Ручная дуговая сварка в среде инертных газов

Обновлено: 04.10.2024

Дуговая сварка в среде инертного газа с неплавящимся вольфрамовым электродом (TIG или GTAW - газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом) - это процесс, в котором тепло, необходимое для сварки, подается электрической дугой, которая поддерживается между неплавящимся электродом и обрабатываемой деталью. Электрод, используемый как проводник тока, состоит из вольфрама или вольфрамовых сплавов. Зона сварки, расплавленный металл и неплавящийся электрод устойчивы к атмосферным влияниям благодаря инертному газу, который подается горелкой. Сварка ТИГ осуществляется с добавлением сварочного материала (сварочной проволоки) или плавкой основного материала с помощью теплового эффекта, производимого электрической дугой.

Сварочная цепь

1. Источник питания

Назначение источника питания - питание электрической дуги, которая создается между основным материалом и вольфрамовым электродом, благодаря подаче тока, достаточного для поджига дуги. Внутри источника питания обычно присутствует устройство, регулирующее сварочный ток, механическое (магнитный шунт) или электронное (тиристор или инверторная система). Различают два типа источников питания:

а) источник питания переменного тока

Выходной ток/напряжение из источника питания принимает форму квадратной волны, которая изменяет полярность через регулярные интервалы времени с частотой от 20 до 200 Герц или более, в зависимости от типа источника питания. Это достигается с помощью одного или двух устройств, назначение которых - преобразование тока/напряжения синусоидальной волны из распределительной сети в подходящий переменный сварочный ток/напряжение.

б) источники питания постоянного тока

Выходной ток источника питания имеет форму непрерывной волны, которая достигается с помощью устройств, способных преобразовывать ток/напряжение из переменного в постоянный. Если сварочная цепь состоит из источника питания постоянного тока, то она может быть далее классифицирована в соответствии с методом подключения полюсов источника питания к свариваемому материалу или с видом сварочного тока:

постоянный ток с соединением прямой полярности

В случае с соединением с прямой полярностью, горелка и ее кабель подсоединяются к отрицательному полюсу, а свариваемый материал к положительному полюсу источника питания; в этом случае электроны текут от электрода к детали, вызывая плавку.

Это наиболее часто используемый тип тока при сварке TIG. Он обеспечивает хорошую свариваемость почти всех видов металлов, поддающихся сварке, и сплавов, за исключением алюминия. Постоянный ток с прямой полярностью создает узкую глубокую сварочную ванну, а также обеспечивает лучшее проникновение, чем в случае с обратной полярностью.

В этом случае горелка с кабелем подсоединяется к положительному полюсу, а деталь - к отрицательному полюсу источника питания. Этот тип питания используется редко, поскольку он производит мелкую сварочную ванну и плохое проникновение. Обратная полярность сама по себе вызывает чрезмерный перегрев электрода, и чтобы предотвратить электрод от возгорания, нужно использовать слабые токи. В этом причина ограниченного использования этого типа соединения.

Существует еще одна группа источников питания, известных как источники питания постоянного тока вне зависимости от типа соединения и называемых модулированными или импульсными источниками постоянного тока. Модулированный источник тока - это источник питания постоянного тока, оснащенный специальными устройствами для изменения силы сварочного тока. Модулированный или импульсный ток достигается путем наложения на постоянный основной ток следующей компоненты, обычно квадратной волны, для получения эффекта периодической пульсации дуги. При такой системе получается сварочный шов, состоящий из непрерывного наложения точечных сварок, которые последовательно образуют единый шов. Этот метод типичен для сварки тонких материалов, когда необходимо контролировать количество тепла для предотвращения перфорации детали без уменьшения проницаемости сварки.

2. Горелка со связкой проводов

Горелка для ТИГ-сварки - это инструмент, который включает в себя вольфрамовый электрод и подсоединяется к пучку проводов, которые в свою очередь подсоединены к источнику питания. Ее назначение - подавать электроэнергию и создавать газовую защиту. В зависимости от типа использования, горелки могут охлаждаться естественным образом через газовую защиту, если требуется использование слабых токов, или с помощью системы водного охлаждения, когда используется сильный ток (200-500А) и частая сварка.

3. Сварочная проволока

Толщина материала, тип соединения и желаемые характеристики сварки влияют на определяют необходимость применения металлического сварочного материала и его добавления в сварочную ванну. Добавление металлического сварочного материала при ручной сварке достигается введением проволоки в зону дуги со стороны сварочной ванны. Используемый металл часто такой же, как и основной, и часто включает ограниченное количество раскислителя или других компонентов для улучшения свойств области плавки.

4. Газовый баллон с редуктором

Газовый баллон с редуктором состоит из:

баллона с защитным газом/ами
манометра, показывающего количество газа в баллоне
регулятора газа
электромагнитного клапана (если горелка оснащена кнопкой и контролируется ею, открывая и закрывая поток газа в соответствии с потребностями сварщика).

5. Зажим с заземляющим кабелем

Зажим с заземляющим кабелем используется для создания электрического соединения между источником питания и основным материалом. Сечение и длина кабеля зависят от максимального тока (в амперах) сварочного источника питания.

6. Система водного охлаждения

Система водного охлаждения - это устройство, используемое для охлаждения горелки, чтобы предотвратить чрезмерный перегрев, в случае применения сильных сварочных токов. Посредством насоса этот аппарат непрерывно подает воду, которая циркулирует в пределах горелки и контролирует перегрев с помощью системы охлаждения.

Защитные газы

Основное назначение газовой защиты - вытеснение воздуха из области сварочной ванны, электрода и конца сварочной проволоки (если она используется) для предотвращения риска загрязнения вредными веществами в окружающем воздухе. Физические и химические свойства газовой защиты могут по-разному влиять на сварку, в зависимости от типа металла. Газы используемые для защиты при сварке TIG - это аргон, гелий, аргонно-гелиевые или аргонно-водородные смеси. Очень важно, чтобы газы были как можно более чистыми, поскольку даже незначительный процент примесей может оказать влияние на качество сварки и сделать его неприемлемым. Во время сварки с использованием аргонной газовой защиты дуга довольно стабильная, но сварочная ванна более холодная, поэтому этот газ больше подходит для сварки тонких материалов.

Аргон - широко применяется, поскольку он намного дешевле гелия; это основной фактор выбора газовой защиты.

Дуга с гелиевой защитой производит больше тепла, чем с аргонной; таким образом его использование рекомендовано при сварке материалов с высокой теплопроводностью, позволяя в этом случае повысить качество и скорость сварки. Поскольку гелий легче воздуха, его расход для обеспечения достаточной защиты сварочной ванны выше, чем аргона.

Смеси аргона и гелия используются для обеспечения газовой защиты с промежуточными характеристиками.

Неплавящиеся электроды

На рынке представлены различные виды неплавящихся электродов:

Они используются со слабыми токами и переменным током, поскольку в этом случае дуга более стабильна. По цене эти электроды самые экономичные.

Они выдерживают сильные токи. Дуга легко поджигается и остается довольно стабильной. Эти электроды рекомендуются для сварки стали постоянным током с прямой полярностью.

Они используюстя для ручной сварки алюминия, магния и его сплавов со средне-низкой силой тока.

Они отличаются высоким выделением электронов и дают хорошее проникновение с удовлетворительной износостойкостью.

Системы поджига дуги:

Подготовительный разряд поставляется высокочастотным генератором, который налагает высоковольтный импульс на сварочное напряжение; мощность этого устройства минимальная, но в то же время достаточная для поджига электрической дуги на расстоянии. Высоковольтный поджиг требует использования особой сварочной горелки, оснащенной кнопкой контроля поджига.

В этом случае дуга поджигается между вольфрамовым электродом и вспомогательным электродом, который может представлять из себя кольцо, прикрепленное к соплу горелки. Пилотная дуга поджигается высокочастотной искрой, которая входит в цепь поджига пилотной дуги. После поджига вспомогательное зажигание отключается, поскольку основная дуга зажигается самопроизвольно простым разрядом вольфрамового электрода, который становится раскаленным в ионизированой газовой атмосфере. Такой тип поджига в основном используется в автоматизированных устройствах.

поджиг LIFT (плавный поджиг дуги с подъемом)

Достигается с помощью устройства, которое подает слабый ток (чтобы не повредить конец вольфрамового электрода), когда электрод входит в контакт со свариваемым материалом. Когда электрод отрывается от детали, создается искра, которая заставляет дугу поджигаться; затем источник питания увеличивает сварочный ток до достижения установленных значений. Поскольку высокие частоты не используются, поджиг с подъемом не создает электромагнитных помех; однако, контакт, устанавливаемый между кончиком электрода и основным материалом, загрязняет сварочную ванну.

поджиг царапаньем / чирканьем / касанием

Этот поджиг осуществляется путем проведения по свариваемой детали вольфрамовым электродом, что заставляет дугу поджигаться. Контакт между электродом и свариваемой деталью приводит к появлению включений вольфрама в начале шва, что снижает качество сварки.

Материалы, свариваемые TIG

Эта процедура в основном используется для сварки нержавеющей стали, алюминия и его сплавов, никеля, меди, титана и их сплавов.

Нержавеющая сталь сваривается постоянным током с электродом отрицательной полярности. Можно сваривать материалы толщиной до 2.5мм без добавления сварочного материала; более толстые требуют скашивания краев и использования сварочной проволоки, материал которой должен подходить для качества свариваемой нержавеющей стали.

Перед продолжением сварки рекомендуется произвести очистку щеткой из нержавеющей стали.

Алюминий и его сплавы следует сваривать переменным током и, для получения шва хорошего качества, использовать источник питания высокой частоты. В случае сильного окисления, его можно удалить щеткой или травлением (химическая процедура для удаления окисления).

В этом случае также возможно сваривать материалы до 2.5мм без добавления сварочного материала; для сварки более толстых, края нужно скосить и использовать сварочную проволоку.

Сварка в атмосфере аргона с использованием вольфрамового электрода также применяется в случае с мягкими сталями и стальными сплавами, медью и ее сплавами, титаном и благородными металлами. Для всех этих металлов и сплавов используется постоянный ток с прямой полярностью.

Ручная аргонодуговая сварка

Сварка аргоном осуществляется неплавящимся электродом в среде инертного газа – аргона (TIG, GTAW), от чего и происходит её название. Но для этого можно использовать также и плавящийся металл, т.е. полуавтоматическая сварка (MIG, GMAW). В качестве неплавящегося электрода обычно используют вольфрам.

Другие названия аргонной сварки – "сварка аргоном", "аргоновая сварка", "аргонодуговая сварка".

Сварка аргоном для начинающих - советы для качественной сварки

Приведенные ниже советы для сварки неплавящимся электродом или как ее еще называют - сварка аргоном, помогут вам сберечь время, нервы и деньги на исправление дефектов и обеспечить высокое качество сварки. Соблюдение последовательности действий помогут выполнить работу в срок и избежать лишних проблем в процессе и после сварки.

Введение в дуговую сварку в защитных газах (TIG, MIG/MAG)

Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG)

Сущность процесса сварки ТИГ

Полное наименование этого процесса сварки таково: Ручная дуговая сварка в инертном газе вольфрамовым электродом (ДСТУ 3761.3-98 "Сварка и родственные процессы. Часть 3 Сварка металлов: соединения и швы, технология, материалы и оборудование. Термины и определения"). Схема и сущность процесса сварки ТИГ показана на рисунке ниже.

Юхин Н.А. Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах (TIG/WIG)

В иллюстрированном пособии изложены принципы и особенности ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов. Содержатся данные о сварочных материалах и оборудовании. Приведены рекомендации по технике и технологии сварки сталей, сплавов и цветных металлов. Использованы материалы Института сварки России

Как сделать отверстие в металле при помощи аргонодуговой сварки? (видео)

В данном видео показана технология прожигания отверстий ручной аргонодуговой сваркой (TIG, GTAW)

Сварка аргоном (TIG, GTAW) простым и импульсным режимом (видео)

В данном видео проводится сравнения простого и импульсного режимов ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW).

Техника выполнения шва ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (TIG, GTAW) (видео)

Данная техника аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW ) имеет множество названий:

восьмерка
бабочка
американка
кобра

Посмотрев данное видео, вы сможете самостоятельно практиковаться и применять ее на практике.

Техника ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW) двух пластин свариваемых встык (видео)

Если вам недостаточной теории техники ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW) стыковых соединений изложенной в статье Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG) и книге Юхин Н.А. Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах (TIG/WIG) рекомендуем посмотреть данное видео.

Техника ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW) нахлесточного сварного соединения (видео)

Посмотрев данное видео вы узнаете три способа сварки нахлесточных соединений ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (TIG, GTAW). В дополнение к видео рекомендуем прочитать статью Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG).

Сварка в среде защитных газов

Прочность скрепления деталей зависит не только от навыков специалиста, но и от условий, в которых ведётся работа. Чтобы соединение получилось на надлежащем уровне, в точке плавления повинны присутствовать исключительно электрод и присадочные материалы. Попадание второстепенных элементов способно оказать негативное воздействие на спайку. Решить задачу помогла эксплуатация специальных газообразных субстанций, а сама технология появились в далёком 1920 году. Помимо защищающего слоя они помогают сделать швы чистыми, без шлака и трещин, что соответствует ГОСТУ. Это ключевая причина, по которой промышленность предприимчиво употребляет подобные сварочные методы.

Сварка заготовок в среде защитных газов

Сущность способа

Сварка заготовок в среде защитных газов – одна из подвидов дугового скрепления, но здесь в точку расплавки подаётся аргон, азот, кислород и прочее. Если есть необходимость интегрировать низкоуглеродистую или легированную сталь, к газу добавляют 1-5% кислорода. Такие пропорции снижают критическое напряжение, что уберегает от возникновения пор и повышает качество спайки.

Для производства с плавящимся стержнем смешивают аргон и 10-20% диоксида углерода. Это даёт такие же показатели, как и в предыдущем случае, однако, прибавляет постоянства дуге и оберегает область от сквозняков. Сама методика пользуется популярностью преимущественно в обработке тонких листов металла.

В ходе глубокой проплавки применяют «СО₂» и 20% «О». Смесь наделена повышенными окислительными свойствами, придаёт хорошую форму, защищает плиты от пористости. Аналогичные показатели характерны и для других соединений, но каждая процедура имеет индивидуальный подход, который будет зависеть от обстановки, толщины объекта и других параметров.

Схема дуговой сварки в среде защитных газов

Несмотря на высочайшие результаты, стыковочная плоскость вынуждена быть тщательно обработана последующими методиками:

выравнивание;
очистка от ржавчины;
удаление зазубрин;
подогрев.

Если подготовительные манипуляции будут выполнены неправильно, это приведёт к возникновению сварного брака.

Технология сварки

Дуговая сварка, проходящая в защитном газе, подразумевает использование двух подходов: неплавящимся и плавящимся шпилями. Первая разновидность делает сварной спай при помощи расплавления углов сплава. Во втором случае переплавленный стержень играет роль главного вещества для интеграции. Чтобы обеспечить оптимальную сохранность среды потребляют несколько вариаций:

Инертные – не имеют цвета и запаха, а инертность обуславливается наличием у атомов плотной электронной оболочки. К таким типам относятся гелий, аргон и другие.
Активные – вступают в реакцию с заготовкой, и растворяются в ней. К данной категории относятся двуокись углерода, азот водород и прочие.
Комбинированные примеси. Сюда относятся комбинации предыдущих пунктов. Автоматическая сварка в среде настоящих защитных газов нужна для улучшения технических атрибутов и формирования качественного шва.

Технология сварки в защитном газе

Выбор будет отличаться от химического состава металла, экономностью процедуры, свойством скрепления и иными нюансами.

Для манипуляций разрешено применять и электродуговую аппаратуру.

Инертные газообразные примеси повысят устойчивость дуги и дадут возможность проводить более глубокую расплавку. Смесь подаётся в динамическую область несколькими потоками: центральным (параллельно стержня), боковым (сбоку, отдельно от стержня), парой концентрических струй и в подвижную насадку, которую монтируют над рабочей средой. Дуговая сварка в любом защитном газе создаёт приемлемые тепловые параметры, которые положительно сказываются на модели, размере и качестве шва.

Для снабжения газового потока расходуют специализированные сопла, но в некоторых обстоятельствах объекты помещаются в прозрачные камеры, которые устанавливаются над стыком. К данному приёму прибегают довольно редко, и, в основном, для скрепления крупногабаритных составляющих.

Режимы

Для этих операций чаще пускают в дело инверторные агрегаты полуавтоматического класса. С их поддержкой проводится настройка электричества и подаваемого напряжения. Также эти станции служат базовым источником питания, а их мощность и опции регулирования варьируются в зависимости от модели. Если есть потребность провести стандартную деятельность (без оборота толстых и непопулярных сплавов), можно выбрать самую простую аппаратуру.

Режимы сварки в углеродном газе

Дуговая автоматизированная сварка в защитных газах может различаться по многим величинам, большинство из которых определяется по положениям: 1-е радиус проволоки, 2-е её диаметр, 3-е сила электричества, 4-е напряжение, 5-е скорость подачи контакта, 6-е расход газа. А выглядит всё так:

15см, 0.8мм, 120А, 19В, 150м\ч, 6ед\мин;
7мм, 1мм, 150А, 20В, 200м\ч, 7ед\мин;
2мм, 1.2мм, 170А, 21В, 250м\ч, 10ед\минут;
3мм, 1.4мм, 200А, 22В, 490м\ч, 12ед\мин;
4-5мм, 0.16см, 250А, 25В, 680м\ч, 14ед\минут;
более 0.6см, 1.6мм, 300А, 30В, 700м\ч, 16ед\мин.

Эти характеристики являются стандартными, и рассчитаны для процессов с углекислотой.

Ручной способ и сваривание в камере

Агрегаты полуавтоматического типа, сопровождаемые использованием оградительной среды, подразделяются на два подхода: локальный и общий типы. В большинстве случаев эксплуатируют первая версия, где защитная субстанция поступает на прямую из сопла. Такая методика даёт возможность варить любые изделия, однако, результат не всегда может быть на удовлетворительном уровне. Попадание воздуха в зону плавления сильно снизит характеристики шва, и чем больше предмет, тем выше шансов получить спайку низкого качества.

Поэтому для крупногабаритных рекомендуется эксплуатировать камеры с регулировкой атмосферы внутри. Проходит она следующим образом:

из полости откачивается весь воздух до состояния вакуума;
затем идёт закачка нужного газа;
проводиться варка с дистанционным управлением.

Камера для сваривания

Есть и другие способы дуговой сварки ручного типа в защитных газах: некое пространство заполняют соответствующим элементом, а специалист выполняет все действия в скафандре с индивидуальной системой дыхания.

Это довольно сложные деяния, которые требуют подготовки и навыков. Но это даёт абсолютную гарантию на то, что спайка будет находиться в надёжной обороне. А это немаловажное требование для производства сложных заготовок. Что касается электродов, то использовать можно как плавящиеся, так и неплавящиеся модели.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Подготовительные действия проводятся во всех вариантах аналогично. Образ разделки кромок обязан заключать правильные геометрические параметры и соответствовать ГОСТу или другим техническим правилам. При механической варке можно полностью проварить сплав, не разделяя края и не оставляя зазора между ними. При наличии некоторого отступа или разделке краёв можно провести проварку, но толщина предмета должна быть не более 11 мм. Есть способы увеличить производительность процесса автоматического приёма сваривания, и для этого вынуждена проводиться разделка боковых углов без откоса.

В ходе приварки происходит усадка металла, которая сказывается на правильности зазора. Чтобы избежать трудностей, выполняется шарнирное прикрепление с определённым углом открытия кромок, который будет зависеть от размера объекта.

В работе с защитой углекислоты всю плоскость приходится очищать от шлака и капель грязи. Чтобы уменьшить предстоящее загрязнение, которое может образоваться в ходе манипуляция, плоскость обрабатывают специальными жидкостями. При этом нет необходимости ожидать полного высыхания аэрозоля. Последующая сборка проходит с использованием стандартных запчастей: клинья, скобы, прихватки и прочее. Также перед началом следует осмотреть конструкцию.

Достоинства и слабые места процесса

К положительным сторонам нужно отнести следующие пункты:

в отличие от других методов, характер шва получается с более высокими характеристиками;
большинство элементов стоят не дорого, однако, это не мешает им обеспечивать высококлассную защиту;
у опытного сварщика не возникнет проблем с освоением подобной технологии, поэтому крупное производство может с лёгкостью поменять специфику манёвров;
в защитной среде может проводиться сваривание как тонколистового, так и толстолистового проката;
данная методика показывает большие показатели производительности;
техника отлично подходит для процедур с алюминием, цветными металлами и другими видами, которые наделены устойчивостью к коррозии;
такой подход легко поддаётся модернизации, его легко перенести в автоматический порядок, и можно приспособить к любым условиям.

Недостатки сварки в среде защитных газов выглядят таким образом:

при приварке на открытом пространстве следует позаботиться о хорошей герметичности камеры. В противном случае высока вероятность выветривания газообразных примесей;
варка в закрытом пространстве обязана сопровождаться высококлассной функциональностью вентиляции;
некоторые виды газов, например, Аргон, дорого стоят.

В остальном технология является довольно удачной, и существенных недостатков не заключает.

Какие газы применяют

Защитные газы создают обстановку для дуговой сварки, и делятся инертные и химические группы. Первая категория представляется самой популярной, и сюда входят «Ar», «He» и другие их комбинации. Основной их задачей является вытеснение кислорода из области термического воздействия. Нужно отметить, что эти вариации веществ не вступают в реакцию с железом, и не растворяются в нём.

Применение этого класса необходимо для спайки самых популярных сплавов: титан, алюминий и другие. Если сталь обладает повышенной устойчивостью к температуре и плохо плавиться, разумно пускать в ход неплавящийся электрод.

Газы, применяемые для сварки

Активные газы тоже пользуются определённой популярностью, ведь к этой категории относятся недорогие разновидности: водород, азот, кислород.

Но чаще всего используют двуокись углерода, поскольку это самый выгодный вариант.

Описание каждой версии:

Аргон – вариация защитного инертного газа для сварки. Не имеет склонности к воспламенению и не взрывоопасен. Обеспечивает хорошую защиту ванн.
Гелий – поставляется в специальных баллонах, давление которых достигает 150 ат. Имеет низкую температуру сжижения -269 градусов.
Двуокись углерода – не ядовитый, без цвета и запаха. Его добывают путём извлечения из дымовых газов и при помощи специального оборудования.
Кислород – способствует горению. Получают «О» из атмосферы при помощи охлаждения. Всего встречается несколько сортов, которые отличаются по процентному соотношению.
Водород – при контакте с воздухом взрывоопасен, поэтому в обращении с ним следует строго соблюдать правила безопасности. Также является бесцветным и не обладает запахом, помогает воспламенению.

В углекислоте

Это самая дешевая система, от чего она и пользуется сильным спросом. Однако сильный жар в активной области разлагает материю на три газа: «СО₂», «СО» и «О». Чтобы уберечь поверхность от окисления, в проволоку добавляют кремний и марганец. Но и это доставляет своеобразные неудобства: при реакции друг с другом оба вещества образуют шлак, который в дальнейшем всплывает на поверхность. Его очень просто удалить, и это никак не влияет на защитные показатели. Также перед проведением операции следует удалить всю воду из баллона (для этого его достаточно перевернуть). И эти действия следует проводить периодически. Если упустить этот момент, то может получиться пористый шов.

Сварка в углекислоте

В азотной среде

Нужна для соединения медных заготовок или деталей из нержавейки. Такая специфика наблюдается потому, что этот газ не вступает в реакцию с данными сплавами. Ещё для сварки необходимы графитовые или угольные контакты. Вольфрамовые вызывают их перерасход, что делает манипуляцию очень неудобной.

Что касается настройки оборудования, то оно варьируется в зависимости от сложности. Чаще они выглядят так: напряжение тока 150-500 А, дуга 22-30 В, расход газа до 10 л в минуту. Внешний вид агрегатов не имеет отличительных черт, за исключением специального прихвата для угольного электрода.

Сварка в азотной среде

Оборудование

Используется при сварке в защитной среде стандартные источники питания, на которых есть функция регулировки напряжения. Также здесь имеются механизмы автоматического снабжения проволоки и специализированные газовые узлы в виде шлангов и баллонов. Сама процедура проводиться при постоянной подаче высокочастотного электричества.

Главные опции, которые требуют внимательного отношения – регулятор тока, обеспечивающий стабильное горение дуги, скорость движения проволоки.

И всё это обязано работать как единый механизм. Режимы могут сильно отличаться друг от друга, даже если сварка проходит с одной разновидностью железа.

ПДГ-502. Предназначен для приварки в углекислом газе, очень надёжен и показывает высокую производительность. Может использоваться от сетей в 220 и 380 В, а пределы регулирования электричества 100-500 А.
«Импульс 3А». Необходим для работы с алюминиевыми деталями, но у него более низкие функции, чем у предыдущего аппарата. Также его можно использовать для приварки чёрных металлов и нанесения потолочных швов.
«УРС 62а». Отлично подходит для полевых работ, используется преимущественно для скрепления алюминия. Необходимое питание берётся от сети в 380 В. Особенностью представляется то, что устройство способно обработать титан.

Есть ещё масса разновидностей, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Не сложно догадаться и про то, что каждый автомат предназначен для ограниченного круга варки.

Варианты защиты

Любые сварочные работы – завышенная степень опасности, поэтому каждый работник должен позаботиться об обороне кожных покровов, глаз и органов дыхания. Даже кратковременная переварка в собственном гараже должна проводиться с комплектом:

маска;
термоустойчивые перчатки;
респиратор.

Только так можно провести качественную операцию без ущерба для собственного здоровья.

Сварка аргоном

Существует довольно обширный перечень металлов, для которых сварка в обычной атмосфере неприменима. Ввиду высокой химической активности этих металлов и сплавов в нагретом и жидком состоянии, они взаимодействуют с кислородом воздуха и окисляются, теряя свои физические свойства.

Алюминиевые сплавы Нержавеющие стали Высоколегированная сталь Ферротитан Красная медь листовая

К таким веществам относятся нержавеющая и высоколегированная сталь, цветные и редкие металлы, такие, как титан, медь, алюминий. Для их качественной сварки была разработана технология сварки в защитной атмосфере инертного газа, препятствующего контакту сварочной ванны с кислородом воздуха. Чаще всего в качестве такого газа применяется аргон.

Ручная дуговая сварка в среде аргона

Технология сварки в среде аргона сложна по сравнению с обычной сваркой, но дает возможность сваривать металлы, соединить которые другим методом практически невозможно.

Технология сварки аргоном

Основной принцип работы — сварка выполняется электродуговым способом в атмосфере защитного газ.

Большая часть цветных металлов, нержавейка и высоколегированная сталь отличаются от черных металлов тем, что в нагретом состоянии проявляют высокую химическую активность и взаимодействуют с кислородом воздуха, образуя окислы и теряя полезные присадки.

Это существенно ухудшает как свойства самого шва, так и металла в околошовной области. Шов получается непрочным, а сплавы теряют свои свойства, обусловленные легирующими добавками. Еще хуже дело обстоит с алюминием и некоторыми другими легкими металлами — они возгораются.

Чтобы избежать этих неприятных последствий, сварку проводят в атмосфере инертного газа — аргона, препятствующего взаимодействию и разогретого металла с кислородом воздуха. Плотность аргона почти в полтора раза больше, чем плотность воздуха, поэтому инертный газ замещает воздух в рабочей области и защищает ее.

Сварка аргоном может выполняться как плавкими, так и неплавкими электродами, обычно вольфрамовыми.

Технология аргонодуговой сварки предусматривает три основных метода:

MMA (РАД) ручную, вольфрамовым электродом
MIG/MAG (ААД) автоматическую, неплавким электродом
TIG (ААДП) –также автоматическую, плавким электродом

Особенности аргонной сварки

Аргоновая сварка отличается от обычной несколькими особенностями. Основным рабочим инструментом в составе аппаратного комплекса служит горелка. В ней по центру закрепляется вольфрамовый электрод, газ поступает через форсунку.

Электродуга нагревает и расплавляет металл в рабочей области, присадочная проволока, плавясь, дает материал для шва. Состав этой проволоки надо подбирать так, чтобы он был как можно ближе к составу свариваемых металлов.

Технологический процесс состоит из следующих этапов:

Механическая либо химическая (а в случае сильных загрязнений — и обе) очистка свариваемых поверхностей и околошовной зоны. Необходимо очистить поверхности лот механических загрязнений, масляных пятен и пленки окислов.
Массовый провод от аппарата присоединяется к свариваемым заготовкам. Следует отметить, что присадочная проволока не входит в состав электроцепи.
В зависимости от толщины свариваемых деталей выбирается рабочий ток и выставляется на источнике тока.
За 10-25 сек до розжига дуги подают в рабочую зону газ, открыв вентиль на баллоне. Важно помнить, что отключать подачу газа можно только через 5-15 сек после окончания очередного шва.

Процесс аргоновой сварки

Горелку с электродом, выступающим на 2-5 мм, следует поднести к месту начала шва по возможности близко к деталям, но не касаясь их. Наилучший зазор, при котором получается аккуратный и надежный шов — примерно два миллиметра.
Присадочную проволоку следует удерживать перед горелкой, и вместе плавно вести их по линии шва. Очень важно вводить проволоку в рабочую область осторожно и плавно, во избежание образования брызг металла.
Розжиг дуги выполняется без соприкосновения электрода и заготовок. Для этого в схему добавляют осциллятор, генерирующий мощные импульсы напряжением от 2 до 6 киловольт и частотой до 500 килогерц. Эти импульсы и осуществляют электрический пробой газовой прослойки между электродом и массой.

Режимы аргонной сварки

Для получения надежного шва, требуется правильно выбрать режимы аргонной сварки. Ключевыми параметрами являются:

Переменный или постоянный ток.
Полярность сварочного напряжения.
Значение рабочего тока.
Темп подачи аргона.

Так, для соединения легких металлов, таких, например, как магний или алюминий, используют переменный ток. Многократная перемена полярности разрушает пленку из окислов, постоянно покрывающей их поверхность.

Выбор режима для аргонодуговой сварки

Роль осциллятора не исчерпывается начальным розжигом дуги. При работе переменным током, во избежание затухания электродуги в момент смены полярности, он продолжает посылать в сварочную цепь высокочастотные импульсы.

Величину рабочего тока определяют, исходя из нескольких параметров:

Свариваемый металл или пара металлов.
Толщина и габариты деталей.
Толщина электрода.

Для облегчения этого выбора существуют специальные справочные таблицы в профессиональной литературе и в руководстве пользователя сварочного аппарата.

Темп подачи аргона устанавливается на основании следующих факторов:

Скорость сварки и подачи присадочной проволоки.
Скорость перемещения воздушных масс в рабочей зоне.

Расход газа при постоянном и переменном токе

При наличии сквозняков или сварке на открытом воздухе необходимо будет скомпенсировать сносимый аргон увеличением подачи. В случае сильных порывов ветра для подачи аргона применяют специальные форсунки с ячеистыми сетками.

Кроме того, при работе на открытом воздухе или в случаях, когда не удается полностью очистить поверхность заготовок от загрязнений, в рабочую смесь включают небольшую долю кислорода (до 5 %), чтобы выжечь примеси или обратить их в шлак. Этот примем неприменим при работе с медью, поскольку в результате цепи химических реакций шов выходит пористым и непрочным.

Преимущества и недостатки

К очевидным преимуществам метода относят:

Высококачественный и прочный шов
Малая степень нагрева заготовок позволяет сваривать без деформаций конструкции сложной формы.
Возможность сваривать химически активные в нагретом состоянии материалы, которые бывает затруднительно или невозможно соединить другими способами.
Повышение скорости работы благодаря высокой температуре дуги.

Кроме перечисленных достоинств, у метода есть и недостатки:

Сложность аппаратного комплекса и его настройки
Высокие требования к квалификации и навыкам сварщика

Недостатками данной технологии являются:

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

Аргонодуговая сварка дает возможность делать прочные и долговечные швы, отличающиеся высокой равномерностью проплавки свариваемых заготовок. Она позволяет сваривать как тонкостенные, так и толстостенные конструкции из цветных металлов в разных их комбинациях.

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

Виды сварочного оборудования

Для сварки аргоном применяется несколько типов оборудования:

Ручной процесс — сварщик держит горелку и присадочный материал.
Полуавтоматический процесс — присадочный материал и газ подаются автоматически в горелку, которую мастер ведет вдоль шва вручную.
Полностью механизированный процесс – в рабочей области человек отсутствует, подача присадочного материала и ведение горелки осуществляется оператором дистанционно.
Роботизированный процесс — оператор только вводит программу, а система ЧПУ исполняет ее.

Большое преимущество метода — возможность соединять материалы, сварка которых другими методами затруднительна.

Это могут быть и разнородные металлы на производстве, и стык труб в домашней системе отопления.

Принцип работы сварочного оборудования

Аппаратный комплекс для сварки в среде аргона включает в себя:

Сварочный аппарат — инвертор или полуавтомат, развивающий рабочее напряжение в 60-70 В. Возможно использование сварочного трансформатора или выпрямителя.
Осциллятор — генератор импульсов напряжением 2-6 киловольт и частотой от 150 до 500 килогерц. Служит для розжига электиродуги и ее поддержания при работе переменным током.
Устройство для подачи газа в рабочую область, включающее в себя баллон, редуктор и шланг, присоединяемый к горелке.
Керамическая горелка.
Неплавкий электрод и присадочный материал.

Процесс аргонодуговой сварки

Перед началом сварки проводится настройка параметров работы и зачистка деталей. В правую руку сварщик берет горелку, в левую — присадочную проволоку, не входящую в состав электрической цепи. За 15-20 сек до начала работы нужно подать газ к началу шва с помощью вентиля или кнопки подачи аргона.

Электрод подводят на расстояние около двух миллиметров к заготовкам, не касаясь металла. На электрод подается напряжение. Это удобно делать ножным коммутатором. Осциллятор выдает серию импульсов и осуществляет пробой газового промежутка, разжигая дугу.

Вольфрамовые электроды для сварки аргоном

Мастер плавно, без рывков и касаний электрода вводит проволоку в рабочую область, проволока плавится и заполняет пространство между соединяемыми заготовками, формируя материал шва. Одновременно нужно вести горелку по траектории шва и подавать присадочный материал. Ручная сварка требует отменной координации движений и хорошего глазомера.

Марки аргона используемые при сварке

Государственный Стандарт 10157-79 определяет три марки аргона для использования при сварке:

А — содержит 99.99% аргона, служит для работы с химически активными и редкими металлами, такими, как титан или цирконий, и для окончательной сварки особо важных конструкций.
Б — содержит 99.96% аргона, используется для работы с алюминиевыми и магниевыми сплавами и другими материалами, подверженными воздействиям растворимых в металле газов.
В — содержит 99.90% аргона, применяется для работы по нержавейке, легированным высокопрочным и жаростойким сталям, а также по алюминию в чистом виде.

Технические характеристики аргона для сварки

Весь аргон, выпускаемый промышленностью, сертифицируется по одной из трех марок.

Самостоятельное выполнение сварочных работ

Самостоятельно собрать аппаратный комплекс для ручной аргонодуговой сварки вполне реально для домашнего мастера, обладающего достаточными знаниями и навыками в области электротехники, сварочных и слесарных работ.

Для этого потребуется:

Трансформатор с амперметром для контроля рабочего тока.
Коммутатор, или контактор, подающий напряжение на электрод.
Осциллятор с индуктивно – емкостным фильтром и реле для его включения.
Регулятор подачи аргона.
Горелка для аргона.
Баллон, редуктор и газовый шланг.
Электроды из вольфрама различного диаметра.
Источник питания коммутирующих приборов напряжением 24 в.
Газовый клапан с электроприводом.
Реле включения осциллятор.
Балласт для уменьшения постоянной составляющей тока, подключаемый в разрыв сварочной цепи. Вместо специального устройства подойдет старый автомобильный аккумулятор на 50-80 ампер-часов.
Средства индивидуальной защиты сварщика: маска, краги, брезентовая спецодежда с негорючей пропиткой.

Все эти элементы комплекса можно приобрести сравнительно недорого. Однако если нет уверенности в своих способностях электротехника и газовщика, или время дорого-на рынке такой аппаратный комплекс TIG предлагается по цене от 20 тыс. руб.

Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса

Дуговая сварка в защитном газе сегодня считается одним из самых популярных способов соединения металлов. Такой повышенный спрос объясняется экономичностью, высокой производительности и отличным качеством в результате работ.

Но подобная технология, как и любая другая, имеет свои нюансы. Никаких особых сложностей в принципе тут нет, однако общее понимание методики в любом случае необходимо каждому, кто решил опробовать в деле такой способ сварки.

Суть процесса дуговой сварки в среде защитных газов

Данный вид сварки предназначен для защиты соединяемой зоны от неблагоприятных воздействий.

ГОСТ дуговой сварки в среде защитных газов от 1976 года устанавливает основные нормы процесса: ключевые типы стыков, конструктивное исполнение и размеры. Также ряд характеристик регулирует ГОСТ 16037-80.

Профессионализм специалиста, безусловно, влияет на прочность скрепления деталей. Однако внешние условия не менее важны. Если второстепенные элементы попадут на спайку, это отразится на качестве промышленного изделия.

Дуговую сварку в защитном газе классифицируют по двум признакам:

по активному или нейтральному газу, применяемому для защиты зоны сварки;
по плавящемуся или неплавящемуся электроду, применяемому для сварки.

В каких областях промышленности используют защищенную газами сварку?

Данный метод востребован. Область применения обширна: производство частей электроэнергетических установок, в том числе атомных, корпусов химического оборудования и емкостей для агрессивных, едких веществ, получение узлов летательных аппаратов, прокладка трубопроводов, работа с металлом – цветным, черным и легированным.

Технология сварки в среде защитных газов

Дуговая сварка в защитных газах – это современный, высокорезультативный способ. Специалист должен внимательно ознакомиться со стандартами работы, так как технология имеет ряд особенностей.

На первом этапе металл необходимо подготовить к сварке: выровнять стыковочную плоскость, очистить от ржавчины, удалить зазубрины. Если мастер не выполнит данные манипуляции, возможен сварной брак.

Далее рекомендуется изучить толщину и тип материала, тщательно настроить оборудование. После полной подготовки мастер разжигает дугу, подпаливая пламя горелки. Ряд разновидностей сварки требует прогрева заготовки и предварительной обработки металла горелкой.

Вокруг дуги образовывается сварочная ванна, в этот момент с помощью специального устройства с определенной скоростью начинают подачу проволоки в зону расплава. Технология особенно удобна, если необходимо сделать продолжительный шов. Неплавкий электрод поддерживает дугу в течение длительного времени.

При выборе необходимого режима сварки сложнее всего учесть характеристики подаваемого тока. Неплотные металлические листы требуют минимальных значений, важно обратить внимание на расположение деталей.

Для удержания дуги и предотвращения растекания металла требуется делать вертикальный шов особенно аккуратно.

Если в сварочном процессе используют постоянный ток, у него должна быть обратная полярность. Для чего это нужно? С одной стороны, сокращается вероятность разбрызгивания, с другой – увеличивается расход металла. В отличие от прямой полярности, коэффициент наплавления снижается в полтора раза.

При условии, что специалист работает правой рукой, ванну следует вести слева направо. Это позволит видеть, как формируется шов. При создании шва нужно вести аппарат по одной линии и на постоянной скорости. Важно выполнять все действия по направлению к себе.

Если сварка движется слева направо, дуга отрывается от заготовки справа налево. В ряде случаев такая технологическая манипуляция требует дополнительного прогрева. Вот и все особенности дуговой сварки в защитных газах.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.

Группы защитных газов

Инертные и химические защитные газы создают условия для дуговой сварки.

Инертные

Чаще всего для работы используют гелий и аргон. Другие варианты химически стабильных газов, как правило, не применяются из-за высокой стоимости.

Химически активные металлы, а также магниевые, алюминиевые сплавы соединяют при помощи более дорогого в сравнении с аргоном гелия. Гелий легче воздуха, в гелиевой атмосфере выброс энергии дуги наружу в два раза больше.

Аргон применяется для сварки стали и чистого алюминия. При этом газ не растворяется в плавящемся металле.

Азот также классифицируют как инертный газ. Сварщики знают, что он не может вступать во взаимодействие с медью.

Химические

В разряд химических, или химически активных, газов входит азот. Исключение составляет сварка медных изделий. При азотной сварке специалисты могут использовать трансформатор с любыми подходящими по остальным параметрам характеристиками, а не обязательно однофазный, как указано в теории.

В сварке не используют горючий и взрывоопасный кислород, однако он может входить в состав смесей.

Никель, некоторые марки нержавеющей стали и толстые детали варят только в водородной атмосфере. Водородная среда обеспечивает высокую текучесть металла и чистоту поверхности, однако воздействует на углеродистые стали, увеличивая их хрупкость. В сварке не рекомендуют использовать водород, если марка металла неизвестна.

Наиболее экономически выгодно варить в углекислоте. Высокая температура в активной области разлагает материю на три газа: оксид углерода, окись углерода и кислород.

Для защиты поверхности от окисления в проволоку обязательно добавляют марганец и кремний. Эти вещества при реакции образуют всплывающий на поверхность шлак, который легко удаляется и не влияет на защитные показатели.

Мастера используют углекислоту для варки чугуна, стойкой к коррозии стали слабого легирования, сталей с малым и умеренным углеродным вхождением.

Применение смесей защитных газов

Сварщики часто практикуют смешивание активных и инертных газов. Газовые смести помогают увеличить устойчивость дуги, глубину проплавления, формируют более качественный и плотный шов, уменьшают разбрызгивание, улучшают перенос металла в дуге, повышают производительность сварочного процесса.

Выбор вида смеси защитного газа обусловлен экономической эффективностью.

Смесь аргона и гелия

Смесь, состоящая из 35-40 % аргона и 60-65 % гелия, используется для работы с алюминием, медью, химически активными металлами, магниевыми и никелевыми сплавами. Пропорция идеальна для того, чтобы аргон обеспечил стабильность дуги, а гелий сохранил высокую глубину проплавления.

Смеси аргона с кислородом или углекислым газом

Добавка кислорода или углекислого газа снижает поверхностное натяжение жидкого металла расплавляемой электродной проволоки, уменьшает размеры капель, образующихся и отрывающихся от электрода. Также окислительные газы способствуют расширению диапазона токов при поддержании стабильного ведения процесса сварки.

Если сравнивать сварку в чистом аргоне или углекислом газе со сваркой с применением смесей, можно выделить следующие преимущества: лучшее формирование металла шва, уменьшение разбрызгивания, лучшая форма провара, меньшее излучение дуги.

При сварке с добавлением кислорода снижается критический ток, при котором происходит переход крупнокапельного переноса металла в мелкокапельный.

Необязательно пользоваться готовыми газовыми смесями. Специалист самостоятельно может произвести смешивание на посту сварки.

Состав смеси, подаваемой в горелку, увеличивается или уменьшается изменением расхода газов. Критерий расхода координируется редуктором и измеряется ротаметром РС-3.

Сварка плавящимися и неплавящимися электродами

Дуговая сварка в защитном газе использует в технологии два подхода: неплавящимся и плавящимся электродом. Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом делает сварной спай при помощи расплавления углов сплава.

Во втором случае переплавленный стержень играет роль главного вещества для интеграции.

Работа с неплавящимся электродом

Сварщики используют данный способ для неферромагнитных веществ. Чаще всего неплавкий электрод делают из вольфрама. Но также могут применять электротехнический уголь или графит. Профессионал отлично чувствует глубину, на которую проплавляется металл.

В сочетании с самостоятельным управлением горелкой и присадочным материалом можно исключить появление непроваренных участков швов и другие отклонения от нормы.

Дуговая сварка неплавящимся электродом в защитном газе в основном предназначена для тонкостенных металлических изделий. Если же изделие выполнено из толстого листа металла, возможны трудности в процессе.

Сварка плавящимся электродом особенно популярна среди мастеров, которые, проявляя творчество и фантазию, создают декоративные изделия из нержавеющей стали.

Работа с плавящимся электродом

Плавящийся электрод более доступен и прост в эксплуатации, чем его неплавкий аналог. Он позволяет использовать менее дорогостоящее оборудование и обработать больше типов металла.

Используя данный метод, сварщик может работать в труднодоступных местах, гибко определять свою позицию в пространстве, планировать расположение техники, деталей и конструкций.

Из недостатков этого способа дуговой сварки в защитных газах можно выделить:

выброс агрессивных и опасных веществ в атмосферу;
кропотливость и сложность работы даже для специалистов с существенным опытом;
низкую скорость;
повышенное влияние магнитных полей на дугу.

В углекислотной среде сварщики могут использовать и порошковую проволоку. Если для изделия действуют повышенные требования качества, перед сваркой проводят специальные испытания проволоки.

Оборудование для сварки

Технология дуговой сварки в защитных газах предполагает использование в качестве источника питания инверторов с широкой регулировкой величины сварочного тока.

В комплект оборудования входят устройство подачи сварочной проволоки и газовая система с баллонами, понижающими редукторами, шлангами. Сварку плавящимся электродом ведут постоянным или импульсным высокочастотным током.

Ток, силу которого можно менять в зависимости от свариваемых материалов, напряжение для зажигания и стабильного горения дуги, скорость подачи и толщина проволоки – это параметры которые характеризуют оборудование дуговой сварки в защитных газах.

Сварку полуавтоматом можно производить при помощи разных режимов.

Преимущества и недостатки дуговой сварки в среде защитных газов

Расскажем о преимуществах дуговой сварки в среде защитных газов, которые отличают этот метод от других:

высокие характеристики шва;
бюджетная цена большинства элементов;
обеспечение высококлассной защитой;
простота освоения технологии, доступность использования методики на крупном производстве;
возможность модернизации, переноса в автоматический порядок и адаптации к любым внешним условиям;
сварка металла любой толщины;
высокая производительность;
возможность сварки металлов, наделенных устойчивостью к коррозии: алюминия, цветных металлов и других.

Следует обратить внимание на ряд недостатков:

сварка в открытом пространстве грозит выветриванием газообразных смесей и требует идеальной герметичности камеры;
при сварке в закрытом пространстве необходимо наличие мощной системы вентиляции в помещении.

В целом, дуговая сварка в защитном газе – простая, эффективная, экономически выгодная методика.

Использование в сварке баллона с газом может доставлять неудобства при перемещении с места на место. Однако в этом случае сварщик использует специальную тележку, что значительно упрощает процесс. Затраты на газ, например, аргон, проволоку и полуавтомат минимальны.

Важно, что в результате мы получаем отличное качество шва, возможность работать на открытом воздухе и в закрытом помещении, варить тонколистовой и толстолистовой металл.

Сварщик не обязан быть профессионалом высокого класса. Процесс максимально прост, так как проволока в дуговой сварке в защитном газе подается автоматически, а полуавтоматы, даже бюджетные, оснащены специальными функциями.

Все это поможет новичку попробовать свои силы в одном из видов дуговой сварки в защитных газах. Выполните ровный шов с применением защитного газа и получите полезный навык, который пригодится вам в работе и в быту.

Читайте также: