Аргонодуговая сварка TIG

Преимущества и недостатки

Выделяют следующие преимущества аргонодуговой сварки:

1. При сваривании металла его поверхность не деформируется, что обусловлено узкой зоной прогрева.
2. Сварочный шов не требует очистки.
3. Экологичность: ТИГ сварка не оказывает негативное влияние на окружающую среду.
4. Универсальность: этот метод сваривания металлов можно применять при обработке деталей разной толщины и формы.
5. Низкая сложность технологического процесса. Сваривание изделий при помощи технологии TIG могут производить сварщики, не имеющие высокой квалификации.
6. Аргон не позволяет свариваемым деталям взаимодействовать с кислородом, что позволяет увеличить прочность сварочного шва.

ТИГ сварка имеет следующие недостатки:

1. Высокая стоимость используемого оборудования.
2. Низкая эффективность при сваривании изделий на открытом воздухе. Для защиты металлов от кислорода необходимо увеличивать подачу инертного газа, что приводит к перерасходу ресурсов.
3. Для обработки труднодоступных участков необходимо дополнительно обрезать электрод или увеличивать его вылет.
4. При использовании функции TIG Lift во время эксплуатации сварочных инверторов на поверхности заготовок могут возникнуть следы.

Основные недостатки ТИГ сварки зависят от профессиональных навыков сварщика и опыта работы.

Техника сваривания

Процесс сварки своими руками требует предварительной настройки аппарата. Для этого сварщику нужно выполнить ряд действий:

1. При использовании неплавящихся вольфрамовых электродов их необходимо заранее подготовить. Рабочий стержень нужно заточить с помощью надфиля.
2. После заточки электрода его нужно установить на горелку. Для этого используется цанговый зажим.
3. Открыть вентиль на баллоне с аргоном. С помощью редуктора установить рабочий расход газа. Оптимальный показатель — 13 л/мин.
4. Массу закрепить на обрабатываемой заготовке или металлическом рабочем столе.
5. Включить осциллятор. Горелку поднести к поверхности металла.
6. После нажатия на кнопку включения появится искра. Открыть подачу газа на горелке.

Расстояние между окончанием электрода и рабочей поверхностью должно быть не менее 3 мм. Вести заострённую часть можно по-разному. Если увеличивать расстояние между вольфрамовым наконечником и металлом, шов будет получаться широким, а глубина проварки уменьшится. При соединении тонких заготовок нужно делать движения горелкой справа налево. Чтобы сделать корневой шов, нужно вести электрод ровно. Угловые стыки соединяются под углом 45 градусов.

ТИГ сварка используется для соединения металлов и сплавов на их основе. Защитный газ, применяемый во время проведения работ, не даёт появляться оксидной плёнке

Важно правильно настраивать оборудование, затачивать неплавящийся электрод перед работой, удерживать дугу на одном расстоянии от заготовки

Необходимая техническая информация

Зачастую необходимость в аргонно-дуговой сварке возникает не только на предприятиях, но и дома. Например, вам потребуется ремонт автомобиля или электрического бойлера, где бак сделан из нержавеющей стали, хотя есть много других агрегатов, в изготовлении которых задействованы сплавы и цветмет. Поэтому, зная технологию процесса, вы сможете научиться варить самостоятельно. 

Что это такое

Эта технология предусматривает на первый взгляд странное гибридное сочетание газа и электричества. Тем не менее, метод сварки в среде аргона функционирует и позволяет работать практически со всеми металлами. Более всего такой метод востребован для сварки нержавеющей стали, чугуна, меди и алюминия – их чаще всего используют при создании разных узлов и механизмов. В бытовом плане практически каждый человек сталкивается с продуктами, где применялся аргонно-дуговой метод – это маленькие бронзовые крючки для вешалки, различные люстры, бра и торшеры или задняя часть нашего холодильника.

Как видите, аргонно-дуговая сварка или, точнее, продукты, которые невозможно было бы сделать без её применения, окружают нас в быту, следовательно, такой метод очень даже может пригодиться любому домашнему умельцу. Но, как известно, рождение хорошего специалиста-практика всегда должно быть подтверждено теоретическими знаниями, и иначе не бывает. Здесь, конечно, не понадобится изучать состав элементов по таблице Менделеева, но вот без знания и понимания физических процессов плавления металлов в инертной среде никак не обойтись.

Технология предусматривает гибридное сочетание газа и электричестваИсточник svarkalegko.com

Технология сварки аргоном содержит в себе разрешение дилеммы: для поддержания горения нужен кислород, но O2 способствует окислению металлов, что неблагоприятно сказывается на соединении. При застывании сварочной ванны там образуется множество пузырьков, что никак не содействует прочности шва, а если это алюминий, то он попросту сгорает. Инертный аргон, подаваемый на ванну, окутывает место сварки защитным облаком, что минимализирует процесс окисления. Как видите, инертный газ является изоляцией от других элементов, которые есть в обычном воздухе в естественных условиях, то есть, от воздуха, которым мы дышим. Ar тяжелее всех составных газов из этого состава, поэтому сварочная дуга и часть ванны оказываются в его оболочке. 

Примечание: в некоторых случаях вместо аргона (Ar) используют гелий (He) – это тоже инертный газ. Но такое происходит скорее в виде исключения, нежели правила, так как гелий гораздо дороже.

Обратите внимание, почему предпочтение отдают именно аргону:

• Ar тяжелее всех атмосферных газов, следовательно, он способен вытеснить их из ванны;
• инертный Ar не вступает в реакцию с веществами, которые присутствует во время сварочного режима.

Теперь поговорим о методах, при которых такой процесс осуществляется в настоящее время. Существует всего три способа:

• Ручной. Когда сварщик работает ручной аргонодуговой сваркой, ему необходимо задействовать обе руки – в одной из них придется держать горелку, а другой пруток.
• Полуавтомат. Сварщик удерживает и направляет горелку рукой, а пруток подается автоматически.
• Автомат. Перемещение горелки и прутка осуществляется автоматически, но под наблюдением оператора. Также есть линии, на которых функции человека выполняет робот с числовым программным управлением.

Линия сборки-сварки тавровых балок завода “Красное Сормово”Источник google.com.ua

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.

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.

Необходимое оборудование

Аргонодуговая сварка меди и других металлов предполагает наличие особого оборудования. Минимальное техническое оснащение включает в себя:

1. Источники тока.
2. Осциллятор.
3. Инвертор.
4. Баллон с аргоном.
5. Редуктор.
6. Горелку.
7. Соединительные кабели.
8. Вольфрамовые электроды.
9. Присадочную проволоку.

Для полноценной ТИГ сварки в аппарате необходим постоянный поджиг. Самые простые источники для ТИГ сварки выдают постоянный ток. Ими можно сваривать металлы – нержавейку, черный металл, латунь, медь, бронза. Но нельзя сваривать металлы, имеющие оксидную пленку – алюминий и магний. Для них необходимо, чтобы в источнике была функция переменного тока. Это более сложные источники, имеющие функцию и постоянного и переменного тока. Для переменного тока существуют такие настройки, как баланс тока.

В современных моделях существуют источники с режимами для разных толщин материала, различных пространственных положений. Самая распространенная функция – пульсовый режим. Одна из характеристик – частота пульса. Существуют источники с частотой пульса до 15 тысяч Гц. Чем больше частота, тем выше функциональность.

При выборе аппарата для TIG сварки надо определиться, где он будет использоваться и для каких целей. Это определит наличие нужных функций:

• напряжение источника питания;
• наличие режимов с постоянным и переменным током;
• возможность смены полярности;
• наличие режима для стали с высокой вязкостью;
• способность долгое время сваривать металл, имеющий большую толщину;
• нахождение в комплекте горелки с водяным охлаждением;
• наличие охлаждения стационарного вида;
• наличие возможности контроля работы с помощью дисплея;
• возможность работы на производственных линиях.

К достоинствам относятся и дополнительные функции:

• наличие возможности бесконтактного поджога дуги;
• DOWN POST GAS – позволяет плавно производить отключение дуги;
• BALANCE – возможность изменения баланса полярности при сварке переменным током.

Существует много моделей сварочных аппаратов для ТИГ сварки. Модель TIGER 170 DC опережает конкурентов по соотношению веса прибора и производительности. Аппарат имеет широкие возможности применения – от стальных листов толщиной 0,2 мм до 6 мм. Дополнительная функция регулировки значения тока позволяет сваривать тонкие листы без прожогов. Аппарат имеет микропроцессорное управление и большой объем памяти. Простой и удобный интерфейс позволяет устанавливать нужные параметры и режимы.

Аппарат HAMER TIG-200DC может работать в двух режимах. Это вариант для сварки черных металлов и нержавеющей стали. Главное достоинство – невысокая цена в сочетании с наличием всех необходимых функций.

Сварочный аппарат ELAND TORS-200 имеет похожие характеристики. В наличии – большее количество дополнительных функций. Отличительная черта – комплектация приспособлениями и расходными элементами для работы, как для ТИГ, так и для MMA сварках.

В ГОСТе 5.917-71 изложены требования к ручным горелкам для аргонодуговой сварке. Согласно этому нормативному документу должны применяться горелки типа РГА. Наиболее распространенные модели – РГА-150 и РГА-400. Выбор для TIG сварки диаметра и толщины электрода зависит от вида свариваемых металлов.

Особенности MIG-сварки

Тем, кто не знает, что такое MIG-сварка, можно изучить следующую информацию. Процесс построен на использовании свойств инертного газа, который за счет большей, чем у кислорода, тяжести обволакивает образовавшуюся сварочную ванну и не дает расплавившемуся металлу окислиться.

Рекомендуем к прочтению Принцип ацетиленовой сварки с кислородом

Оборудование и расходники

Комплект оснастки для электродуговой сварки включает полуавтомат, трансформатор, газовый баллон с редуктором. К ним понадобятся газовая горелка, оснащенная приспособлением для подачи проволоки, шланги для газа и кабели для подачи энергии.

Инвертор упрощает работы по соединению элементов, выполненных из нержавеющей стали, алюминия, тугоплавких материалов со сложным составом. Аппараты компактны, легковесны, могут быть подключены к любой из электросетей.

Для работы применяется инертный газ, который поставляется в баллонах, имеющих специальную маркировку. Подача регулируется с помощью редуктора.

Преимущества и недостатки

У этого прогрессивного способа соединения элементов достоинства таковы:

1. Несложная технология, освоить которую не трудно даже начинающим.
2. Возможность получить качественный шов.
3. Не понадобится тратить время на замену электродов, обеспечивается высокая производительность.
4. Не требуется проведения дополнительной обработки шва.
5. Если необходимо длинное соединение, его легко сделать без остановок и повторного зажигания дуги.

Из недостатков можно упомянуть немалый вес аппарата, который осложняет его перемещение. Но опытные мастера справляются без особых сложностей.

Удобство выполнения процесса позволяет применять этот вариант сварки для работы на автоматических линиях сборки механизмов высокой точности, в производстве автомашин.

Технология сварки

Процесс сварки типа МИГ проходит с помощью электродуги в среде защитного газа, которая образуется между электродом и обрабатываемой поверхностью. При нажатии на курок горелки металл нагревается и плавится.

Заранее устанавливают напряжение, скорость подачи проволоки, количество газа. Проволока поступает к поверхности автоматически, сварщик только выполняет манипуляции с горелкой.

Перед началом сварочных работ необходимо выполнить зачистку металлических элементов, предназначенных для соединения. Конец проволоки не должен быть слишком длинным, иначе защитному газу не удастся действовать нормально.

Рекомендуем к прочтению Особенности углекислотной сварки

Технология сварки аргоном

Суть технологии сварки аргоном заключается в создании дуги между изделием и графитовым стержнем, и удержание её в процессе работы. Тут важную роль играет неплавящийся электрод. Вольфрамовый электрод представляет собой стержень не большой длины, установленный в сварочную горелку. Небольшой конец вольфрамового стержня выступает за пределы сопла горелки. Аргон подаётся через сопло горелки в зону сварки.

Зажигание дуги производится не так как в ручной дуговой сварке плавящимся электродом. Касаться электродом изделия, для замыкания дуги запрещено. Это может испортить электрод. Зажигание происходит на расстоянии от свариваемого металла. Нажатием на кнопку расположенную на горелки произойдёт загорание дуги. Этот процесс выполняет осциллятор, задача которого состоит в зажигании дуги и поддержании стабильного горения дуги. Вместе с нажатием на кнопку в зону сварки подаётся защитный газ.

В зажженную дугу подаётся присадочный материал. Подача осуществляется плавно, свободной рукой, без резких движений. Движение при сварке – продольное. Наклон горелки должен быть в сторону формирующегося шва. Таким образом, шов полностью закрывается защитным газом. Не стоит растягивать дугу, иначе это может привести к ухудшению качества соединения. Не стоит резко начинать сварку после зажигания дуги. Должно пройти примерно 1-1,5 секунд, для того что бы пошёл газ. Точно также не стоит резко обрывать сварку.

Режимы сварки TIG

При выборе режимов сварки TIG, первым делом следует учитывать метал который предстоит варить. От этого будет зависеть не только полярность, а и род тока. Так при сварке углеродистых, высоколегированных сталей, а также цветные металлы, варят на постоянном токе прямой полярности. Алюминий является исключением. Алюминий обычно варят на переменном токе. На переменном токе происходит эффективное разрушение оксидной плёнки. Хотя на постоянном токе с обратной полярностью алюминий тоже можно варить.

В таблице ниже приведены основные режимы аргонодуговой сварки углеродистых сталей:

Толщина свариваемого металла, мм	Род тока	Ток сварки, А	Напряжение, В	Диаметр электрода и присадочной проволоки, мм	Скорость сварки, см/мин	Расход аргона, л/мин
1,0	Постоянный ток прямой полярности	30-60	11-15	2/1,6	12-28	2,5-3,0
1,0	Переменный ток	35-75	12-16	2/1,6	15-33	2,5-3,0
1,5	Постоянный ток прямой полярности	40-75	11-15	2/1,6	9-19	2,5-3,0
1,5	Переменный ток	45-85	12-16	2/1,6	14-23	2,5-3,0
4,0	Постоянный ток прямой полярности	85-130	12-15	4/2,5	—	10,0

Основные режимы сварки алюминия и его сплавов на переменном токе приведены в таблице ниже:

Толщина свариваемого металла, мм	Диаметр электрода и присадочной проволоки, мм	Ток сварки, А
1-2	2/1,6	50-70
4-6	3/2,5	100-130
6-10	5/3,5	220-300
11-15	6/4	280-360

Во время сварки, особенно алюминия, необходимо соблюдать основные правила:

• Электрод и присадка располагаются перпендикулярно по отношению к материалу;
• Следует избегать колебания электрода в поперечной плоскости;
• Длина дуги – от 1,5 до 2,5 миллиметра;
• Сварка выполняется справа налево.

Оборудование для сварка металла аргоном

Аппараты для сварки металла аргоном могут идти в цельном блоке, так из отдельных блоков. Но как бы то ни было, у всех у них один и тот же принцип работы. Состоит оборудование для аргонодуговой сварки из:

• Источник сварочного тока. Может быть постоянным, переменным или комбинированным. Последнее время все аппараты поддерживают выбор рода тока;
• Осциллятор. Как уже выше говорилось: поджигает дугу, а при переменном токе поддерживает стабильное горение; 
• Установка для управления сварочным процессом. Позволяет регулировать параметры сварки;
• Горелка с рукавом. Предназначена для держания графитового электрода и подача аргона в зону сварки;
• Приспособление для подачи аргона в аппарат, и дальнейшее поступление его через рукава к горелке.

Преимущество сварки стали аргоном

Аргонодуговая сварка стали имеет массу преимуществ. Вот самые основные:

• Сварка тонколистового металла любого состава;
• Выполнение сварки цветных металлов и их сплавов;
• Сварка титана и его сплавов;
• Качественный шов.

Недостатки аргонодуговой сварки металлов

К недостаткам следует отнести:

• Низкая скорость сварки;
• Высокая стоимость аргона.

Несмотря на это всё, аргонодуговая сварка стали на сегодняшний день занимает высокую популярность. Видь с её помощью можно сварить абсолютно любой металл, даже в домашних условиях.  А аргон надёжно защитит сварной шов от всех внешних неблагоприятных факторов.

Правила безопасности

При сварке нельзя забывать о правилах безопасности. Необходимо использовать средства защиты для сварщика: маску или щиток, перчатки или краги, специальную одежду и обувь.

Все маски можно разделить на активные и пассивные. Смотровое стекло пассивных масок имеет постоянное затемнение. У активных затемнение происходит только как реакция на световую вспышку от дуги. Преимуществом этого варианта является то, что на время прекращения сварочного процесса стекло становится прозрачным и сварщик хорошо видит объект. Нет необходимости приподнимать стекло, что достаточно удобно.

Основные виды сварочных краг:

1. Брезентовые. Не востребованы, поскольку плохо выполняют основную функцию защиты рук от высокой температуры и искр. При попадании искр легко прожигаются.
2. Спилковые. Изготавливаются из специально обработанной кожи свиней или коров. Устойчивы к летящим искрам. Прочны, эластичны, гигиеничны. Не сковывают движения рук. При наличии внутри хлопчатобумажного слоя сохраняют тепло рук.
3. Войлочные. Удобны для работ при сварке.

Существуют комбинированные модели, в которых использованы разные виды материалов. Сварочные краги бывают длиной до локтя и закрывающие только кисть руки. Наличие возможности стягивания края перчатки обеспечивает дополнительную безопасность.

Костюм для сварщика должен быть изготовлен из материалов высокого качества. Он должен обладать устойчивостью к попаданию брызг расплавленного металла. Требования к костюму сварщика указаны в ГОСТе 12.4.250. Главные части костюма – куртка и брюки. Материал, из которого они сшиты, должен обладать большой теплоустойчивостью. Согласно нормативному материалу куртка должна прикрывать брюки более, чем на 20 см. Застежки закрываются клапанами. Максимальное расстояние между ними на куртке – 15 см.

В правила соблюдения техники безопасности входит электробезопасность. Баллон с аргоном должен быть расположен на расстоянии не менее 5 метров от возможных источников огня. Баллон должен быть поставлен вертикально и быть закреплен во избежания падения. Перед работой необходимо проверять состояние шлангов.

Порядок работы и ее параметры

Прежде всего следует хорошенько очистить свариваемые кромки от ржавчины, грязи, следов масла или краски. Затем нужно обдумать и рассчитать следующие параметры: величину сварочного тока, давление аргона при его подаче, толщину электрода.

Электрод нужно подготовить: его кончик следует заточить и отполировать на наждачном круге. Острота кончика будет зависеть от толщины кромок свариваемых заготовок. Если, к примеру, вы планируете варить тонкий металл, кончик должен быть заточен очень остро. И, соответственно, при работе с толстыми краями угол заточки увеличивается.

Устройство горелки для аргонодуговой сварки.

Сила сварочного тока влияет на параметры шва и глубину проплавки. Розжиг электрической дуги можно произвести тремя способами:

1. Провести иглой по металлу: данный способ не очень популярный, потому что часто происходит прилипание электрода в дополнение к его быстрому стачиванию.
2. Точечно коснуться, это называется Lift TIG и используется в аппаратах средней ценовой категории.
3. Бесконтактный розжиг – самый удобный способ, применяется в дорогом оборудовании.

Дуга также ведет себя по-разному, в зависимости от планируемого результата. Для того, чтобы сварочный шов был высокого качества, следует держать и контролировать точный зазор между свариваемой поверхностью и иглой наконечника в три миллиметра.

Если зазор будет шире, степень проплавки снизится из-за расширения сварочной ванны. Направление формирования шва всегда идет справа налево без каких-либо колебаний. Такие правила работают при работах с тонкими краями металлов.

Если вы планируете варить толстые заготовки, сначала нужно произвести разделку кромок с углом в 45°. Швы выполняются по-разному: корневой шов – ровно, а заполняющий и накладной швы – с помощью колебательных движений с дополнительной присадочной проволокой.

Если соединение имеет стыковую форму, вылет иглы должен составлять 5 мм. Ну а если соединение имеет угловой формат, размеры устанавливаются индивидуально в зависимости от размера выходного отверстия сопла и степени доступности в рабочей зоне.

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.