С какой целью при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом применяют активирующие флюсы

Обновлено: 04.10.2024

Глава VII
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ РУЧНОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

§ 39. Сущность процесса и область применения

Сущность аргонодуговой сварки состоит в том, что сварочная ванна защищается от воздействия азота и кислорода воздуха инертным газом аргоном, не вступающим ни в какие реакции с расплавленным металлом сварочной ванны (вместо аргона может применяться и гелий). Схема горения сварочной дуги в инертных газах представлена на рис. 46. Аргонодуговая сварка подразделяется на ручную, механизированную и автоматическую. Сварка в аргоне и гелии выполняется как плавящимся, так и неплавящимся (вольфрамовым) электродом.
Аргонодуговую сварку применяют для соединения легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, ее выполняют постоянным (рис. 47) и переменным (рис. 48) током плавящимся и неплавящимся электродами. Упрощенная схема поста механизированной сварки приведена на рис. 49.

Рис. 46. Схема горения дуги в инертных газах:
1 - электрод, 2 - присадочная проволока, 3 - изделие, 4 - сварной шов, 5 - дуга, 6 - поток защитного газа, 7 - горелки, 8 - воздух

Рис. 47. Упрощенная схема ручной аргонодуговой сварки постоянным током:
1 - горелка, 2 - баллон с защитным газом, 3 - реостат, 4 - генератор, 5 - сварной шов

Рис. 48. Упрощенная схема ручной аргонодуговой сварки переменным током:
1 - баллон с защитным газом, 2 - горелка, 3 - сварной шов, 4 - осциллятор, 5 - трансформатор с регулятором

Рис. 49. Схема поста механизированной сварки плавящимся электродом:
1 - балластный реостат, 2 - контактор, 3 - горелка, 4 - подающий механизм, 5 - ротометр (расходомер газов), 6 - редуктор, 7 - баллон для газа; Г - сварочный генератор, А - амперметр, V - вольтметр, Ш - шунт

Ручная аргонодуговая сварка выполняется следующим образом: в специальную сварочную горелку подводится инертный газ и сварочный ток, другая фаза сварочного тока подсоединяется к изделию. В этой горелке установлен вольфрамовый электрод, который в процессе сварки не плавится. Дуга горит между вольфрамовым электродом и изделием, а присадочная проволока подается в зону сварочной дуги. При ручной аргонодуговой сварке конец вольфрамового электрода затачивают на конус. Длина заточки, как правило, должна быть равна двум-трем диаметрам электрода.
Дуга зажигается на специальной угольной пластине. Зажигание дуги на основном металле не рекомендуется из-за загрязнения и оплавления конца электрода. Для возбуждения дуги можно применить источник питания с повышенным напряжением холостого хода или дополнительный источник питания с высоким напряжением (осциллятор), так как потенциал возбуждения и ионизации инертных газов значительно выше, чем кислорода, азота или паров металлов. Дуговой разряд инертных газов отличается высокой стабильностью.
Характерной особенностью аргонодуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом при использовании переменного тока является возникновение в сварочной цепи составляющей постоянного тока, величина которой может достигать 50% от величины эффективного значения переменного тока сварочной цепи. Выпрямление тока зависит от размеров и формы вольфрамового электрода, материала изделия и режимов сварки (величины тока, скорости сварки и длины дуги).
При чрезмерной величине составляющей постоянного тока нарушается стабильность горения дуги, резко ухудшается качество поверхности наплавляемого металла, появляются подрезы, чешуйчатость и снижается прочность сварных соединений и пластичность металла шва. Особенно отрицательно появление в сварочной цепи составляющей постоянного тока сказывается на процессе сварки и качестве сварных соединений из алюминия и его сплавов. Устранение составляющей постоянного тока в сварочной цепи переменного тока является первостепенным условием для получения качественных сварных соединений.
Гелиедуговая сварка аналогична аргонодуговой и поэтому отдельно не рассматривается.
В отличие от ручной дуговой сварки качественными электродами, где необходимо давать три движения электроду (вдоль оси электрода, поперек шва и вдоль оси будущего шва), при ручной аргонодуговой сварке следует давать только одно движение - вдоль оси будущего шва (это правило относится и к механизированным способам сварки). Два других движения не используются при ручной аргонодуговой сварке по следующим причинам: движение вниз по оси электрода исключено потому, что при аргонодуговой сварке электрод не плавится; движение поперек шва не выполняется, чтобы не нарушать защиту расплавленного металла аргоном.
Вследствие исключения колебательного движения электрода поперек шва сварные швы при ручной аргонодуговой сварке образуются значительно уже, чем при ручной дуговой сварке качественными электродами.
После прихватки стык освобождается от приспособления и выполняется первый слой шва с применением присадочной проволоки, марка которой устанавливается либо технологическим процессом, либо техническими условиями. Дуга зажигается не на изделии, а на угольной пластине, гасить дугу лучше дистанционно.
С целью исключения насыщения металла шва кислородом или азотом воздуха конец расплавляемой сварочной проволоки и нагретый конец вольфрамового электрода должны всегда находиться в зоне защитного газа. Для исключения разбрызгивания расплавленного металла конец проволоки необходимо подавать в жидкую ванну плавно. При наложении корневого слоя шва необходимо тщательно следить за полным проплавлением кромок и отсутствием непровара. Степень проплавления можно определить по форме ванны расплавленного металла: хорошему проплавлению соответствует ванна, вытянутая в сторону направления сварки, а недостаточному проплавлению – круглая или овальная. При выполнении сварочных работ вне цеховых условий необходимо стремиться к защите места сварки от атмосферных осадков и ветра.
В институте электросварки им. Е.О. Патона разработан способ сварки плавящимся подогреваемым электродом (рис. 50). Сущность этого способа состоит в том, что сварка осуществляется электродной проволокой, которая подогревается в горелке до 800-1200°С (подогрев осуществляется от отдельного низковольтного трансформатора). Сварочными материалами могут служить обычно применяемые проволоки и защитные газы. Этим способом сварки сваривают стыковые и угловые соединения (при толщине металла до 12 мм не требуется разделка кромок). Сварка ведется на медной подкладке с формирующей канавкой проволоками диаметром 2-5 мм, со струйным переносом электродного металла короткой дугой с обязательным зазором 3-4 мм. Механические свойства сварных соединений такие же, как и при сварке без подогрева проволоки. Можно применять подогрев проволоки и при наплавочных работах.

Рис. 50. Схема сварки плавящимся подогреваемым электродом:
1 - баллон с защитным газом, 2 - источник подогрева, 3 - сварочный источник

Разработанный процесс сварки характеризуется высокой стабильностью, меньшим разбрызгиванием, снижением сварочного тока до 30%, повышением производительности сварки в 1,5-2 раза по сравнению с обычной аргонодуговой сваркой. Этот способ сварки плавящимся подогреваемым электродом может применяться в различных отраслях машиностроения с целью повышения производительности и улучшения качества сварочных работ.
Гелий и аргон являются инертными газами и не образуют с другими элементами химических соединений, за исключением некоторых гидридов, устойчивых только в узких пределах температуры и давления. Эти газы в большинстве металлов практически нерастворимы. В промышленности гелий получают из природных газов, природный газ предварительно очищают от окиси и двуокиси углерода, подвергают сушке и сжижают. Метан и другие углеводороды отделяются в абсорберах с активированным углем.
От азота газ очищают глубоким холодом в теплообменнике. Чистый гелий, применяемый для сварки, может содержать в своем составе весьма незначительное количество примесей в виде азота, водорода, кислорода и влаги. Гелий в 10 раз легче аргона, поэтому и расход его при сварке на 30-40% больше, чем аргона. При сварке в гелии выделяется теплоты больше, чем при сварке в аргоне (при одинаковом токе). Напряжение дуги в гелии в 1,5-2 раза выше, чем в аргоне.
Аргон получают из воздуха ректификацией, температура кипения аргона (-186°С) несколько ниже, чем кислорода (-183°С), и выше, чем азота (-196°С), поэтому в ректификационных колоннах происходит избирательное испарение отдельных газов. Дальнейшим глубоким охлаждением и фракционной перегонкой этой смеси увеличивают концентрацию аргона до необходимой величины. От остатков аргон очищают беспламенным сжиганием водорода в «сыром» аргоне в присутствии катализатора.
Аргон несколько тяжелее воздуха, поэтому струя его хорошо очищает дугу и зону сварки. Дуга в аргоне отличается высокой стабильностью.
Аргоногелиевая смесь обеспечивает высокую стабильность дуги и ее высокую тепловую мощность. При сварке алюминия в этой смеси швы получаются значительно плотнее, чем в аргоне.
Аргонокислородная смесь понижает критический ток, при котором капельный перенос металла переходит в струйный, а также способствует получению более плотного наплавленного металла, улучшает сплавление, уменьшает подрезы и увеличивает производительность, при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей плавящимся электродом.
Аргоноводородная смесь увеличивает напряжение дуги, повышает ее тепловую мощность и способствует получению более чистого наплавленного металла.
Смесь аргона с углекислым газом при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей способствует устранению пористости в швах, повышает стабильность горения дуги и улучшает формирование шва при сварке тонколистовых сталей.
Смесь аргона с азотом применяют при сварке меди и некоторых ее сплавов плавящимся электродом.
Азотно-дуговая сварка. Этот вид сварки применяется для соединения меди, так как азот является по отношению к меди инертным газом. Азот получают ректификацией воздуха на кислородных установках. Хранят и транспортируют азот в стальных баллонах черного цвета с желтой кольцевой полосой при давлении 150 атм (15 МПа). При азотно-дуговой сварке в качестве электродов применяют угольные или графитные стержни. Вольфрамовые электроды при использовании азота применять нецелесообразно, так как образующиеся на их поверхности нитриды вольфрама легкоплавки, вследствие чего расход вольфрама резко возрастает. При азотно-дуговой сварке угольным электродом напряжение сварочной дуги должно быть в пределах 22-30 В. Процесс сварки ведут постоянным током на прямой полярности. Установка для сварки в азоте аналогична установке для сварки в аргоне, только горелка должна иметь специальные сменные наконечники для закрепления угольных стержней. Освоена также азотно-дуговая сварка меди плавящимся электродом.
Атомно-водородная сварка. Сварка представляет собой электрохимический вариант сварки плавлением. Процесс происходит за счет теплоты электрической дуги и рекомбинации водорода, предварительно диссоциированного вблизи столба независимой дуги между двумя вольфрамовыми электродами. По степени концентрации теплоты атомно-водородная сварка занимает промежуточное положение между ацетилено-кислородной сваркой и сваркой вольфрамовым электродом в среде инертных газов. Химическая активность молекулярного и особенно диссоциированного водорода создает активную защиту расплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха. Атомно-водородной сваркой нельзя сваривать латунь по причине интенсивного испарения цинка, медь вследствие высокой склонности ее к насыщению водородом, а также титан, его сплавы и ряд редких элементов (Zr, Ne, Та) из-за их химической активности в отношении водорода. Хорошо свариваются атомно-водородной сваркой низкоуглеродистые и легированные стали и чугун.
Сварочный режим определяется двумя параметрами: величиной тока и напряжением.
В зависимости от расхода газа, мощности дуги, расстояния между электродами дуга может быть спокойной или звенящей. Спокойной дуге соответствует меньшая мощность, звенящая дуга характеризуется большим расходом газа, большим расстоянием между электродами, большей мощностью, чем спокойная, и издает резкий звук.
Применение атомно-водородной сварки в настоящее время в промышленности ограничено, что объясняется следующим: источники питания должны иметь весьма высокое напряжение холостого хода 250-300 В, что опасно для жизни человека; процесс трудно поддается механизации; относительно низкая производительность сварки металла средних и больших толщин; развитие весьма эффективных и производительных способов сварки - аргонодуговой сварки, сварки под флюсом, ручной дуговой сварки качественными электродами и др.

Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью "Сущность процесса и область применения", которая опубликована в категории "Ручная дуговая сварка". Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.

Сущность аргонодуговой сварки неплавящимся электродом и ее применение

Дуговая сварка в защитном газе. Сущность способа. Защитные газы.

3. Механизированная и автоматическая сварка в углекислом газе; сущность, преимущества, область применения, применяемое оборудование, материалы и инструмент.

1. Для защиты металла при ручной и автоматической сварке от воздействия кислорода и азота воздуха, кроме шлакового покрытия, применяют газовую защиту вокруг дуги и расплавленного металла. В качестве защитных газов применяют инертные и активные газы (водород, окись углерода или их смесь с азотом). Наибольшее промышленное применение имеют аргонодуговая сварка и сварка в углекислом газе.

Защитный газ может заполнять камеру, где ведут процесс сварки, но чаще всего его подают в дугу через мундштук 1 (рис. 69) в виде потока 2, который окутывает электрод 3,дугу 4 и сварочную ванну 5, защищая их от проникновения кислорода и азота. Рис. 69 Дуговая сварка в защитной среде

Сварка в защитных средах может проводиться как плавящимся, так и неплавящимся электродом с применением присадочного металла 6. В качестве неплавящихся электродов используют вольфрамовые, угольные или графитированные стержни. Расход вольфрамового электрода при токе до 300 А составляет примерно 0,5 г на 1 м шва. В качестве плавящегося электрода используется металлическая проволока того же состава, что и свариваемый металл. Процесс ведется с помощью полуавтоматических или автоматических устройств.

Источниками питания для дуги в защитных средах служат агрегаты постоянного тока или сварочные выпрямители. Кроме того, в комплект оборудования входит механизм подачи электродной проволоки, горелка и устройство для обеспечения дуги защитным газом. В полуавтоматах проволока подается по специальным шлангам в горелку. Диаметр проволоки берут в интервале 1,2-2 мм. Зажигание дуги в аргоне затруднено, потому что атомы аргона не образуют отрицательных ионов, вследствие чего необходима более высокая степень ионизации нейтральных частиц. Поэтому напряжение холостого хода источника питания повышают до 90-120 В.

Сварка в инертной среде используется для нержавеющих, жароупорных, алюминиевых и магниевых сплавов. При этом использование плавящихся электродов экономично для толщин не менее 2 мм. Меньшие толщины сваривают неплавящимся вольфрамовым электродом.

2. При аргонодуговой сварке неплавящимся электродом (рис. 70) через специальную горелку, в которой установлен вольфрамовый электрод, пропускают нейтральный газ – аргон (или гелий). Возбуждение дуги происходит между электродом и свариваемым изделием. Для заполнения разделки кромок в зону вводят присадочный пруток, химический состав которого близок к составу основного металла.

Рис. 70 Схема аргонодуговой сварки:

1 – изделие; 2 – присадочный пруток; 3 – вольфрамовый электрод; 4 – мундштук; 5 – защитная оболочка из инертного газа; 6 – электрическая дуга; 7 – расплавленный металл

Применяют электроды диаметром 2-6 мм. Аргон подается в горелку под давлением 0,3…0,5 ат.

Аргон – инертный газ, получаемый из воздуха, хранят и транспортируют его в специальных стальных баллонах под давлением 15 МН/м 2 (150 aт). Для сварки меди и малоответственных деталей из легированных сталей применяют технический аргон, содержащий до 17% примесей, а для сварки высоколегированных сталей, легких сплавов применяют чистый аргон (не более 0,3% примесей).

Аргонодуговую сварку осуществляют тремя способами:

1) ручной сваркой неплавящимся (вольфрамовым) электродом,

2) полуавтоматической и автоматической сваркой неплавящимся электродом,

3) полуавтоматической и автоматической сваркой плавящимся электродом.

Сварку неплавящимся электродом обычно осуществляют на переменном токе с применением осцилляторов или на постоянном токе обратной полярности. Такую схему включения применяют при сварке алюминиевых сплавов, когда за счет эффекта катодного распыления происходит разрушение поверхностных окисных пленок.

В сварочных горелках для аргонно-дуговой сварки одновременно с подачей электродной проволоки в дугу и подводом сварочного тока к электроду осуществляется подача струи аргона.

Аргонодуговая сварка применяется для сварки легированных сталей, алюминия и его сплавов, титана, магниевых сплавов и дает хорошие результаты.

В ряде случаев сварка выполняется и плавящимся металлическим электродом, подаваемым через сопло горелки, обеспечивающей струйную защиту дуги и места сварки аргоном, гелием или их смесями.

Сварка в аргоне и гелии имеет преимущества перед сваркой покрытыми электродами и под флюсом: обеспечивается надежная защита расплавленного металла от кислорода и азота воздуха, что обусловливает высокие механические свойства и постоянство состава наплавленного металла; обеспечивается высокая производительность и хорошее формирование шва за счет устойчивости процесса и полной его механизации; можно сваривать металлы разнородные и малой толщины.

Недостатком сварки в среде аргона является дороговизна самого аргона, так как технология его производства очень трудоемка, а дли сварочного процесса требуется газ высокой чистоты.

3. Сварка в углекислом газе – наиболее дешевый способ по сравнению с другими видами сварки в защитных средах. В качестве заменителя аргона используют углекислый газ, несмотря на его окислительные способности. Углекислый газ дешев, негорюч, нетоксичен. Дуга горит между изделием и электродной проволокой, подаваемой через специальную газоэлектрическую горелку, и которую поступает из баллона углекислый газ, предварительно пропущенный через осушитель. Углекислый газ защищает дугу и расплавленный металл от воздуха. Сварку производят постоянным током обратной полярности для устранения пористости наплавленного металла. При этом достигается высокая производитель-ность (до 18 кг/ч). Расход углекислого газа составляет 8…20 л/мин.

Сварка в среде углекислого газа требует электродной проволоки специального состава с повышенным содержанием марганца и кремния и ведется на постоянном токе при больших плотностях сварочного тока (диаметр электродной проволоки 0,5-3 мм, плотность тока 80-100 А/мм 2 ), что требует источника питания с жесткой характеристикой. Рис.71 Схема сварки в среде углекислого газа

Наша промышленность выпускает разнообразные автоматы и полуавтоматы (типа ПДГ) для выполнения этого процесса. Технология сварки в среде углекислого газа проста: режим подбирается в зависимости от свариваемой толщины (1-30 мм), вида шва (стыковые, угловые, электрозаклепками и др.), положения шва в пространстве (нижнее, горизонтальное, вертикальное) и свариваемого материала (углеродистые, низколегированные, теплоустойчивые, высоколегированные хромоникелевые стали и др. сплавы).

Сварка в углекислом газе успешно применяется для изделий из малоуглеродистой стали, для заварки дефектов стальных отливок, для наплавки изношенных деталей и др.

Пластичность наплавленного металла при сварке в углекислом газе может быть несколько ниже, чем при сварке под флюсом.

Схема сварки представлена на рис.71. Установка состоит из источника питания сварочного тока 1, газоэлектрической горелки 2, механизма подачи электродной проволоки 3, указателя расхода углекислого газа (ротаметра) 4, редуктора 5 (обычно после редуктора устанавливают осушитель влаги) и баллона 6 с углекислотой. Газоэлектрические горелки, предназначенные для малых токов (до 300 А), не имеют водяного охлаждения, а предназначенные для больших токов (более 300 А), оборудованы водяным охлаждением во избежанте сильного перегрева при сварке.

Особенностью сварки в среде углекислого газа является возможность в широких масштабах заменить ручную электродуговую сварку полуавтоматическойи автоматической. При этом можно использовать электродную проволоку диаметром 0,6…2,0 мм, что обеспечивает высокую устойчивость процесса сварки, небольшое разбрызгивание и высокое качество сварных соединений. Однако, следует учитывать, что при сварке некоторые элементы металла (С, Si, Мn, Тi, Мg, АI, V и др.) выгорают. Для компенсации окислительного действия углекислого газа повышают содержание раскисляющих элементов (Мn, Ni) в электродной проволоке.

Для получения плотного, беспористого металла шва и уменьшения разбрызгивания металла при сварке необходимо поддержать наиболее короткую дугу (1,5-4 мм).

Газоэлектрическая сварка в атмосфере углекислого газа наиболее эффективна для соединения тонких деталей. При сварке деталей малой толщины (до 2 мм) напряжение на дуге должно быть примерно 22 В, ток 60-150 А, расстояние от сопла горелки до металла 7-14 мм. Для сварки деталей средней толщины принимают ток 250-500 А, напряжение на дуге 26-34 В, расстояние от сопла горелки до металла 15-25 мм.

Сварку, как правило, осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Расход углекислого газа, достаточный для защиты зоны сварки от воздуха, составляет 15-20 дм 3 /мин при рабочем давлении 50 кН/м 2 (0,5 атм).

На полуавтоматических и автоматических установках скорость сварки достигает 60 м/ч.

Недостатком сварки в атмосфере углекислого газа является то, что пластичность наплавленного металла может быть несколько ниже, чем при сварке под флюсом.

Дуговая сварка в атмосфере углекислого газа получила распространение в с/х машиностроении и ремонтном деле для соединения низкоуглеродистых и легированных сталей, сплавов алюминия, а также чугуна.

Сварка аргоном — преимущества и особенности

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).

Технические характеристики аргонодуговой сварки

Изначально данный прием использовался для сварки алюминиевых поверхностей (аргонодуговая сварка алюминия). Вся сварка производится с помощью капель расплавленного металла (крупнокапельное и капельное).

Однако, следует помнить, что при использовании крупнокапельного метода возможно разбрызгивание, используется при сваривании поверхностей, где нет необходимости класть идеально ровный шов.

Крупнокапельный или капельный метод качественно уступают струйному методу, который достигается за счет увеличения тока в инверторе и при использовании присадочной проволоки из меди.

Проволока для аргонодуговой сварки наматывается спиралью на вольфрамовый электрод и позволяет делать наплавку на чугун и прочие хрупкие металлические сплавы.

Прибор

Для работы в аргоновой среде применяют разные приборы для сварки.

Выбор может пасть на ручной метод управления, тогда специалист сам придерживает горелку и поставляет провод из металла в область сварки или улучшенный портативный прием, когда металлический провод подается в устройство.

Также существуют приборы, работающие от электроники, и варят под воздействием аргона. Горелка и металлический провод подаются в область работы сварки автоматически, иногда мастеру не надо контролировать происходящее, для этого предусмотрен мастер.

На массовом изготовлении используют приборы-роботы, которые самостоятельно контролируют процесс. Их напрямую программируют на исполнение задач по сварке аргоном.

Приступим к работе. Объясним применение сварочного аппарата при работе в аргоновой среде, чтобы результат вас удовлетворил и служил много лет.

Классификация видов дуговой аргоновой сварки

Инвертор и аргон для сварочных работ.

Аргонно-дуговая сварка подразделяется на виды по уровню механизации работы:

Ручной вариант выполняется сварщиком: и перемещение горелки, и подачу сварочной проволоки. В этом методе используются только неплавящиеся вольфрамовые электроды.
Механизированная или полуавтоматическая: проволока подается машиной, а горелку держит сварщик. Популярнейший пример такого метода – сварка нержавейки полуавтоматом. Механизированная аргонодуговая сварка плавящимся электродом также относится к этой группе способов. Сварка нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа – еще одна новая узко специализированная технология в рамках этого вида сварочных работ.
Автоматическая аргонодуговая сварка: автомат дистанционно управляется оператором и выполняет перемещение горелки и подачу проволоки. В последнее время все чаще встречаются машины – роботы, не требующие участия даже оператора. Сварка нержавеющих труб в основном производится с помощью роботов. Автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом становится весьма распространенной технологией в промышленности.

Основные особенности

Рабочим органом сварочного аппарата является горелка. В центральную ее часть вставляют вольфрамовый электрод с вылетом 2−5 мм. Внутри горелки электрод фиксируется специальным держателем, в который можно вставить вольфрамовый стержень. Для подачи защитного газа горелку оснащают керамическим соплом. Шов формируется с помощью присадочной проволоки, состав которой должен соответствовать составу свариваемого металла.

Основные этапы сварки с использованием электрода из вольфрама:

Поверхности соединяемых деталей тщательно очищаются от загрязнений, следов жира и масла и окисной пленки. Очистка производится обязательно, а выполняться может механическим способом или с помощью химических средств.
К соединяемым деталям подключают «массу», что делается напрямую (в случае больших габаритов) и через металлическую поверхность рабочего стола. Присадочная проволока подается отдельно, а не включается в сварочную электрическую цепь.
На аппарате выставляется сила тока. Этот параметр выбирают в зависимости от характеристик соединяемых деталей.
После включения тока горелка с электродом подносится к свариваемым деталям максимально близко и без контакта с поверхностями. Оптимальное расстояние расположения горелки от соединяемых заготовок (должно выдерживаться при сварке) — 2 мм. Удерживание электрода на этом расстоянии позволит хорошо проплавить соединяемые части и получить аккуратный шов.
Подача защитного газа включается заранее — за 15−20 сек. до начала сварки. Выключается подача аргона спустя 5−10 сек. после окончания сварки.
Горелка и присадочная проволока медленно ведется лишь вдоль формируемого шва, без поперечных колебаний. Присадочная проволока, располагающаяся впереди горелки, плавно вводится в зону действия дуги. Из-за резких движений расплавленный металл сильно разбрызгивается.
В процессе сварки электрическая дуга зажигается, а электрод не должен прикасаться к соединяемым поверхностям. Данное правило должно соблюдаться, так как потенциал ионизации аргона крайне высок, что мешает эффективно использовать искру от касания электрода для его понижения. Когда плавящийся электрод прикасается к соединяемым деталям, появляются пары металла, потенциал ионизации которых гораздо ниже по сравнению с аргоном, что и упрощает процесс зажигания дуги. Если вольфрамовым электродом прикоснуться к поверхности соединяемых частей, дуга загрязняется и выполнение сварки затрудняется.

Для зажигания дуги используется осциллятор, преобразующий поступающий из электросети ток с обыкновенными параметрами в высокочастотные импульсы напряжением 2000−6000 В и частотой тока 150−500 Гц. Такие импульсы позволяют зажечь электрическую дугу без соприкосновения соединяемых деталей и электрода.

Оборудование для работы с аргоном

Техника сварки аргоном подразумевает довольно широкий и разнообразный набор оборудования. Этого не нужно бояться, так как сварочные аппараты для аргонодуговой сварки со всеми сопутствующими причиндалами в виде универсальных наборов выпускаются серийно и стоят недорого.

Все оборудование для аргонно-дуговой сварки можно разделить на три группы:

Специализированное оборудование производится для работ с заготовками одного типа.
Специальноеоборудование для аргонной сварки обычно устанавливается на промышленных предприятиях и используется для заготовок одного типоразмера.
Универсальное оборудование подходит для всех видов работ в аргоне, например, для сварки нержавеющей стали полуавтоматом.

Одним аппаратом для сварки аргоном вам не обойтись. Аргонная сварка требует целый пакет оборудования, понадобится целый список.

Не обязательно все покупать в магазине, большинство предметов из списка вполне можно сделать самостоятельно:

Специальная горелка с вольфрамовым расходником.
Основной и вспомогательный трансформаторы. В качестве основного может быть использован аппарат для дугового способа с напряжением до 70 В. Вспомогательный трансформатор нужен для электропитания коммутирующих устройств.
Осциллятор подключается параллельно источнику питания. Он нужен, чтобы зажечь дугу при работе с неплавящимся вольфрамовым расходником с помощью подачи высокочастотных импульсов. В результате дуговой промежуток ионизируется. Если обычная сетевая частота насчитывает 55 Гц и напряжение в 220 В, то после преобразования осциллятором частота и напряжение поднимаются до 500 кГц и 6000 В соответственно.
Контактор для подачи напряжения на горелку.
Реле для включения и отключения контактора и осциллятора.
Вольфрамовые электроды с проволокой соответствующего диаметра.
Аргоновый баллон, оборудованный редуктором.
Выпрямитель для получения постоянного тока с напряжением 24 В.
Амперметр для измерения силы тока.
Таймер для контроля времени обдува аргоном.
Клапан электро-газовый для подачи постоянного или переменного тока в 24 или 220 В соответственно.
Фильтрдля контроля высоковольтных импульсов из осциллятора.
Аккумулятор для последовательного включения в электрическую цепь с целью стабилизации переменного тока.

Виды прутков для сварки.

Прогресс не стоит на месте, сварка аргоном в том числе.

Для возможности работать с более толстыми краями свариваемых металлов и повышения производительности в последнее время в технологии сварки аргоном внесены усовершенствования:

Специальная горелка для использования сразу нескольких вольфрамовых электродов для получения высококачественного шва на высокой скорости.
Приспособление для нагреванияприсадочной проволоки.
Пульсирующий ток для периодических пауз его поступления, во время которых металл кристаллизуется. Если движение дуги синхронизировать с импульсами тока, плавка получается эффективной по всех положениях в пространстве.

Марки аргона, ипользуемые при сварке

По ГОСТ 10157 существуют три марки аргона, применяемые для сварки, см. таблицу:

Аргонодуговая сварка. Технология и оборудование

Без такой операции, как сварка сегодня не обходится ни одна стройка, ни одно производство, где необходимо соединить металлические детали. Этот вид соединения считается одним из быстрых и довольно качественных. Существует несколько видов сварки, но в этой статье, речь пойдет именно об аргонодуговой. Чем она примечательна, ее плюсы и минусы, все это будет рассмотрено ниже.

Технология

Аргонодуговая сварка ― это по сути та же ― электродуговая, но в ней используется инертный газ ― аргон, который подается в место горения электрической дуги. Международных обозначений аргонодуговая сварка имеет аж целых два- это TIG (сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде газа — аргона) и MIG/MAG (сварка электродной проволокой в среде аргона или углекислого газа).

Таким образом, создается газовая среда, в которой происходит плавление металла. Благодаря тому, что аргон не вступает во взаимодействие с металлом, он не меняет его химический состав и это большой плюс. То, что этот газ тяжелее на 1/3 воздуха, способствует вытеснению последнего из среды дуги, и изоляции расплавленного металла от воздействия атмосферы.

Это защищает сварочный шов от образования оксидной пленки и в целом улучшает качество соединения металла. Бывают случаи, когда к аргону добавляют кислород в количестве 4%. Это обусловлено тем, что при сгорании кромок металла, внутри газовой среды, аргон полностью не защищает шов от разного рода загрязнений и влаги. А кислород сжигает эти вредные примеси, исключая образование пористости шва. Но это делают в основном там, где необходимо очень высокое качество сварочного соединения. Обычно достаточно одного аргона.

Принцип работы

Оборудование для аргонной сварки состоит из: сварочного аппарата ― в который входит инверторный преобразователь для образования электродуги, осциллятор, горелка, баллон с аргоном, газовые шланги и сварочные кабеля.

Аргонодуговая сварка (tig) неплавящимся электродом

Перед началом работы включается аппарат и подается аргон. Для образования электродуги, сварщик приближает вольфрамовый (при сварке неплавящим электродом) электрод на небольшое расстояние к детали. На этом этапе есть один важный нюанс. Дуга не сможет образоваться при прямом соединении электрода с деталью, как при электросварке. Это из-за того, что для создания в среде аргона дуги, необходима высокая ионизация. А так как вольфрамовый электрод тугоплавкий (температура плавления около 5000 °C) и практически не сгорает, отсутствует образование газов, способствующих ионизации и зажиганию дуги. Потому в таких случаях используется ― осциллятор.
Осциллятор ― это устройство, обычно установленное в сварочном аппарате для аргонодуговой сварки, которое зажигает электродугу в случае с неплавящим электродом. Происходит это следующим образом: поднося горелку с вольфрамовым электродом на небольшое расстояние к детали, осциллятор подает на электрод высоковольтный импульс высокой частоты, который электрически пробивает расстояние к детали образуя ионизацию в газовой среде. Благодаря этому происходит зажигание дуги и дальнейшее ее горение.

При использовании постоянного тока сварки, применяется подключение прямой полярности. То есть на корпус изделия подается «плюс», а на электрод «минус». Делается так потому, что при таком подключении, на детали, то есть «плюсе», выделяется до 70% тепла, а на электроде ― «минусе» всего 30%. Вследствие этого, металл детали плавится, а электрод меньше подвержен сгоранию. Исключением является сварка алюминия. В этом случае лучшие результаты получаются при сварке переменным током, так как при этом разрушается образование оксидной пленки. Что касается осциллятора, то при использовании переменного тока, после зажигания дуги, он переходит в режим стабилизации, подавая импульсы пробоя каждый раз, когда меняется полярность. Это обеспечивает стабильное горение электродуги.

Ввиду того, что вольфрамовый электрод не плавится, для образования шва в место горения дуги добавляется присадочный материал, который сварщик держит левой рукой, и при надобности подает.

В соединяемых деталях под действием температуры образуется ванночка с расплавленным металлом. Так как горелка имеет вход для подключения газового шланга, аргон по специальной полости проходит к газовому соплу и вырывается наружу между ним и вольфрамовым электродом. Таким образом, как бы «окутывая» электрод и варочную ванночку.

Помимо полости для газа, еще горелка имеет впускной и выпускной патрубки для подачи холодной жидкости и отвода нагретой. Это необходимо для охлаждения сопла горелки ввиду сильного перегрева.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом

В этом случае, роль электрода выполняет стержень из металла, с нанесением рутила. При прямом касании электродом детали, происходит короткое замыкание (как при обычной электродуговой сварке), вследствие чего образуются пары расплавленного металла, которые и дают ионизацию в газовой среде аргона. Дуга зажигается благодаря этим парам, поэтому применение осциллятора в этом случае нет необходимости. Присадочная проволока подается вручную или специальным автоматизированным механизмом, в виде барабана с проволокой, роликов и электродвигателя с редуктором. Обычно такой вид оборудования находиться на специализированном сварочном посту.

Область применения

Аргонодуговая сварка (tig и mig/mag) с успехом применяется при соединении цветных металлов, легированных сталей и алюминия. Также она хороша при сварке алюминиевых и титановых сплавов. Например, легкосплавных дисков и других узлов автомобиля. При малой толщине свариваемых поверхностей, сварка аргоном может проводиться без дополнительных присадок.

Аргонная сварка плавящим электродом, применяется при соединении нержавеющей стали и алюминия.

Плюсы аргонодуговой сварки

Основными достоинствами аргонодуговой сварки являются:

1) высокое качество получаемого шва;

2) равномерное проплавление глубины металла;

3) незаменима при сваривании изделий из тонкого листового алюминия;

4) широкая сфера применения, начиная от автомастерских и заканчивая авиастроением;

5) не требует частой замены электрода, что не образует дефектов при остановке и возобновлении работы.

Недостатки аргонной сварки

1) при ручной сварке ― низкая производительность;

2) для качественной сварки, необходима высокая квалификация и достаточная практика;

3) автоматический вариант ― не всегда удобен, так как применяется для однопрофильных длинных швов. При сваривании коротких и разной ориентации соединений ― не практична;

Из рассмотренного выше понятно, что такой вид сварки намного эффективнее и универсальнее обычной электродуговой. Понятно, что для домашних целей это может быть дорогое удовольствие, но применяя эту технологию в бизнесе, оборудование с лихвой себя окупит за минимальный срок.

Читайте также: