Приспособления для сварки с поддувом аргона
Обновлено: 16.05.2024
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»
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.
Как модернизировать инвертор для сварки аргоном
Аргонная сварка из инвертора своими руками — решаемая задача даже в условиях личного гаража, не говоря уже о мастерской или металлообрабатывающем цехе.
Сварка цветных металлов и сплавов — сложная операция даже для опытного мастера. Кто хоть раз стыкался с необходимостью сваривания алюминия или титана, тот знает цены на эти услуги. Часто они столь высоки, что от сварки приходится отказываться и покупать новую деталь или менять целый узел. Но чаще всего, 80-90% цены — это не стоимость оборудования, а оплата услуг сварщика.
Не хочу утверждать, что сварка аргоном, а именно она применяется в этом случае, очень сложна и сильно отличается от сварки ММА. Да, она несколько сложнее в техническом плане и требует определенных навыков, но если вы освоили сварку покрытым электродом, то, после небольшой практики, сможете варить и аргоновой сваркой ТИГ.
Закономерный вопрос — где взять аппарат? Решить его можно двумя путями — купить инвертор с режимом TIG или переделать свой аппарат. Аргонная сварка из инвертора своими руками — вполне решаемая задача даже в условиях личного гаража, не говоря уже о мастерской или металлообрабатывающем цехе.
Особенности аргоновой сварки
Сварка в аргоновой атмосфере отличается от обычной ММА такими особенностями:
- производится при постоянном обдуве аргоном;
- ток может использоваться как переменный, так и постоянный (обратной полярности);
- необходимо использовать вольфрамовый электрод;
- без присадочной проволоки варить можно только особо тонкие листы;
- для розжига дуги необходим осциллятор;
- техника проводки электрода имеет определенную специфику.
Рассмотрим все пункты по отдельности. Может показаться, что они напрямую не относятся к теме, как из обычного инвертора сделать профессиональную аргоновую сварку, но, зная эти тонкости, станет легче учесть все особенности аппарата и технологии.
Схема аргонной сварки:
Зачем нужен аргон
Этот элемент (Ar) входит в группу (18) инертных (можно посмотреть в периодической таблице) газов, которые в обычном состоянии практически не взаимодействуют с большинством веществ, включая металлы, кислоты, соли и щелочи. По распространенности в природе он находится на третьем месте после кислорода и азота, что определяет его достаточно невысокую цену по сравнению, например, с гелием.
Практические свойства при сварке определяет его вес — он тяжелее азота и кислорода более чем в два раза, появляясь в зоне сварного шва, он попросту вытесняет эти газы и окутывает ванну, не допуская возникновения химических реакций окисления. Этот факт необходимо учитывать при сварке на открытом воздухе — сильный или умеренный ветер может ухудшить качество сварки.
Сварочный ток
Электрический ток напряжением 30-80 В и силой 20-200 А — диапазоны, применяющиеся при сварке цветных металлов в инертной атмосфере. Выбор параметров тока производится согласно специальных таблиц и зависит от диаметра электрода и толщины свариваемого металла. Правильно выбрав характеристики тока, вы сможете выполнить самый сложный шов даже на самодельном аппарате.
Электрод
- он не плавиться (Т плавления выше 3000 0 С, даже при красном калении он не размягчается) при температурах сварки цветных металлов;
- позволяет получить очень тонкую дугу, дает возможность формирования компактного шва;
- испарение электрода составляет не более 0,01 грамма на 1 м шва.
При этом промышленность выпускает такие электроды в более чем 25 видах, выбрать нужный не составит особого труда.
Присадочная проволока
Дополнительный материал, который при сварке плавиться электрической дугой и заливает шов. При застывании он образует монолитное соединение. На особо тонких листах проволока практически не нужна, но для сварки объемных деталей она необходима.
Материал проволоки выбирается в соответствии со свариваемым металлом: для алюминия — алюминиевая, для нержавейки — из легированной стали определенной марки.
Осциллятор
При сварке постоянным током вольфрамовым электродом довольно сложно разжечь электрическую дугу. Если выполнять эту операцию касанием, как при сварке ММА, то возможно пригорание электрода, проплавление металла, приварка части материала к острию электрода и прочие неприятности.
Осциллятор — специальный аппарат, который вырабатывает высокочастотный ток для подачи импульса розжига. В дальнейшем он периодически генерирует поддерживающие импульсы, стабилизирующие дугу и позволяет сварщику уверенно работать как при постоянном, так и при переменном токе.
Перед тем, как сделать полноценную аргоновую ТИГ сварку самому, необходимо купить осциллятор, например УВК 7, или собрать его самостоятельно по одной из схем:
Но практика показывает, что осциллятор заводского изготовления работает намного надежнее. А цена его не столь высока, чтобы тратить неделю времени на поиск деталей, сборку и настройку самодельного устройства.
Тем более, что заводской осциллятор подключается очень просто практически к любому аппарату инверторного или трансформаторного типа — достаточно при помощи специальных разъемов навесить его на сварочные электрокабели. Он работает параллельно с аппаратом и на сварочный ток влияния не оказывает, поддерживая только стабильность дуги.
Техника сваривания
К конструкции аппарата отношение имеет косвенное, но в виде справочной информации необходимо знать, что при сварке ТИГ используется максимально короткая дуга — около 2 мм. Электрод ведется только прямолинейно, не осуществляя характерных для ММА движений перпендикулярно направления шва в двух плоскостях.
Этим достигается две цели — поток аргона не уходит из зоны сварочной ванны и не позволяет ей окислиться и появляется возможность выполнения очень тонкого шва, практически незаметного на поверхности металла.
Самодельный аппарат ТИГ на инверторе
Основными частями такой установки являются:
- инвертор с возможностью сварки ММА;
- горелка TIG;
- баллон с аргоном;
- манометр;
- осциллятор;
- соединительные шланги и кабели.
Собрать их нужно в соответствии со следующей схемой:
После настройки параметров тока, включить инвертор, подготовить металл и начинать сварку.
При выборе составных частей аппарата особое внимание следует уделить сварочной горелке. Промышленность производит их очень много разновидностей, рассчитанных на разные диаметры электродов и величину сварочного тока. Для бытового применения, а именно так и используются самодельные аппараты, нужно выбирать горелку, рассчитанную на минимальные диаметры вольфрамового стержня и токи до 200 А.
На максимальных параметрах работать все равно не придется, а переплачивать вдвое за горелку промышленного уровня нет смысла. Многие сайты интернета рекомендуют сделать горелку самостоятельно. В принципе, это возможно. Но если купить все детали и собрать самостоятельно, то по стоимости она сравняется с заводской, а по качеству сборки и возможности регулировок и настроек будет хуже на порядок. В этом случае остается только успокаивать себя тем, что горелка сделана своими руками.
Можно сделать вывод, что переделка инвертора ММА в установку ТИГ не требует вмешательства в работу самого аппарата — необходимо только докупить периферию и правильно все собрать. По сравнению с покупкой инвертора, в котором предусмотрен режим TIG, это обойдется почти вдвое дешевле.
О собственном опыте трансформации инвертора в аппарат TIG редакция предлагает поделиться на страницах сайта. Нас и наших читателей интересуют советы и личные разработки практиков. Пишите нам, самые интересные разработки будут опубликованы под именем автора.
Читайте также: