Теория по сварке аргоном

Обновлено: 05.07.2024

Аргонодуговая сварка применяется для создания неразъёмных соединений деталей из нержавеющей стали, алюминиевых и магниевых сплавов, меди и сплавов, в общем, всех свариваемых металлов за исключением цинка и свинца.

Особенности и проблемы сварки аргоном сталей и черных металлов

Особенность метода в том, что предпочтительно работать с листами толщиной от 0,5 до 3 мм, которые и являются наиболее сложными из-за малой толщины.

При работе с тонким листом трудно избежать сквозного прожига, но аргонодуговая сварка позволяет надёжно сваривать тонкие детали. При этом шов получится не только качественным, но и ровным.

Ещё одна особенность метода: на качество не влияет, в какой плоскости производится сварка – горизонтальной, вертикальной или горизонтальной снизу.

Подготовка изделий к сварочным работам

Состоит из подготовки деталей и присадочного материала. Подготовительные операции по изделиям:

От марки металла и назначения конструкции подготовительные операции могут иметь различия. Низкоуглеродистые и легированные стали перед процессом обрабатывают следующим образом:

торцы листов и труб обрезают;
места соединения шлифуют вручную или машинками;
кромки зачищают от грязи, ржавчины и масла;
обезжиривают ацетоном или спиртом.

Никель: место сварки шлифуют до блеска и обезжиривают.

Алюминий и сплавы:

Медь и титан зачищают и обезжиривают.

Технология сварки стали аргоном

Сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов (один из видов аргонодугового метода) происходит, благодаря дуге, возникающей между упомянутым электродом и соединяемыми поверхностями. Сварочная ванна находится в инертном газе, каковым является аргон, который подаётся через сопло горелки. Он выполняет защитную функцию: в зону сварочной ванны не попадает кислород, из-за которого соединение получится с трещинами, а шов – непрочным.

Примерная стоимость на аппараты для аргонодуговой сварки на Яндекс.маркет

В зависимости от металла и необходимых свойств сварного шва используют присадочный материал в виде прутка, который подаётся к дуге вручную. Там, где требуется процесс на неизменной скорости, например, при сварке труб, прибегают к автоматизированной технологии.

Сварка нержавейки полуавтоматическим оборудованием

Важно правильно подобрать присадочную проволоку, которая и формирует шов: степень легирования должна превышать аналогичный показатель металла детали. Полуавтоматическая технология включает в себя три метода:

Короткой дуги – для тонких изделий.
Струйного переноса – используется для соединения деталей большей толщины.
Импульсный – наиболее производительная технология для промышленных масштабов.

Для того чтобы визуально контролировать качество шва, горелку располагают под углом, противоположным ходу процесса. Сопло горелки располагают на расстоянии 12 мм от места соединения.

Расплавленную проволоку подают в шов небольшими каплями.

Особенности соединения стальных труб с помощью аргона

При ручной сварке шов ведут справа налево. Горелку держат под углом 70-80 ̊ C. Присадочный пруток подают под углом 90 ̊ C относительно сопла. Диаметр прутка обычно в два раза меньше толщины стенки трубы. Для качественного соединения достаточно одного прохода. Для соединения изделий из высоколегированных сталей поддерживают минимальный токовый режим и короткую сварочную дугу.

Особенности сварки тонких листов и изделий из нержавеющей стали

Ровный шов и отсутствие трещин при сварке аргоном нержавейки требуют специального подхода к технологии. Чтобы избежать сквозного провара, при работе используют малый ток, процентов на 20 меньший, чем для других сталей.

Большее расширение при плавлении и последующая усадка остывающего металла требуют меньший, чем для других сталей, зазор между соединяемыми деталями.

У нержавеющей стали повышенное электрическое сопротивление. Из-за этого электрод нагревается быстрее, что влияет на качество работы. Поэтому применяют укороченные электроды длиной не более 350 мм.

При нагревании нержавейки выше 500 ̊ C на кромках шва образуются карбиды хрома и железа, что в дальнейшем вызовет коррозию металла. Чтобы избежать этого, применяют меры к быстрому охлаждению шва, например, водой.

Tig сварка — что за способ, где он применим: описание, параметры, режимы

Для сборки всевозможных сварных конструкций из легированных сталей и для соединений цветных металлов используется аргонодуговая сварка. Из статьи можно узнать, что же такое сварка аргоном, что варят с использованием инертных газов, как влияет защитное облако на процесс многое другое.

Принцип аргонно дуговой сварки MIG и TIG

Прежде, чем рассматривать принцип аргонодуговой сварки, стоит разобраться. Необходимо понять как работает аргонная сварка. Чтобы соединить металлические детали, их необходимо разогреть в месте стыка.

Для расплавления металла используется сварочная дуга. Горение дуги и расплавление металла невозможно без окисления кислородом, находящегося в воздухе. Этот элемент окисляет сплавы, причем цветные металлы и легированные стали быстрее, чем углеродистый металл.

Также в зоне расплавления за счет насыщения водородом, азотом появляются пузырьки, при кристаллизации в шовном валике образуются раковины, свищи и многочисленные поры. Прочность соединений страдает. Ухудшается геометрия сварного соединения.

Для того чтобы обеспечить надежную защиту расплавленного металла используются различные газы в чистом виде, а также и в виде смесей.

Какие бывают режимы TIG сварки

Сварку в аргоне выполняется как в автоматическом (ААД), механизированном полуавтоматическом (MIG) и в ручном режиме (TIG). Для данного метода характерно применение как плавящегося электродного металла (проволоки), так и неплавящегося вольфрамового электрода.

От механизированной аргонодуговая сварка плавящимся электродом (MIG) отличается присутствием особенностями розжига дуги. Газ и сварочная проволока и подается через сопло горелки при нажатии специальной клавиши на ее корпусе. Газ подается за 12-25 секунд до подачи питания на клеммы. Для mig поджег дуги происходит касанием проволоки самого изделия.

Основные особенности

Особенности процесса аргонодуговой сварки следует рассмотреть подробно, у технологии множество режимов, нюансов. Защитная атмосфера защищает ванну расплава. Но для этого необходимо в постоянном режиме подавать газ в рабочую зону под определенным давлением. Сущность аргонодуговой сварки – создание специальной среды, препятствующей окислению присадки и металла при воздействии электродуги с необходимой температурой горения.

Теперь об особенностях аргонодуговой сварки неплавящимся электродом TIG. Рабочим элементом является горелка с соплом, через которое осуществляется подача газовой смеси или чистого Ar.

Аргон имеет более высокую плотность чем воздух вследствие чего обеспечивает вытеснение посторонней газовой среды из зоны процесса. Данный газ ионизируется под воздействием электрического разряда и разогрева металла при розжиге.

Происходит так называемая термоэлектронная эмиссия. В результате газ образует плазму, в которой происходит уверенное горение дуги. Потенциал ионизации инертных газов очень высокий. Пробить защитную атмосферу способны только высокочастотные токи, образованные специальным устройством — осциллятором.

Методы зажигания дуги.

За счет частотности электродуга способна формироваться без касания электрода о металлическую поверхность (чиркания). В некоторых случаях дугу зажигают и методом качания (чирканья) о поверхность изделия. Тут необходимо высокая квалификация сварщика, так как при замыкании, в металл изделия могут попасть частички вольфрама, образуя тем самым дефект.

Также произойдет оплавление самого электрода изменив его геометрию, и ухудшит процесс сварки. Мощность дуги снизится из-за уменьшения напряжения на дуге. Также измениться и давление самой дуги.

В современных аппаратах для предотвращения этого применяется функция Lift Tig (лифт тиг). С ее помощью понижается сила сварочного тока в стадии зажигания дуги. С увеличением зазора между изделием и электродом ток увеличивается до рабочих значений.

Устройство сварочной горелки

Вернемся к устройству сварочной горелки. В центральную часть устанавливается держатель (цанга), в который вставляется электрод с вылетом из сопла в пределах от 2,0 до 5,0 мм. Горелка аппарата, оборудованного осциллятором, имеет на корпусе кнопку для запуска процесса. При ее нажатии происходит продувка газом магистралей, и с небольшой задержкой импульсно подается ток на электрод.

Сварочный ток TIG – это высокочастотный или импульсный электроток с частотой от 150 до 500 Гц. Его напряжение весьма верило и колеблется в пределах 2500 – 6000В.

Шов формируется плавлением сварочной проволокой подаваемой в зону сварки из вне и последующей кристаллизацией сварочной ванны. Подбирают присадку, по химическому составу близкую к сплаву. В ряде случаев используется присадка с дополнительными легирующими элементами для придания особых свойств.

Что можно варить аргоновой сваркой ТИГ?

Данный способ имеет очень широкие границы применения. Варят как неприхотливые низкоуглеродистые стали, так и сплавы титана, дюрали, меди, высоколегированные жаропрочные и жаростойкие стали, никелевые сплавы и нержавейку. Сами режимы и методы процесса сильно разнятся.

Так, к примеру для алюминия используется переменный ток или импульсный режим. Так что делаем вывод в аргоне можно заварить практически все.

Плюсы и минусы использования Ar и других инертных газов

Аргонной называют сварочный процесс, проходящий в среде чистых инертных газов и смесей, защищающих расплав металла от окисления, насыщения водородом, азотом.

Сначала о преимуществах аргонодуговой сварки:

защитная среда ионизируется, поддерживается ровное горение дуги;
фактически максимальная защита как электрода, так и присадки от атмосферных газов;
можно соединять тонкие листовые заготовки без деформации;
высокопроизводительный сварочный процесс;
широкая номенклатура применяемых металлов и сплавов;
формируется однородный по структуре шов;
снижается риск непроваров, пор, подрезов и других дефектов;
после работы не требуется очищать шовный валик от следов окалины, также за счет этого повышается производительность;
инертный газ безвреден, не оказывает вредного влияния на организм, окружающую среду.

Недостатком метода могут явиться громоздкое оборудование, необходимо к месту работы транспортировать баллон и систему подачи газа. Увеличиваются производственные затраты на расходники.

Что нужно еще для сварки аргоном?

Сварочное оборудование бывает автоматическим, механизированным или ручным. Перечислим основные компоненты оборудования:

Инверторный источник питания или сварочный выпрямитель.
Осциллятор как уже ранее говорилось, применяется для бесконтактного розжига дуги за счет тока с высоким напряжением и частотой.
Сварочная горелка с цангой, наконечником и вольфрамовым электродом.

Условные обозначения

В технических характеристиках сварочников можно встретить аббревиатуры TIG MIG, РАД, AC DC, непонятные начинающим сварщикам, приобретающим бытовое оборудование, работающее от сети. Существует стандартная и международная классификации видов.

TIG MIG сварка, что это такое и в чем отличия.

Технология Tungsten Inert Gas еще называется РАД – ручная аргонная сварка с использованием вольфрамового электрода (тонкие металлы варят без присадки встык, заготовки толще 2 мм – с использованием присадочной проволоки); Встречается аббревиатура wig – обозначающая, что применяется именно вольфрам для электрода;
Метод Metal inert gas – ручная аргонодуговая обычным плавящимся электродом.

РАД осуществляется как на постоянном токе, так и на переменном. Чтобы различать аппараты, выдающие переменный и постоянный ток, введено обозначение аргонодуговой сварки AC DC. Аппараты для TIG, выдающие постоянный ток, называют DC-оборудованием.

При выборе инверторов важно учитывать, для чего нужна аргоновая сварка. Сварочные аппараты AC/DC (direct current/alternating current) работают в двух режимах, можно работать на постоянном и переменном токе.

Переменный ток — АС

Аргонодуговая сварка, проводимая на переменном токе (AC) – используется для металлов с тугоплавкой оксидной пленкой таких как алюминий. Глубина проплавления на переменном токе существенно ниже, чем на постоянном токе порядка 14-22%.

Импульсная аргонодуговая сварка обеспечивается подачей кратковременных импульсов, используется при работе с плавящимся и неплавящимся электродом. При импульсно-дуговой технологии электродуга условно подразделяется на дежурную, поддерживаемую в холостом режиме, и рабочую, возникающую при подаче импульсного тока.

Как присоединять клеммы

При подключении сварочного аппарата, выдающего постоянный ток, учитывается полярность аргонодуговой сварки.

Прямая полярность

При прямой полярности минус на корпусе горелки, плюсовая клемма присоединяется к свариваемой заготовке. Тепловой центр электродуги смещается к металлу, он быстро расплавляется. Данный способ подключения часто применяется, являясь в преобладающем большинстве отличием перед миг сваркой в аргоне.

Обратная полярность

При использовании обратной полярности диаметр электрода должен быть толстым, он будет сильно разогреваться, а зона расплава формируется широкая и неглубокая. Обратная полярность используете при сварке сплавов, образующих пленочные оксиды или нитриды, препятствующие разрушению под воздействием внешних факторов (дюрали, титан).

За счет потока положительных частиц происходит катодное распыление оксидных и нитридных пленок, улучшается качество шва. Отметим, что для данного метода относительно редко применяется обратная полярность. Ее применение ускоряет износ электрода, также оставляя высокий риск попадания его частиц в металл шва. Следует учесть, что на обратной полярности Ar переходит в состояние плазмы.

Лучше пользоваться специальными газосмесями. При аргонодуговой сварке переменным током расположение клемм произвольное. Плюс и минус меняются с частотой рабочего тока.

Влияние газов на сварочный процесс

Однозначно ответить на вопрос, что нужно для сварки аргоном и какой газ применяется для сварки неплавящимся электродом ответить сложно. Инертное облако влияет на интенсивность формирования шва, глубину провара и форму шовного валика. Чистый Ar обладает низкой теплопроводностью, за счет этого дуговой столб узкий, профиль проникновения V-образный, шов проваривается глубоко.

Чистый He намного легче, формируется широкая дуга, профиль проникновения неглубокий. Применение аргонодуговой сварки в среде He практикуется только при обработке разнородных и жаропрочных нержавеющих металлов из-за высокой стоимости вещества.

Для цветных и нержавеющих сталей чаще приобретают специальные смеси на базе Ar и He. Смеси этих газов в разном соотношении обеспечивают защиту на высоком уровне, улучшают показатели дуги, к примеру при применении смеси He+Ar в соотношении 22-25% к 75-78% увеличит теплоотдачу и увеличение напряжения дуги.

Также используется такая смесь аргона и кислорода с содержанием последнего 1-3%. Это улучшает стабильность горения дуги в целом. Газовые смеси, содержащие по три компонента в своем составе, имеют широкий спектр применения.

Режимы

Токовую нагрузку определяют, исходя из вида металла и толщины заготовки, учитывая диаметр плавящегося электрода или присадочной проволоки. Основные рабочие параметры:

Параметры тока (переменный, постоянный, полярность прямая или обратная определяется только для постоянного);
Используемый диаметр вольфрамового электрода;
Напряжение свободногорящей сварочной дуги;
То с какой скоростью идет процесс;

К второстепенным параметрам относятся:

Положение электрода;
Положение самой свариваемой детали;

Сварочный ток – чем больше его значение, тем больше провар. Его параметры колеблются в пределах от 10 до 1000 А.

Расход защитных газов в среднем варьируется от 3 до 20 л/мин. В некоторых случаях может достигать значений и в 50 л/мин.

Скорость сварки от 23 до 123* м/ч (*для автоматических способов). В большинстве случаев значение находятся в пределах 23 – 61 м/ч.

Напряжение на дуге в пределах от 5 до 32В, в основном в пределах 9-14В. Ампераж устанавливают, руководствуясь специальными таблицами.

Общие данные режимов сварки стали

Сварочный ток можно выбрать, учитывая диаметр электрода, и свойства свариваемого металла изделия, размеров изделия.

Основные параметры ТИГ сварки

Напряжение дуги напрямую влияет на геометрические размеры шва. Чем больше напряжение тем выше скорость сварки и меньше ширина шва.

Интервал размера дуги – от 1,5 до 2,9 мм, для увеличения глубины провара необходимая длинная. Для сварки проката из тонкого металла используется короткая дуга, для уменьшения тепловложения;

Чрезвычайно важным моментом является угол заточки вольфрамового электрода. Чем острее угол, тем шире дуговой столб и ниже нагрузка. Отсюда и более низкий срок службы.

Тупой угол заточки приводит к противоположным следствиям как узкая сварочная ванна, но более долгий срок службы.

Оптимальный угол заточки является от 25-45 градусов. Не рекомендуется использовать угол заточки более 90 градусов.

Скорость сварочного процесса зависит от формы и размеров валика, геометрии соединения, силы сварочного тока, физических свойств основного и присадочного металлов.

Расход газ защищающего сварочную ванну зависит от того, где происходит сварка в помещении, где нет движения воздуха или на улице.

При наличии ветра или сквозняка необходимо увеличить подачу газа так как его частично будет сдувать. Если ветер в зоне сварке сильный, то необходимо дополнительно использовать специальные сетчатые сопла. Их еще называют конфузорные.

Расход зависит и от скорости выполнения сварки и подачи электродной проволоки. Чем больше скорость, тем выше газорасход.

Подготовительные мероприятия перед сваркой

Оборудование должно быть исправно и иметь действующее свидетельство об аттестации НАКС;
Газовый баллон посредством шланга подключить к сварочному аппарату. Подключить горелку в разъем соответственно к плюсу если выбрана обратная полярность или на минус в случае с использованием обратной;
Подключить заземляющий кабель к корпусу сварочного оборудования;
Подлечить питающий кабель к электросети. Произвести включение аппарата;
Проверить подачу газа и работу осциллятора. Произвести пробное зажигание сварочной дуги.

Нюансы сварных соединений разных металлов

Теперь о том, что можно варить аргонодуговой tig сваркой и какие особенности необходимо учитывать.

Алюминий

Температура плавления оксида намного выше, чем у самого алюминия. Ее температура варьируется в пределах 20000-20500 °С.

Для удаления окислов необходима обратная полярность, и, соответственно, толстый тугоплавкий или графитовый стержень, приблизительно равной толщине свариваемой детали. Использовать переменный ток.

Для сварки необходима сила тока значительно выше, чем для других металлов даже в большей чем у него температурой плавления. Линейное расширение алюминия одна из трудностей его сварки. Происходит большая усадка металла и как следствие дефекты сварного шва в виде утяжин и подрезов.

Алюминий обладает высокой текучестью, что также ведет к образованию дефектов различного рода. Для уменьшения текучести алюминия необходимо применить подкладки с высокими теплоотводящими свойствами.

Медесодержащие изделия

Медь активно насыщается водородом, отличается текучестью. Сварка меди из-за этого крайне сложна в вертикальном и потолочном положении. Перед ее сваркой обязательно качественная зачистка и обезжиривание поверхности.

Используется TIG, MIG технологи с использованием чистого Ar и графитовых электродов. Как и алюминий медь имеет высокую теплопроводность что обуславливает ее сварку на токах с высокими значениями.

Сварку меди осуществляют с предварительным подогревом изделия до температуры порядка 600 – 650 °С. Для уменьшения сварочных деформаций.

Титан

Это высокоактивный металл, для него необходимо увеличить подачу газовой смеси чтобы максимально защитить сварочную ванну.

Способ сварки зависит от марки титана, можно варить сплавы плавящимися и неплавящимися электродами.

Перед сваркой необходимо тщательно зачищать поверхность заготовки и сварочных материалов. Титану свойственно наводороживание или сродство к водороду.

Наводороживание есть не что иное, как насыщение сварочного шва водородом из газовой или водной среди.

Для устранения чего используют специальные приспособления, кожухи и козырьки, удерживающие защитную атмосферу, в которой происходит остывания шва.

Сущность аргонодуговой сварки в получении шовного валика без окалины, шлаковых включений, пористости. Инертные газы тяжелее воздуха, за счет разницы в плотности при подаче газосмеси в рабочую зону формируется облако.

Для розжига дуги применяются обычные электроды или тугоплавкие вольфрамовые совместно с присадочной проволокой, формирующей шовный валик.

На видео ниже показано, что такое и что включает в себя аргонодуговая сварка, как производить подготовку оборудования и проводить сварку.

Что такое аргонодуговая сварка, какова ее технология? Виды сварки в среде аргона

Одной из разновидностей сварки является процесс, который проводится в защитном газе. Аргонодуговая сварка – дуговая сварка, в рамках которой в качестве защитного газа выступает аргон.

Что такое аргонодуговая сварка

Нередко возникает необходимость сварить пластичные материалы, которые не соединяются при обычных видах сварки. Например, медь, алюминий, титан и пр. Для создания прочной и неразъемной конструкции из указанных металлов может применяться сварка аргоном.

Аргонодуговая сварка проходит в среде инертного газа – аргона. Именно поэтому так и называется данный сварочный процесс.

Использование такого газа, как аргон, в процессе соединения деталей обусловлено необходимостью защиты от окисления за счет соприкосновения с кислородом. Аргон тяжелее и плотнее воздуха на 38%, он покрывает сварочную зону и не допускает кислород в зону с сопрягаемыми поверхностями.

Под воздействием кислорода серьезно страдает качество сварных швов, а алюминий может воспламениться. Именно поэтому и используется аргон.

Помимо аргона, при дуговой сварке применяются иные газы, создающие изоляционную среду. Это гелий, активный азот, водород, двуокись углерода.

ГОСТы

При использовании данного способа необходимо учитывать следующие законодательные нормативы и стандарты:

ГОСТ 5.917-71. Горелки ручные для аргонодуговой сварки;
ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные;
ГОСТ 18130-79. Полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом;
ГОСТ 14806-80. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры;
ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. ТУ;
ГОСТ 23949-80. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся;
ГОСТ 10157-79. Аргон газообразный и жидкий. ТУ;
ГОСТ 7871-75. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов;
ГОСТ 13821-77. Выпрямители однопостовые с падающими внешними характеристиками для дуговой сварки.

Виды аргоновой сварки

Различают несколько разновидностей аргоновой сварки. Она может проводиться такими способами:

В основе классификации, помимо степени автоматизации процесса, лежат виды используемых электродов.

Электроды бывают плавящиеся и неплавящиеся. Примером последнего электрода выступает тугоплавкая вольфрамовая проволока, которая позволяет обеспечить надежное соединение деталей, даже если они по своему типу относятся к разнородным материалам. Реже применяется графит.

Электроды производятся с разными диаметрами и материалами для отличающихся свариваемых металлов.

Таким образом, различают такие виды аргоновой сварки, как:

Ручная – с использованием неплавящегося электрода (этот вид маркируется как РАД).
Автоматическая – с использованием неплавящихся электродов (маркируется как ААД).
Автоматическая – с использованием плавящихся электродов (маркировка – ААДП).

Наибольшее распространение сегодня приобрели два способа сварки — ААД и РАД.

Использование плавящихся электродов возможно только в автоматическом режиме. Для этого применяются особые установки и аппараты, которые сваривают спецгорелкой, оснащенной электродвигателем, который передает проволоку из катушки. Плавящийся электрод одновременно используется для поджога и выступает паяльным материалом. Проводник в процессе поджога плавится и предоставляет массу для шва.

Схема аргонодуговой сварки

Автоматическая аргонодуговая сварка в основном применяется только на различных промышленных предприятиях (в частности, по производству металлоконструкций, для сварки в стационарных и монтажных условиях медных шин), что связано с дороговизной автоматических установок и сложностью их настройки. Гораздо проще сварить несколько деталей вручную, но если требуется высокая производительность, то без оборудования не обойтись.

Виды оборудования

Для аргонодуговой сварки может применяться 4 типа оборудования:

Ручная сварка предполагает, что сварщик своими руками должен держать горелку и присадочную проволоку.
Механизированный вариант, при котором сварщик держит горелку, а подача проволоки осуществляется механизированным способом.
Автоматическая аргонодуговая сварка – при данном способе реализации процесса сварщик не нужен, он заменяется оператором, который следит за процессом, потому что подача горелки и присадочной проволоки производится в автоматической режиме.
Роботизированный сварочный процесс – в данном случае не нужен ни сварщик, не оператор, вся процедура производится в рамках программы, которая полностью отвечает за процесс производства.

Технология

Рассмотрим технологию аргоновой сварки на основе ручной с неплавящимся электродом.

Необходимое оборудование

Сварочное оборудование включает в свой состав:

Сварочный аппарат любого типа для дуговой сварки с напряжением 60-70 вольт.
Силовой контактор, который подает напряжение от сварочного материала на горелку.
Осциллятор – прибор, преобразующий сетевое напряжение в 220 вольт и частотой колебания в 50 ГЦ в напряжение 2000-6000 вольт. Указанные параметры тока позволяют легко сформировать дугу.
Горелка керамическая.
Устройство для обдува сварной зоны аргоном.
Баллон для аргона.
Электрод и присадочная проволока.

В качестве дополнительных опций может выступать регулятор времени по обдуву аргонов, шланги и фитинги и пр.

Если требуется рассчитать экономическую эффективность дуговой сварки в защитном газе, то, помимо стоимости самого сварочного аппарата, нужно учесть цену расходных материалов: присадочных прутков, проволоки, аргона в баллонах, шлангов с разными размерами и пр.

Присадочная проволока производится из различных материалов: алюминиевых, чугунных, нержавеющих, медных и пр.

Примерная стоимость сварочной проволоки на Яндекс.маркет

Аргон подается из специальных баллонов со стандартным рабочим давлением 150 АМ. Баллоны бывают различного объема: на 5,10,20,40 литров и пр. Именно газ выступает основным и наиболее дорогим расходным материалом при данной сварке.

Примерная стоимость баллонов с аргоном разных объемов на Яндекс.маркет

Шланги, фитинги и прочие детали для работы часто изнашиваются, поэтому они подлежат периодической замене.

Также нельзя забывать, что для проведения работ нужны средства индивидуальной защиты: перчатки, маска, роба.

Этапы выполнения

При выполнении аргонодуговой ручной сварки необходимо придерживаться следующего алгоритма действий:

Настроить сварочный режим.
Очистить соединяемые металлы.
Включить на рукоятке горелки кнопку для подачи защитного газа в сварную зону (горелку следует взять в правую руку). Это нужно сделать примерно за 20 секунд до начала сварки. Присадочная проволока должна быть в левой руке.
Горелка опускается так, чтобы между электродом и поверхностями осталось расстояние до 2 мм. Электрод из горелки должен вставляться в горелку, чтобы на поверхности оставался стержень длиной не более 5 мм.
Включить сварочный аппарат и передать напряжение на электрод. Между ним и металлом возникает дуга, а из горелки подается в зону сварки аргон. Присадочная проволока под действием электрической дуги расплавляется и покрывает зазор.
Осуществить медленное движение вдоль шва.

Электрод желательно не зажигать при помощи соприкосновения со свариваемыми металлами, как при обычной сварке, для этого используется осциллятор (он подает высоковольтные импульсы для зажигания дуги). Без него вольфрамовый электрод загрязняется.

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Для правильной сварки нужно соблюдение четырех базовых принципов:

Правильные настройки: для удержания нужной дуги необходимо отрегулировать подачу газа, тока, прута и пр.
Мастерство сварщика, которое гарантирует непрерывное создание качественного шва.
Правильно организованное рабочее место. В данном случае важно наличие жаропрочного стола, возможность фиксации детали, хорошая вентиляция и пр.
Правильная настройка оборудования для работы.

Знание определенных правил при сварке аргоном позволяет добиться высокого качества сварного шва:

Для создания узкого и глубокого шва стоит придерживаться только продольного движения электрода и горелки. Любые поперечные движения и отклонения уменьшат качество соединения. Поэтому в процессе сварки нужна аккуратность и внимание сварщика.
Чем длиннее сварочная дуга, тем шире получается шов и меньше его глубина. В конечном итоге от этого снижается качество соединения. Поэтому в процессе рекомендовано как можно ближе держать неплавящийся электрод к стыку.
Подачу присадочной проволоки нужно производить как можно более равномерно и плавно, резкая подача недопустима.
Газ лучше подавать с противоположной стороны сварочной дорожки. Это, конечно, увеличит его расход, но существенно увеличит качество.
Присадочная проволока вместе с электродом обязательно должны находиться в сварочной зоне, прикрытой аргоном, чтобы не допускать сюда азот и кислород.
Проволока подается перед горелкой с электродом под углом, что обеспечивает ровность шва и небольшую его ширину.
Важно достигать хороших значений проплавленности. В аргонодуговой сварке она определяется по визуальному осмотру шва: если он округлый и выпуклый, то это свидетельство недостаточного проплавления поверхности.
Сварка под аргоном не должна начинаться и заканчиваться резко, иначе будет открыт доступ кислорода и азота в сварную зону. Рекомендуется начать сварку через 15-20 секунд после подачи инертного газа, а заканчивать за 7-10 секунд до выключения горелки. Это требуется, чтобы материал успел кристаллизоваться в среде аргона без воздействия кислорода.
Перед тем как сварить большие изделия, нужно сделать пробные швы на небольших заготовках или на неважном участке.

Перед началом работы металлические изделий необходимо очистить и обезжирить.

Для снижения финансовых затрат на сварку можно использовать не только чистый аргон, но и его смесь с иными газами.

Сварка под аргоном пройдет максимально качественно при правильном выборе ее оптимального режима. Выбор режима основывается на следующих составляющих:

свойства свариваемых металлов. Они определяют выбор направления подачи тока и полярности. Например, для сварки стальных конструкций применяется постоянный ток прямой полярности, для сварки алюминия и бериллия – постоянный ток с обратной полярностью;
сила тока. Она выбирается на основе диаметра электрода, который применяет сварщик; на основе типа металла для сварки, толщины металлов и из полярности. Например, для сварки титана режим работы определяется по следующим параметрам, из которых следует, что чем толще соединяемый металл, тем больший диаметр должен быть у вольфрамовых электродов:

длина сварочной дуги. От нее зависит напряжение (как отмечалось, длина дуги напрямую влияет на качество шва);
расход газа зависит от силы и равномерности его подачи горелкой. Специалисты рекомендуют избегать пульсаций.

Преимущества и недостатки

Аргонодуговая сварка обладает своими преимуществами и недостатками. Ключевыми достоинствами ее являются:

Процесс обеспечивает невысокую температуру нагрева. Это сохраняет форму и размеры заготовок.
Инертность аргона обеспечивает высокую защиту сварной зоны.
Процесс сварки предельно простой и ему легко обучиться (хотя без обучения приступать к сварке не представляется возможным).
В процессе применяется дуга с высокой мощностью, что обеспечивает оперативность сварки.
Технология позволяет соединить разные разновидности металлов, которые невозможно скрепить другими способами.
Требуется редкая замена электродов.

Высокое качество получаемых аргонодуговой сваркой сварочных швов позволяет применять метод в отраслях, в которых высока потребность в качественной сварке металлов. В частности, способ допускается применять и нашел распространение в авиационной, атомной, пищевой промышленности, медицине, машиностроении.

Дополнительными преимуществами автоматической сварки является оперативность при соединении нескольких деталей, а также исключение фактора человеческих ошибок. Для обслуживания такой установки требуется минимальное количество персонала.

Недостатками процесса является сложное сварочное оборудование, в котором сложно провести настройку режимов. Это ограничивает использование метода новичками: от сварщика требуются опыт и сноровка. Когда в процессе соединения нужна высокоамперная дуга, то сварщику необходимо продумать дополнительное охлаждение стыков.

Также нужно обеспечить хорошую защиту от ветра и сквозняка, чтобы не потерять аргоновую защиту, что усложняет практическое применение метода. Поэтому такую работу рекомендовано выполнять в закрытых помещениях. При ручном способе ограничением метода является низкая стоимость выполнения работ.

Ограничением в применении автоматической установки является невозможность сварить любые нестандартные швы, дороговизна техники, ограничения по параметрам настройки, при сбое в работе аппарата бракованной может стать вся партия изделий.

Еще один недостаток способа – высокая стоимость аргона. На практике сварщики иногда заменяют его гелием и углекислым газом, но подобная замена возможна не всегда: все зависит от типа металла, который предстоит сварить.

Безопасность при сварке

Практически все правила безопасности по проведению сварки в аргоне касаются предварительной подготовки к процессу. Вероятность возникновения опасной ситуации минимальна при правильной подготовке. Приведем базовые принципы для обеспечения безопасности при сварке аргонным способом:

Специалист не вправе проводить настроечные и ремонтные процедуры при работающем аппарате.
От источника газа до источника огня должно быть как минимум 10 метров.
При автоматической сварке не допускается проведение никаких манипуляций. Это может не только нарушить технологию, но и навредить здоровью.
Перед началом работ требуется проверить заземление сварочного аппарата, надежность крепления шланга для подачи аргона и воды (если предполагается охлаждение горелки водой), проверить пломбы на манометрах, резьбу на накидных гайках, изоляцию рукоятки держателя.
На аппаратах автоматической сварки со стороны сварщика устанавливают откидной щиток со светофильтром. Электропроводка и трубки заключаются в общий резиновый шланг. Горелки не должны иметь открытых токоведущих частей.
Рукоятки горелок покрывают материалом и щитком, защищающими руки сварщика от ожогов.
В процессе сварки некоторых металлов (в частности, меди и алюминия) выделяются ядовитые газы, поэтому в помещении должна быть обеспечена хорошая вентиляция, или организована подача воздуха.
В исключительных ситуациях проводить работу следует в противогазе. Для того чтобы избежать ожоги горячим алюминием, на горизонтальных швах используют формовочные прокладки, а на вертикальных – подвижные шторки.
Очистку присадок из алюминия в растворе едкого натра следует проводить с использованием резиновых перчаток и очков для защиты.

Таким образом, аргонодуговая сварка позволяет качественно сварить металлы особого типа, которые невозможно соединить другими способами. Это алюминий, медь и цветные металлы. При стандартной сварке получить качественный и надежный шов для соединения тугоплавких заготовок не представляется возможным. Особенностью сварки является ее проведение в среде защитного газа. Аргон обеспечивает надежную защиту сварочной зоны от влияния внешних неблагоприятных факторов.

Сварка аргоном – особенности технологии и сварочное оборудование

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

Процесс сварки в среде аргона

Принципы сварки, выполняемой в среде аргона

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

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

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

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

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

Схема работы аргонодуговой сварки

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

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

Методы аргонодуговой сварки

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

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

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

Особенности сварочных работ в среде аргона

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

Принцип работы аргонной сварки

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

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

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

Схема сварочного оборудования для осуществления сварки в среде аргона

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

Процесс сварки аргонодуговым способом вблизи

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

Оборудование и оснащение для сварки аргоном

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

Инверторный сварочник и газовый баллон для сварки с использованием аргона

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

Ремонт легкосплавного колесного диска — вариант типичного использования аргонной сварки

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

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

Преимущества и недостатки сварки в защитной среде аргона

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

Пример шва, выполненного сваркой в среде аргона

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

Недостатками данной технологии являются:

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

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

Читайте также: