружающего воздуха, такие металлы активно окисляются.

Это негативным образом сказывается на качестве формируемого сварного шва: он получается непрочным, в его структуре формируются поры – воздушные пузырьки, которые значительно ослабляют соединение. Еще более отрицательное влияние оказывает окружающий воздух на алюминий, расплавленный в процессе выполнения сварочных работ. Под воздействием кислорода, находящегося в окружающем воздухе, данный металл начинает гореть.

Оптимальным решением, которое позволяет эффективно защитить зону формируемого соединения при сварке металлов цветной группы и легированных сталей, является использование защитного газа – им и выступает аргон. Высокая эффективность применения именно данного газа объясняется его характеристиками.

Схема работы аргонодуговой сварки

Аргон значительно тяжелее воздуха (на 38%), поэтому он с легкостью вытесняет воздух из зоны выполнения сварочных работ и создает ее надежную защиту. Являясь инертным по своей природе, аргон практически не реагирует с расплавленным металлом, а также другими газами, присутствующими в зоне, где горит сварочная дуга. При сварке аргоном на обратной полярности следует учитывать один важный момент: от атомов газа в этом случае легко отделяются электроны, поток которых превращает газовую среду в токопроводящую плазму.

Технология выполнения сварки в среде такого газа, как аргон, может предусматривать использование плавящихся, а также неплавящихся электродов (такими являются стержни из вольфрама). Диаметр электродов из вольфрама, который, как известно, отличается исключительной тугоплавкостью, подбирается по специальным справочникам. На выбор данного параметра оказывают влияние характеристики соединяемых деталей.

Методы аргонодуговой сварки

Сварку в среде аргона подразделяют на три типа в зависимости от используемой технологии:

ручную, выполняемую неплавящимся вольфрамовым электродом (обозначается такая технология аббревиатурой РАД);
автоматическую, проходящую в среде аргона с использованием неплавящихся электродов (обозначение сварки данного типа – ААД);
автоматическую, выполняемую в среде аргона с использованием плавящихся электродов (название данной технологии – ААДП).

Согласно международной классификации, аппарат аргонодуговой сварки или сварки, выполняемой при помощи электрода из вольфрама в защитной среде любого инертного газа, обозначается аббревиатурой TIG (Tungsten Inert Gas).

Особенности сварочных работ в среде аргона

Рабочим органом сварочного оборудования, используемого для соединения металлических деталей в среде защитных газов (в том числе и аргона), является горелка. Именно в горелку (в ее центральную часть) вставляется вольфрамовый электрод, вылет которого должен находиться в пределах 2–5 мм. Фиксация электрода внутри такой горелки обеспечивается посредством специального держателя: в него можно вставить вольфрамовый стержень любого требуемого диаметра. Для подачи защитного газа сварочная горелка оснащается керамическим соплом.

Принцип работы аргонной сварки

Требуемую температуру в процессе выполнения сварки аргоном, как уже говорилось выше, создает электрическая дуга. Сварной шов формируется при помощи присадочной проволоки, состав которой должен максимально соответствовать составу обрабатываемого металла.

Перечислим основные этапы выполнения сварки рассматриваемого типа, при которой используется электрод из вольфрама.

Проводится тщательная очистка поверхностей соединяемых деталей от загрязнений, следов масла и жира, а также от окисной пленки. Такая очистка является обязательной и может выполняться механически способом либо при помощи химических средств.
К соединяемым деталям необходимо подключить «массу». Сделать это можно как напрямую (если детали обладают большими габаритами), так и посредством металлической поверхности рабочего стола (если детали не отличаются большими размерами). Присадочная проволока, что важно, не включается в электрическую сварочную цепь, а подается отдельно.
На сварочном оборудовании выставляется сила сварочного тока. Данный параметр выбирается в зависимости от характеристик соединяемых заготовок.
После включения тока горелку с электродом подносят к свариваемым деталям как можно ближе, не прикасаясь к их поверхности. Оптимальное расстояние, на котором горелку располагают от поверхности соединяемых заготовок (его надо выдерживать в процессе выполнения сварки), – 2 мм. Удерживание электрода на таком небольшом расстоянии позволяет хорошо проплавить соединяемый металл, получить красивый и аккуратный сварной шов.

Схема сварочного оборудования для осуществления сварки в среде аргона

Подачу защитного газа включают заранее – за 15–20 секунд до начала сварки. Выключают подачу аргона не сразу после окончания сварки, а чуть позже – спустя 5–10 секунд.
Горелку и присадочную проволоку медленно ведут только вдоль формируемого шва, не совершая ими поперечных колебаний. Присадочную проволоку, которая располагается впереди горелки, вводят в зону действия электрической дуги очень плавно, не делая ею резких движений. В противном случае расплавленный металл будет сильно разбрызгиваться.
При выполнении сварки электрическую дугу зажигают, не прикасаясь электродом к соединяемым поверхностям. Придерживаться такого правила необходимо по нескольким причинам. Во-первых, потенциал ионизации аргона очень высок, что мешает для его понижения эффективно использовать искру от касания электрода. Когда для сварки применяется плавящийся электрод, во время его прикасания к соединяемым деталям возникают пары металла. Потенциал их ионизации значительно ниже, по сравнению с аргоном, что и облегчает процесс зажигания электрической дуги. Во-вторых, если прикасаться вольфрамовым электродом к поверхности соединяемых деталей, она загрязняется, что мешает качественному выполнению сварочных работ.

Процесс сварки аргонодуговым способом вблизи

У многих возникает естественный вопрос о том, каким образом может быть зажжена электрическая дуга в среде такого газа, как аргон, если потенциал его ионизации слишком большой, а сам электрод не прикасается к поверхности соединяемых деталей. Для этого используется осциллятор, который преобразует поступающий из электрической сети ток с обычными параметрами в высокочастотные импульсы с величиной напряжения 2000–6000 В и частотой тока 150–500 Гц. Именно такие импульсы и дают возможность зажечь электрическую дугу без соприкосновения электрода с соединяемыми деталями.

Оборудование и оснащение для сварки аргоном

Для выполнения сварки аргоном недостаточно наличия стандартного сварочного аппарата, в качестве которого может выступать инвертор или трансформатор. Данная технология требует использования такого оборудования и специального оснащения, как:

Инверторный сварочник и газовый баллон для сварки с использованием аргона

инвертор или обычный сварочный трансформатор, мощности которого должно хватать для выполнения подобного технологического процесса (в частности, для этих целей можно использовать трансформатор, мощность холостого хода которого находится в интервале 60–70 В);
силовой контактор, через который на сварочную горелку будет подаваться требуемое сварочное напряжение;
осциллятор, о назначении которого было сказано выше;
специальный регулятор, который будет отвечать за время обдува сварочной зоны аргоном (поскольку защитный газ должен начать подаваться за несколько секунд до начала сварки, а его подачу необходимо перекрывать спустя несколько секунд после ее окончания);
специальная горелка с керамическим соплом и зажимом для фиксации вольфрамового электрода;
газовый баллон и редуктор, который регулирует уровень давления аргона, подаваемого в зону сварки;
электроды из вольфрама и присадочные прутки требуемого диаметра;

Ремонт легкосплавного колесного диска — вариант типичного использования аргонной сварки

дополнительный трансформатор, отвечающий за подачу напряжения к коммутирующим устройствам;
выпрямитель, вырабатывающий постоянный электрический ток с напряжением 24 В, который подается на коммутирующие устройства;
реле, которое отвечает за включение и отключение таких устройств, как осциллятор и контактор;
электрогазовый клапан, работающий от напряжения 24 или 220 В;
фильтр индуктивно-емкостного типа, обеспечивающий защиту сварочного аппарата от негативного воздействия высоковольтных импульсов;
амперметр, используемый для измерения величины сварочного тока;
рабочий или неисправный автомобильный аккумулятор емкостью 55–75 Ah, который необходим для того, чтобы снизить постоянную составляющую сварочного тока, обязательно возникающую при выполнении процесса на переменном токе (такой аккумулятор подключается к сварочной электрической цепи последовательно);
сварочные очки, которые необходимо использовать в качестве основного элемента защиты сварщика.

При желании оборудование для выполнения сварки аргоном можно укомплектовать своими руками, купив все необходимые компоненты в строительном магазине или на рынке. Если же вы не хотите заниматься конструированием, то можно сразу приобрести сварочный аппарат, в марке которого присутствует аббревиатура TIG. Чтобы начать использовать такой аппарат, его необходимо дополнительно укомплектовать газовым баллоном, горелкой, элементами, управляющими горелкой и подачей защитного газа.

Преимущества и недостатки сварки в защитной среде аргона

Сварка, выполняемая в среде защитного газа аргона, имеет как преимущества, так и недостатки, которые обязательно следует учитывать. К достоинствам данной технологии относят:

Пример шва, выполненного сваркой в среде аргона

возможность получения качественного и надежного сварного соединения, что обеспечивается эффективной защитой области выполнения сварочных работ;
незначительный нагрев соединяемых деталей, что дает возможность использовать данную технологию для сварки деталей сложной конфигурации (при этом они не деформируются);
возможность использования для соединения деталей из материалов, которые невозможно варить другими способами;
значительное возрастание скорости выполнения сварочных работ за счет использования высокотемпературной электрической дуги.

Недостатками данной технологии являются:

использование сложного сварочного оборудования;
необходимость в специальных знаниях и достаточном опыте выполнения подобных работ.

Использование сварки аргоном позволяет получать качественные и надежные сварные соединения, характеризующиеся равномерной проплавкой соединяемых деталей. Применяя данную технологию, можно сваривать детали из цветных металлов небольшой толщины даже без применения присадочной проволоки.

Для чего используют аргонную сварку и когда она незаменима

Для чего используют аргонную сварку? Почему в определенных ситуациях она просто незаменима? Ответы на эти вопросы дать не так уж и сложно. Дело в том, что некоторые металлы, вроде алюминия, меди или титана, соединить идеальным швом с помощью стандартных методов просто не получится. И тут на помощь приходит сварка в среде аргона.

Данная технология не является чем-то сверхсложным, однако имеет свои особенности. Качество работы во многом зависит от имеющегося оборудования, способа сварки и т. п. Только при соблюдении конкретных условий можно получить надежный и практически незаметный шов – для любого производства это является первоочередной задачей.

Технология аргонодуговой сварки

Аргонная сварка объединяет в себе признаки газовой и электродуговой. От газовой в технологический процесс взят ряд приемов создания неразъемного соединения и использование газа, а от электродуговой – применение электрической дуги.

Электрическая дуга в процессе горения создает высокую температуру, благодаря чему края деталей плавятся вместе с присадками, в результате образуется шов. Аргон, а именно этот газ используется в данном случае, защищает расплав от воздействия кислорода. Но об этом позднее.

Существует ряд особенностей, присущих сварке большей части цветных металлов, а также их сплавов и легированных сталей. Они заключаются во взаимодействии расплавленных металлов с окружающим их воздухом: кислородом и его примесями. Находясь в расплавленном состоянии, металлы начинают активно окисляться.

Такое взаимодействие плохо влияет на свойства сварного соединения. В результате появления пузырьков воздуха в расплавленном металле внутри шва образуются поры. Это приводит к снижению прочности соединения. Алюминий же в процессе расплавки, при непосредственном влиянии кислорода, начинает гореть.

Поэтому необходимо защищать сварной шов от влияния воздушной среды на соединяемые легированные стали и цветные металлы. Использование аргона в качестве защитного газа при этом считается оптимальным, так как он эффективно защищает металлы при сварке.

Благодаря тому, что аргон на 38 % тяжелее воздуха, он легко вытесняет его из сварочной ванны, защищая шов. Он не вступает в реакцию с металлами, находящимися в расплавленном состоянии, и другими газами в зоне расплава. В случае сварки на обратной полярности с защитой аргоном нельзя забывать о том, что газовая среда легко превращается в плазму, проводящую ток. Это происходит из-за потока электронов, которые отделяются от атомов аргона.

Работа в аргонной среде может происходить с помощью двух типов электродов: плавящихся и неплавящихся. Последние представляют собой вольфрамовые стержни, которые, как известно, достаточно тугоплавкие. Для того чтобы подобрать подходящий диаметр таких электродов, надо заглянуть в специальный справочник. Чаще всего выбор зависит от материала заготовок.

2 основных способа аргонной сварки

Вид сварки выбирается в зависимости от материала, с которым предстоит работать. Качественный результат можно получить только при выборе оптимального способа сварки в каждом конкретном случае.

Наиболее популярна сварка аргоном. Выполняется она вручную с использованием штучных электродов.

Основные особенности аргонной сварки:

Высокая скорость выполнения работы.
Сравнительно небольшая температура сварки.
Отсутствие присадочного материала.
Аккуратный и достаточно тонкий шов.

Второй по распространенности является аргонодуговая сварка. Она широко применяется в промышленности. Выполняется как ручным, так и автоматическим методами с использованием вольфрамовых штучных электродов и присадочной проволоки. Специалисты считают данную сварку более сложной и трудоемкой, чем аргонная.

Впрочем, у этого способа также есть свои преимущества:

Достаточно высокая производительность труда, которой сложно добиться при ручной сварке.
Возможность сваривания таких материалов, как углеродистая и легированная сталь.
Высокое качество шва.

Однако выбор способа соединения зависит не только от оборудования, но и от сварочного материала. В большинстве случаев данные методы взаимозаменяемы. Чаще все же отдают предпочтение аргонодуговой сварке. При выборе аппаратуры для проведения сварочных работ стоит остановиться на агрегатах с переменным и постоянным током, несмотря на их высокую стоимость, зато применять их можно при работе практически с любым металлом.

Аргонодуговая сварка дает качественный результат, но в этом случае для работы требуется хорошее оборудование, качественные расходные материалы и высококвалифицированный персонал.

Типы оборудования для аргонодуговой сварки

Существует несколько видов аргонной сварки, которые зависят от уровня механизации процесса:

ручная;
механизированная;
автоматизированная;
роботизированная.

Для каждого способы сварки необходимо определенное оборудование, соответственно, и стоимость работ различается.

При ручном способе сварки применяют неплавящиеся вольфрамовые электроды, подача проволоки осуществляется самим мастером, горелка для аргонодуговой сварки перемещается.

Механизированный способ характеризуется подачей присадочных прутков в автоматическом режиме, при этом мастер сам держит горелку.

Автоматизированная сварка полностью под контролем оператора – подача проволоки и перемещение горелки происходят автоматически.

Роботизированный процесс исключает и присутствие оператора.

8 правил аргонодуговой сварки

Для проведения аргонной сварки необходимо приобрести следующее оборудование: инвертор либо сварочный трансформатор, емкость с аргоном, горелку, присадочную проволоку или прутки.

Существует ряд правил, необходимых для выполнения данного вида сварки:

Заготовки (или непосредственно зона сварки) должны быть очищены от любого вида загрязнений, а затем обезжирены.
Подача газа начинается за 20 секунд до работы и прекращается через 10 секунд после ее окончания.
Дугу следует делать минимально возможной, поскольку при увеличении расстояния горелки от поверхности заготовки, зона нагрева расширяется, углубляется проплав изделия.
Ровный и красивый шов можно получить, выполняя движения горелкой вдоль оси соединения, не отступая от нее.
Присадка (проволока или пруток) подается строго перед горелкой без любых движений поперек. Таким образом шов получается узким.
Присадка и электрод должны постоянно быть в защитной газовой среде.
Движения следует выполнять плавно, чтобы избежать разбрызгивания металла и искр.
Шов заканчивается кратером, который заливается при использовании пониженного тока. Нельзя резко отводить горелку и обрывать дугу, это негативно сказывается на защите соединения.

Процесс обучения аргонной сварке несложный. Но для выполнения ровных качественных швов требуется терпение и практика.

Преимущества и недостатки сварки в среде аргона

У аргонной сварки есть как плюсы, так и минусы, которые надо учитывать при выборе данного способа.

Ее преимуществами являются:

Отсутствие деформации заготовок из-за высокой температуры, поскольку не требуется значительно разогревать края деталей.
Аргон – инертный газ, следовательно, он тяжелее воздуха. Значит, кислород не сможет проникнуть в сварочную ванну.
Дуга имеет большую тепловую мощность, сварка происходит с высокой скоростью и хорошим качеством, если мастер имеет достаточную квалификацию.
Несмотря на некоторые особенности аргонной сварки, процесс этот несложный, ему легко обучиться.
Аргонной сваркой можно соединять металлы, которые невозможно соединить иным способом.

Недостаток аргонной сварки – невозможность ее проведения на открытом воздухе при наличии сильного ветра. Аргон разносится ветром, следовательно, плохо защищает шов, поэтому последний может быть некачественным.

В закрытых помещениях сварку необходимо проводить только с использованием принудительной вентиляции. Кроме того, если необходимо применить высокоамперную сварочную дугу, то следует заранее решить, каким образом будет происходить охлаждение шва при проведении работ.

Сферы применения аргонной сварки

Для чего используют аргонную сварку? Она необходима в случаях, когда сварочные швы должны быть выполнены безукоризненно. Особенно часто с ее помощью соединяют трудно свариваемые материалы и заготовки с тонкими стенками. Данный вид сварки востребован в авиа- и ракетостроении, автомобильной промышленности. Посредством такого соединения изготавливают важные узлы из алюминия и его сплавов.

Чаще всего аргонодуговую сварку применяют при работе с алюминием, который является трудно свариваемым, часто трескается, дает сильную усадку. Кроме того, в расплавленном состоянии этот металл легко окисляется, покрываясь тугоплавкой пленкой, которая препятствует образованию шва. И только сварка в среде аргона поможет получить швы высокого качества.

Особенно востребована такая сварка на автомобильных СТО, где с помощью такого способа соединения период эксплуатации деталей значительно продлевается.

Для чего используют аргонную сварку на станциях техобслуживания автомашин? Она может применяться при ремонте радиаторов, разных частей коробок переключения передач, трубок от кондиционеров и прочих элементов, сделанных из алюминия и его сплавов. Пайку и плазменное напыление, как и иные способы сварки, невозможно было бы использовать для таких работ, поскольку детали имеют технические особенности.

Аргонную сварку можно использовать и при работе с иными материалами, такими как титан, медь, дюралюминий, силумин, чугун и прочие черные и цветные металлы.

Каждый из материалов имеет химические особенности и нюансы «поведения» во время нагрева, и мастер должен их знать, чтобы не допустить ошибки

При создании кованых изделий, к примеру, ворот, оград, люстр, перил, мебели, также применяют аргонную сварку. Сложные соединения подобных изделий достаточно тяжело обрабатывать, а такой способ сварки упрощает рабочий процесс, придавая изделиям прекрасный внешний вид без финишной обработки.

Швы, полученные посредством аргонодуговой сварки, практически незаметны. Это важно не только для получения эстетически привлекательного внешнего вида, но и для прочности всей конструкции.

Экономия – еще одна причина применения аргонной сварки. Причем сэкономить можно не только средства, но и усилия, и нервы.

Качественный результат работы достигается использованием аргона с разными присадками. Оптимальный состав расходников хорошо известен профессиональным сварщикам, поэтому свою работу они выполняют наиболее эффективно и с высоким качеством.

Техника безопасности при дуговой сварке в аргоне

Применяя в работе сжиженные газы, необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Назовем основные ее требования при использовании аргона:

не положено проводить сварку вблизи легковоспламеняющихся веществ;
необходимо удалить все посторонние предметы;
следует использовать только сертифицированные материалы и исправное оборудование;
перед началом работ надо пройти предварительный инструктаж, получить базовые теоретические знания;
в ходе работы обязательно использовать маску либо защитные очки, желательно «хамелеоны».

Несмотря на то, что аргон достаточно безвреден для человеческого организма, его лучше не вдыхать, так как он более легкий, чем кислород, а потому просто выталкивает его. После попадания аргона в легкие человек начнет задыхаться. Осуществлять сварку следует в помещении, имеющем хорошую естественную вентиляцию, в противном случае для моментального удаления продуктов сгорания надо позаботиться о качественной постоянной вентиляции.

Аргонная (аргонодуговая) сварка – технология, принцип работы, обрудование

Аргонная сварка — это распространенная технология, которая чаще всего используется, когда необходимо выполнить соединение деталей из алюминия, а также его сплавов. Аргонодуговая сварка представляет собой оптимальную технологию при необходимости соединения алюминиевых деталей, так как данный газ эффективно защищает сварочную ванну, а также расплавленный присадочный материал от негативного воздействия кислорода, содержащегося в окружающем воздухе.

Процесс аргонной сварки

Преимущества и недостатки технологии

Как известно любому специалисту-сварщику, варить алюминий очень проблематично именно по причине того, что на поверхности данного металла при его контакте с кислородом формируется оксидная пленка, отличающаяся значительной температурой плавления. Аргонодуговая сварка как раз и дает возможность эффективно защищать поверхность соединяемых деталей, а также сварочной ванны от негативного воздействия кислорода. Аргон, благодаря своим характеристикам, полностью вытесняет кислород из зоны выполнения сварки, из-за чего данный процесс протекает максимально эффективно.

Сварочный шов, выполненный в защитной среде аргона

Сварка в среде аргона успешно используется не только при работе с деталями из алюминия, но и с изделиями из других металлов: чугуна, нержавеющей стали, титана, меди, серебра, золота и др. Основными причинами, по которым сварка по подобной технологии пользуется большой популярностью, являются следующие:

высокое качество формируемых сварных соединений, в швах которых отсутствуют поры и посторонние примеси;
при осуществлении такой сварки соединяемые детали нагреваются очень незначительно, что минимизирует риск их деформации;
скорость аргонной сварки, благодаря высокой температуре сварочной дуги, достаточно высока, что делает данную технологию очень эффективной и экономичной;
шов, получаемый при осуществлении аргонной сварки, отличается равномерной глубиной проплавления;
по данной технологии можно эффективно выполнять сварку деталей из таких металлов, которые другими методами сварки не соединяются.

Аргонодуговая сварка дает возможность получать аккуратные и красивые сварные швы, что имеет большое значение во многих ситуациях.

Выполненное посредством аргонной сварки соединение фланца с трубой из нержавеющей стали

Из недостатков, которыми данная технология также обладает, можно выделить следующие:

необходимость использования достаточно сложного оборудования и осуществления его точной настройки;
для выполнения аргонной сварки от специалиста требуется наличие соответствующих навыков и опыта.

Технологические особенности сварки

Наиболее знакомым всем примером использования сварки, выполняемой в среде аргона, выступает реставрация автомобильных дисков, изготовленных из легких сплавов, выполненных на основе алюминия. В процессе такой реставрации на автомобильных дисках завариваются трещины, полученные ими в процессе жесткой эксплуатации. Выполнить такую процедуру при помощи других методов соединения металла практически невозможно, поэтому технология аргонодуговой сварки в данной ситуации является практически безальтернативной.

Ремонт легкосплавных автомобильных дисков с помощью аргонной сварки

Технология выполнения аргонной сварки предполагает использование неплавящегося электрода, который изготавливается из вольфрама. Данный металл, как известно, обладает уникальными характеристиками: температура его плавления составляет 3410 градусов, кипения — 5900 градусов, и даже пребывая в раскаленном состоянии, он сохраняет свою исключительную твердость. Что важно, при выполнении одного метра сварного шва расходуется всего несколько сотых долей грамма вольфрама.

Стойкость неплавящихся электродов, выполненных из вольфрама, становится еще выше, если легировать данный материал оксидами редкоземельных металлов: церия, лантана, иттрия, тория, циркония и др. Электрод из вольфрама располагается в центре керамического сопла, через которое в зону выполнения сварочных работ подается защитный газ.

Параметры востребованных вольфрамовых электродов зарубежного производства (нажмите для увеличения)

Принцип выполнения сварочных работ, предполагающих использование неплавящегося электрода и защитного газа, заключается в следующем.

К соединяемым деталям, как и при выполнении обычной дуговой сварки, подключается масса.
Если выполняется ручная аргонодуговая сварка, то сварщик в правой руке удерживает горелку с неплавящимся электродом, а в левой — присадочный материал, из которого и формируется сварной шов.
При нажатии кнопки на держателе между вольфрамовым электродом и поверхностью соединяемых деталей зажигается электрическая дуга, которая обеспечивает плавление кромок соединяемых деталей и присадочного материала. Такая дуга, по сути, является основным инструментом, используемым при выполнении аргонной сварки.
В отличие от принципа выполнения обычной электросварки, соединение деталей из алюминия при помощи вольфрамового электрода и присадочного прутка не предполагает совершение последним поперечных движений, а только выполняемых в продольном направлении.

В качестве присадочного используется металл, по своему химическому составу максимально соответствующий составу материала, из которого изготовлены соединяемые детали. Основным назначением такого материала является заполнение зазора между соединяемыми деталями и, соответственно, формирование сварного шва.

Тепловая энергия, которая необходима для плавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала, формируется при помощи электрической дуги, горящей между электродом и поверхностью соединяемых деталей. Зона сварки, в которую нельзя допускать поступления азота и кислорода из окружающего воздуха, защищается при помощи аргона, вытесняющего данные газы из рабочей области.

Такая сварка по принципу своей работы представляет собой гибрид электрической и дуговой сварки. От электрической эта сварка получила дугу, создающую тепловую энергию, а от газовой — принцип защиты зоны сварки, для которой используется инертный газ аргон.

Оборудование для сварки

Одними из важнейших элементов для выполнения аргонной сварки являются горелки, наиболее популярными моделями которых являются РГА. Требования к таким горелкам, выбираемым в соответствии с силой сварочного тока и диаметром используемых электродов, оговариваются в ГОСТ 5.917-71.

Габаритные размеры и технические параметры горелок должны соответствовать требованиям стандарта

Наиболее распространенными моделями горелок, выпускаемых в соответствии с требованиями данного ГОСТ, являются РГА-150 и РГА-400. Первые могут использоваться со сварочными токами со значением до 200А, у них естественное охлаждение, а диаметр электродов, с которыми они способны работать, находится в пределах 0,8–3 мм. Горелки второго типа, согласно требованиям ГОСТ, могут работать со сварочными токами до 500А, они отличаются водяным охлаждением, а электроды, использующиеся вместе с ними, имеют диаметр 4–6 мм. Требования данного ГОСТ также оговаривают параметры горелок, которые изготавливаются из керамических материалов.

Горелки, которые также называют соплами, могут иметь различную форму: цилиндрическую, коническую, профилированную. При выполнении аргонной сварки внутри помещений, где нет ветра, используют горелки конической и цилиндрической формы и небольшого диаметра. Если сварка выполняется на открытом воздухе, то применяют профилированное или цилиндрическое сопло, диаметр выходного отверстия у которого увеличен. Также имеется и удлиненный тип горелок, используемых в том случае, если аргонную сварку выполняют в труднодоступных местах.

Сварка, осуществляемая в среде защитного газа аргона, может отличаться различным уровнем автоматизации технологического процесса. В зависимости от данного параметра, аргонную сварку подразделяют на следующие виды:

Естественно, что оборудование, используемое в каждом конкретном случае, а также стоимость выполнения технологических операций, будут отличаться.

Многофункциональный сварочный пост для промышленного использования

Для каждого из вышеперечисленных типов работ характерны свои особенности, которые заключаются в следующем.

Ручная сварка в аргонной среде. При выполнении такой сварки перемещение горелки и подача сварочной проволоки осуществляются вручную. Электрическая дуга, за счет которой осуществляется плавление кромок соединяемых деталей и присадочной проволоки, создается при помощи неплавящегося вольфрамового электрода.
Сварка механизированного типа, выполняемая в среде аргона. Технологический процесс данного типа предполагает, что горелкой сварщик управляет вручную, а присадочная проволока подается в зону сварки в механизированном режиме.
При выполнении автоматизированной аргонной сварки как подача присадочной проволоки, так и движение горелки, осуществляются в автоматизированном режиме, а контроль за данными процессами осуществляет оператор.
При использовании роботизированного оборудования участие в технологическом процессе человека сведено к минимуму. Все режимы выполнения аргонной сварки в данном случае контролирует автоматика.

Работа механизированной сварочной каретки

Особенности оборудования

Оборудование, при помощи которого выполняют сварку в среде защитного газа аргона, подразделяется на несколько основных категорий:

оборудование специального типа;
универсальное;
специализированного назначения.

Наиболее востребованным как в производственных, так и в домашних условиях, является оборудование универсального типа, которое позволяет использовать всевозможные режимы аргонной сварки и качественно выполнять соединения деталей различного типа.

Самодельный сварочный стол

Так называемый сварочный пост, на котором осуществляют сварку в среде защитного газа при помощи неплавящегося электрода, должен быть оснащен следующим основным и вспомогательным оборудованием:

источником постоянного или переменного тока;
комплектом горелок, которые используются при работе с токами разного типа;
специальным устройством, называемым осциллятор, которое обеспечивает быстрое зажигание сварочной дуги и ее поддержание в стабильном состоянии;
оборудование, которое отвечает за управление сварочным процессом, а также за безопасность сварщика и защиту сварочного аппарата;
устройства, обеспечивающие стабильность параметров сварочного тока.

В последнее время все чаще используются инновационные методики аргонной сварки. Такие методики, естественно, требуют использования дополнительного оборудования, позволяющего не только повысить эффективность выполнения процесса сварки, но и значительно улучшить качество формируемого соединения. Такие технологии, кроме того, дают возможность сваривать детали, отличающиеся значительной толщиной.

К одной из таких методик, которая в последнее время приобретает все большую популярность, относится сварка с использованием пульсирующего тока. В тот момент, когда импульс тока поступает в зону сварки, кромки соединяемых деталей и присадочный материал расплавляются, а в паузах между такими импульсами они кристаллизуются. Такие импульсы при помощи автоматизированной системы управления сварочным аппаратом синхронизируются с перемещением сварочной дуги, что и обеспечивает формирование качественного соединения. Кроме того, воздействие на соединяемые детали короткими импульсами сварочного тока исключает риск их перегрева и, как следствие, последующего коробления.

Среди современного оборудования, используемого для выполнения сварки в среде защитного газа, следует отметить модели, где реализована функция подогрева присадочной проволоки перед ее подачей в сварочную зону. Такая опция позволяет получать качественные и надежные сварные соединения.

Сварка с подачей «горячей» присадочной проволоки (TIG Hot-Wire)

На современном рынке также можно приобрести модели устройств, сварочные работы которыми выполняются при помощи нескольких неплавящихся электродов. Такое усовершенствование позволяет не только выполнять аргонную сварку с высокой скоростью, но и получать при этом качественные сварные соединения. Для того чтобы реализовать в оборудовании для аргонной сварки такие и многие другие опции, достаточно оснастить его дополнительными блоками и навесными приспособлениями.

Но, конечно, самым распространенным устройством, успешно используемым для выполнения сварочных работ в среде аргона, является инвертор. Такое универсальное устройство, которое может одинаково успешно применяться и в производственных условиях, и в быту, позволяет выполнять качественные сварные соединения даже сварщикам, не обладающим высокой квалификацией и большим опытом работы. Существенными плюсами использования таких устройств является и то, что они достаточно просты в освоении и не вызывают больших сложностей в эксплуатации и обслуживании.

Самостоятельное выполнение сварочных работ

Чтобы всегда иметь возможность выполнять аргонную сварку, кроме самого сварочного аппарата — инвертора или трансформаторного устройства, понадобятся:

горелки, в которых будет устанавливаться вольфрамовый электрод;
баллон, где будет находиться защитный газ;
клапаны и редуктора, с помощью которых станет регулироваться подача защитного газа;
защитные средства: специальная маска, перчатки и др.

Защитная маска сварщика с автоматическим светофильтром

Перед выполнением аргонной сварки поверхности соединяемых деталей следует тщательно очистить от загрязнений, масла, жировых пятен, оксидной пленки: в случае, когда варить необходимо детали из алюминия и сплавов на основе данного металла. Для совершения такой очистки используются органические растворители, а оксидную пленку удаляют при помощи металлической щетки или шлифовальной машинки.

Прежде чем зажечь сварочную дугу, необходимо включить подачу защитного газа, что выполняется за 7–10 секунд до начала процесса. Также после окончания сварки необходимо подождать несколько секунд (5–7) и только после этого выключить подачу газа.

Неплавящийся электрод при выполнении аргонной сварки располагается как можно ближе к поверхности соединяемых деталей, что обеспечивает высокую стабильность электрической дуги и качественный проплав кромок соединяемых деталей.

Как уже говорилось выше, поперечные движения присадочной проволокой не совершаются, она двигается только вдоль будущего сварного шва. Что важно, присадочную проволоку перемещают впереди горелки.

Чтобы кратер сформированного сварного шва отличался высокой надежностью, его заваривают при пониженной силе тока, для чего используют реостат.

Регулятор сварочного тока

Выполняя аргонную сварку, крайне важно следить за тем, чтобы электрод и присадочная проволока не выходили за пределы зоны действия защитного газа. Если пренебречь этим требованием, то можно столкнуться с тем, что сварной шов будет выполнен некачественно.

Экономическая выгода от выполнения сварки своими силами

Услуги по выполнению аргонной сварки сегодня предоставляют многие компании и частные мастера. Стоимость таких услуг, которые трудно назвать дешевыми, зависит от объема и сложности предстоящих сварочных операций, используемого оборудования, квалификации специалиста.

Если потребность в выполнении аргонной сварки у вас постоянная, то можно серьезно сэкономить на стоимости профессиональных услуг, если приобрести соответствующее оборудование и выполнять сварку самостоятельно. О правильности подобного решения говорит и тот факт, что освоить азы аргонной сварки можно за достаточно короткий промежуток времени. Но, конечно, если потребность в выполнении такой сварки у вас возникает нечасто, то лучше воспользоваться услугами специалистов, которые имеют в своем распоряжении все необходимое для того, чтобы оперативно и качественно осуществить подобный технологический процесс.

И, напоследок, интересное видео о нюансах аргонодуговой сварки различных металлов и особенностях ее применения на практике.

Читайте также: