Схема поста аргонодуговой сварки

Обновлено: 20.09.2024

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

Процесс сварки в среде аргона

Принципы сварки, выполняемой в среде аргона

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

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

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

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

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

Схема работы аргонодуговой сварки

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

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

Методы аргонодуговой сварки

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

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

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

Особенности сварочных работ в среде аргона

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

Принцип работы аргонной сварки

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

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

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

Схема сварочного оборудования для осуществления сварки в среде аргона

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

Процесс сварки аргонодуговым способом вблизи

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

Оборудование и оснащение для сварки аргоном

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

Инверторный сварочник и газовый баллон для сварки с использованием аргона

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

Ремонт легкосплавного колесного диска — вариант типичного использования аргонной сварки

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

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

Преимущества и недостатки сварки в защитной среде аргона

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

Пример шва, выполненного сваркой в среде аргона

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

Недостатками данной технологии являются:

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

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

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

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

Процесс аргонной сварки

Преимущества и недостатки технологии

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

Сварочный шов, выполненный в защитной среде аргона

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

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

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

Выполненное посредством аргонной сварки соединение фланца с трубой из нержавеющей стали

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

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

Технологические особенности сварки

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

Ремонт легкосплавных автомобильных дисков с помощью аргонной сварки

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

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

Параметры востребованных вольфрамовых электродов зарубежного производства (нажмите для увеличения)

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

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

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

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

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

Оборудование для сварки

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

Габаритные размеры и технические параметры горелок должны соответствовать требованиям стандарта

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

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

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

ручная;
механизированная;
автоматизированная;
роботизированная.

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

Многофункциональный сварочный пост для промышленного использования

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

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

Работа механизированной сварочной каретки

Особенности оборудования

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

оборудование специального типа;
универсальное;
специализированного назначения.

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

Самодельный сварочный стол

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

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

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

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

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

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

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

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

Самостоятельное выполнение сварочных работ

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

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

Защитная маска сварщика с автоматическим светофильтром

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

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

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

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

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

Регулятор сварочного тока

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

Экономическая выгода от выполнения сварки своими силами

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

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

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

Сварка аргоном — преимущества и особенности

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.

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:

Что собой представляет сварка неплавящимся электродом

Среди прочих видов сварочных работ, проводимых в среде инертных газов, основным считается сварка неплавящимся электродом. Такой ее вид еще называют аргонной сваркой. Принцип ее работы основан на разогреве металлов в среде тяжелых газов. Главным инструментом выступает неплавящийся вольфрамовый электрод и электрическая дуга. При аргонной сварке электроэнергия дуги переходит в тепловую энергию. Ее воздействия вполне достаточно для разогрева свариваемых поверхностей.

Схема аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом имеет свои технологические особенности. Поскольку азот и кислород оказывают негативное влияние на качество сварного шва, в условиях окружающей атмосферы (78% – азот, 21% – кислород, 1% – прочие составляющие) крайне важно блокировать зону плавления от воздействия воздуха.

Для этого в рабочую зону подают аргон – газ, который на 40% тяжелее воздуха. Для заполнения зазорной полости, возникающей при плавке свариваемых поверхностей, в рабочую зону подается специальный присадочный материал.

Помимо аргона, технология сварки неплавящимся электродом также допускает использование и других вытесняющих газов: гелия (He), активного азота (N2), свободного водорода (H2) и двуокиси углерода (СО2 – углекислого газа). При подаче в зону углекислого газа вместо вольфрамового электрода применяют угольный аналог.

Виды аргонной сварки

Схема аппарата для аргонодуговой сварки.

В зависимости от сложности проводимых работ и уровня механизации сварочного процесса, различают четыре вида сварки неплавким электродом:

При ручном виде сварки рабочий ход горелки и смещения заготовки осуществляются вручную. Механизированная аргонная сварка предполагает перемещение горелки ручным способом, но при этом подача присадочного материала (проволоки) происходит механически.

В автоматизированном варианте все перемещения сварочной горелки и подача присадочного материала полностью механизированы, но сам процесс контролирует оператор механического агрегата. Роботизированная сварка с применением неплавящегося электрода полностью автономна. Все рабочие процессы происходят самостоятельно, без вмешательства оператора.

Сварочное оборудование и материалы

В зависимости от назначения, объемов и видов предполагаемых работ, оборудование для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом подразделяется на два класса: универсальное и специализированное. Специализированное оборудование чаще всего применяется при обработке больших объемов металлических изделий в механизированных производственных процессах.

Держак для аргоновой сварки.

Ввиду этого, наибольшее распространение получили универсальные (ручные и автоматические) сварные приборы. Востребованность, простота использования и неприхотливость в обслуживании обеспечивают высокий спрос на универсальные агрегаты обоих типов. Их производство носит массовый характер.

Сварочное оборудование для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом включает в себя:

генератор постоянного/переменного тока (многие приборы технологически могут вырабатывать токи обоих видов);
набор горелок для разных токов;
прибор первичного возбуждения дуги (и последующей ее стабилизации);
газовое оборудование;
средства управления сваркой и газовой блокадой.

Автоматическое оборудование, производящее сварку в среде аргона, также состоит из генератора тока и сварного агрегата. Его параметры характеризуются значениями сварного тока, напряжения, скорости сварки, диаметрами неплавящегося электродного прута и присадочной проволоки, скоростью подачи присадки и расхода тяжелого газа.

Схема поста для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на переменном токе.

Работу сварочного оборудования определяют следующие технические функции и особенности:

способ подводки к дуге электроэнергии, регулировка электроподачи;
движение горелки в рабочей зоне, регулировка скорости хода;
способ и скорость подачи присадочной проволоки;
способ подачи газа в рабочую зону, регулировка его расхода;
выбор длины сварочной дуги;
автоматический контроль вектора сваривания.

Материалами аргонодуговой сварки неплавящимся электродом выступают аргон и гелий в комбинации с вольфрамовым прутом и присадочной проволокой. Гелий получают методом фракционной конденсации (сжатия и сжижения природного газа), поэтому он гораздо дороже аргона (получаемого напрямую из воздуха). В целях экономии применение гелия зачастую стараются исключить. Это определяет повсеместное распространение аргона. К тому же аргон способен стабильно поддерживать эластичную (более длинную) дугу.

Особенности аргонодуговой сварки

Для более эффективного плавления материалов в среде аргона необходимо учитывать некоторые особенности и нюансы аргонодуговой сварки. Придерживаясь несложных технических правил можно добиться максимально крепкого сварного соединения.

Режимы аргонодуговой сварки меди неплавящимся электродом.

Вольфрамовый электрод следует подводить как можно ближе к зоне плавки. Чем меньше длина дуги, тем глубже происходит плавка материала и тоньше сварной шов.
При выполнении плавки нужно стараться выполнять одно движение вдоль линии плавления. Это обеспечит более крепкое соединение материала и эстетическую привлекательность шва.
Неплавкий электрод и присадочный материал не должны выходить за границы аргонной защиты. В случае если рабочие материалы выйдут из-под действия газа, произойдет насыщение шва атмосферным азотом и кислородом, что приведет к хрупкости сварного соединения.
Резкая подача присадочной проволоки недопустима, поскольку это вызывает разбрызгивание металла.
При работе в ручном режиме необходимо подавать присадочный материал под углом без поперечных отклонений. Это позволяет добиться ровного и крепкого шва.
По окончании процесса заваривание кратера производится реостатным снижением силы тока, но не резким обрывом дуги.
По окончании работ подачу аргона следует прекращать не менее чем через 10 секунд. И наоборот, подача газа в рабочую зону осуществляется заблаговременно (за 10-20 секунд).
Перед тем как приступить к работе, сначала нужно обработать свариваемые поверхности: очистить их от ржавчины, грязи, пыли, зачистить окисленные участки, места соединения обезжирить.
В зависимости от марки свариваемых материалов и толщины металла следует определить наиболее корректные режимы работы. Часто возникают бытовые ситуации, когда необходимо провести срочные или удаленные от города сварочные работы (к примеру, на приусадебном участке). В этом случае сварку производят собственноручно, без участия специалистов. Поскольку теоретические и практические знания у многих хозяев в этой области недостаточны, следует воспользоваться табличными данными из авторитетных источников.

Учитывая приведенные правила и особенности, неуклонно следуя им, произвести качественную сварку под силу даже неподготовленному человеку.

Преимущества и недостатки аргонной сварки

Соединение металлов в среде аргона получило наибольшее применение при работе с цветными металлами и легированными марками стали.

Технология этой сварки ювелирно обеспечивает нужную глубину плавки, что крайне важно при соединении тонких металлических поверхностей. Малая толщина металла позволяет исключить подачу присадочной проволоки. Аргонная сварка незаменима в условиях работы с алюминиевыми и титановыми материалами. Ее применяют при формировании швов на стыках трубных изделий (орбитальная аргонная сварка).

Недостаток аргонодуговой сварки (в ручном варианте работ) – ее низкая производительность. В случае же автоматизации процесса, многие из коротких и разноориентированных металлических соединений для аргонной сварки могут оказаться попросту недоступными.

Читайте также: