TIG сварка — технологии и особенности

Принцип работы аргоновой сварки

Принцип действия TIG-сварки заключается в нагреве места сварки электрической дугой, создаваемой тугоплавким вольфрамовым электродом.

Из-за сильного нагрева аргоновых горелок за время работы в них применяется система водяного охлаждения. Электрическая дуга расплавляет не только сами стыки свариваемых деталей, но и присадочную проволоку, подаваемую в зону сварки. Подача проволоки может осуществляться как механически, так и вручную. Место сварки защищают от атмосферного кислорода инертными газами, причем в большинстве случаев используется аргон, в связи с чем данный вид сварки носит наименование аргонодуговой, а инверторы, используемые для ее осуществления, – TIG-сварочными аппаратами.

Технология TIG сварки

Tungsten Insert Gas — именно так расшифровывается аббревиатура TIG сварки. применяемой при сварке алюминия, меди, впрочем, как и множества других металлов и их сплавов.

Необходимость TIG сварки чрезвычайно велика, поскольку современные технологии подразумевают использование цветных металлов и сплавов в большом количестве, поскольку при соответствующих характеристиках, последние обладают значительно меньшим весом.

Технология TIG сварки достаточно проста — сваривание деталей производится в среде защитного газа (в частности аргона) неплавящимся электродом. Это наиболее распространенный метод TIG сварки, так называемая «аргонно-дуговая сварка». Процесс может происходить как с использованием присадочной проволоки, так и без использования последней.

Стоит заметить, что рассмотренная выше спецификация является только лишь одним вариантом. В качестве защитного газа при TIG сваривании деталей может использоваться гелий, азот или различные смеси газов, обладающие нейтральной реакцией в обычном состоянии.

Помимо того, что было указано выше, процесс TIG сварки может использовать и плавящийся электрод, а также плавящуюся присадочную проволоку, так же, как и обычная сварка полуавтоматом. Помимо всего вышесказанного, можно отметить ещё и атомно-водородную сварку, несколько связанную с процессом TIG по своей сущности.

Обычно, при описании процесса или аппаратов TIG сварки упоминается и тип используемого при этом тока, то есть постоянный (DC) или постоянный/переменный ток (AC/DC).

Сущность самого метода TIG сварки заключается в том, что в зону, предназначенную для сваривания деталей, начинает подаваться защитный газ. Причем газ должен подаваться постоянно, без перерывов, в противном случае получение качественного шва невозможно. Возникающая электрическая дуга плавит основной металл детали. При этом, если используется, например, вольфрамовый электрод, подается присадочная проволока, представляющая собой либо пруток, аналогичного свариваемой детали, материала, либо проволока. Пруток может вноситься в зону сварки вручную, проволока же — автоматически.

Газ в зону сварки подается обычно сверху, но при больших скоростях сварки, перенастраивается на боковую или концентрическую подачу двумя потоками. В последних случаях расход газа несколько выше.

TIG метод сварки достаточно широко применяется на производстве, особенно при сваривании тугоплавких металлов. В этом случае процесс идет с применением вольфрамового электрода. Его расходование, происходит из-за высокой ионизации в зоне образования дуги, вследствие чего он потихоньку уменьшается, вследствие оплавления. Расходу вольфрамового электрода способствуют и повышенные токи сварки, необходимые при сваривании достаточно толстых деталей.

На качество сварного шва значительную роль оказывают и применяемые защитные газы. Так аргон, имеет меньшую способность к ионизации, нежели гелий, образованная в защитной среде которого дуга горит более «мягко». Образующийся при этом шов получается более широким, но менее глубоким. Таким образом, гелий более пригоден при сваривании тонких деталей, не требующих высокого сварочного тока.

Видео руководство по TIG сварке (Ron Covell):

Видео TIG сварки аппаратом Контур ММА 160i:

Аргоновая сварка в домашних условиях

При подготовке рабочего места к аргоновой сварке необходимо учитывать несколько правил:

  1. Несмотря на то, что вредность аргоновой сварки в несколько раз меньше, чем ручной дуговой, использовать защиту необходимо: понадобится сварочная маска, краги, роба. Современные защитные маски «Хамелеон» очень удобны в эксплуатации, но при этом имеют свой минус – меньший угол обзора из-за расположенного фотоэлемента. В помещении должна иметься хорошая вентиляция, как идеал – принудительная вытяжка.
  2. В непосредственной близости от рабочего места не должны располагаться легковоспламеняющиеся вещества и материалы. Обязательно должен иметься углекислотный огнетушитель. Порошковые аналоги лучше не использовать. Несмотря на их эффективность, порошок, образуемый при их использовании, очень сложно удаляется, в связи с чем можно испортить сварочный аппарат.
  3. Вентиляционные отверстия инвертора не должны быть закрыты сторонними предметами.

В зависимости от материала и толщины деталей, подбирается сварочный ток и толщина используемых электродов. В случае с алюминиевыми сплавами, к примеру, сварочный ток должен составлять 180-250 А при диаметре электрода в 4-5 мм. Такой режим позволит работать с деталями толщиной от 3 мм. Более тонкие элементы свариваются в режиме Pulse. В сравнении с работой с аргоново-гелиевой смесью ток при работе в чистом аргоне устанавливается на 10-20% выше.

Для более легкого контроля процесса сварки электрод держится под маленьким углом к направлению движения, присадка при этом подается строго перпендикулярно электроду. Получить прочный и красивый шов можно в том случае, если пруток будет подаваться в фиксированном положении.

Время предварительной подачи газа – один из важных параметров настройки TIG-инвертора. Максимальное время – до 2 секунд – выставляется при работе с алюминием, титаном и магниевыми сплавами. Делается это для того, чтобы инертный газ полностью покрыл место розжига, в противном случае металл при контакте с кислородом может вспыхнуть с образованием каверны. Химическая активность свариваемого металла также оказывает влияние на задержку отключения газа: после отключения дуги горелка на протяжении установленного времени удерживается над местом сварки для защиты созданного шва.

Аргоновая сварка – один из наиболее востребованных сварочных процессов. Доступные цены на сварочные TIG MIG аппараты позволяют приобрести такие приборы в личное использование. Высокий спрос на аргоновую сварку, производительность и эффективность инверторов быстро окупят все траты на приобретение такого аппарата.

Область применения аргонодуговой сварки

Высокое качество получаемого шва позволяет применять сварочник в различных сферах, в первую очередь, для решения наиважнейших задач, таких как изготовление резервуаров, предназначенных для жидкостей высокого давления, или нефте- и газопроводов. Сварочный аппарат обеспечивает аккуратное исполнение швов, так как исключает разбрызгивание металла. Дополнительно преимуществом такого агрегата является способность выполнить сварку элементов конструкции небольшой толщины. Также в работе сварочный электрический инвертор по методу TIG проще аналогов, имеется ввиду именно управление параметрами создаваемой дуги.

Смотрим видео, сфера применения аргоновой сварки и технике исполнения:

Однако, несмотря на ряд преимуществ от использования такого аппарата, есть и минус, который, собственно, и определяет целевое назначение подобного оборудования. Так, сварочный электрический инвертор по методу TIG требует определенных знаний и опыта для свободной эксплуатации.

Поэтому в быту не всегда проще и эффективней применять такой вид оборудования. Но если использовать сварочный электрический агрегат по методу TIG как средство для выполнения ручного метода сварки, то соединение элементов может выполняться без применения баллона, а посредством воздействия покрытыми электродами. Такая возможность в быту весьма востребована.

Критерии выбора аппарата

Несмотря на универсальность самого процесса, каждый агрегат предназначен для работы с конкретными материалами, либо рассчитано на определенные условия эксплуатации. Чтобы сделать правильный выбор, требуется определиться с рядом вопросов, решение которых заключается в практическом применении аппарата.

Легкоплавкие материалы

Металлы с низкой температурой плавления, в частности алюминий и медь, широко распространены в технике и на производстве, и требуют особого процесса «сшивания». Потребуется оборудование для ТИГ сварки алюминия и других легкоплавких материалов с универсальным инвертором переменного и постоянного тока типа AC/DC, а также желательно с плавным снижением угасания дуги (DOWN SLOP).

Материалы малой толщины

Жестяные листы и нержавеющая сталь также часто встречаемые материалы в промышленных условиях. На производственных площадках и сборочных конвейерах также встречаются тонкостенные конструкции (до 1.5 мм). Ряд металлов малой толщины обладает стойкостью к межкристаллитной короззии и потребуется агрегат с наличием импульсивного режима (PULS).

Толщина металла

Этот критерий является самым важным при выборе оборудования для TIG сварки. Возможность «сшивания» материала конкретной толщины требует расход разных электродов и напрямую зависит от предельного тока трансформатора или инвертора. Более подробно критерии для установки представлены в таблице.

Рабочий диаметр электрода (мм)

Толщина материала (мм) Предельный ток (A)

Расход аргона (1/мин)

1 – 2

1 – 3 50 5

50 – 80

6

80 – 120

7

2 – 4

3 – 6 120 – 160 8
160 – 200

9

200 – 300

10

Охлаждение

Для локальных и нечастых сварочных процессов вполне достаточно установки с воздушным охлаждением. Агрегат с водяным охлаждением понадобится только в случае непрерывной эксплуатации на токах свыше 180А.

Технология соединения металла

Сварочный аппарат содержит аргоновую горелку, у которой в центре находится неплавящийся вольфрамовый электрод. Как известно, горелка из вольфрама очень тугоплавкая. Именно вольфрам применяют для получения нити накаливания, которая используется в электрических лампочках. Горелка и аппарат окружены керамическим соплом, из которого дует защитный газ. Если взглянуть на видео процесса сварки без инертного газа, то видно, что алюминий начинает трещать и покрываться шлаковой пленкой. Поэтому аргон важный компонент: горелка и зона сварки, защищены от воздуха.

Дуговая сварка начинается с подачи “массы” на деталь, как при обычной электросварке. Горелка Tig ac/dc включается с помощью автоматической кнопки и начинает подаваться инертный газ. Сварочный аппарат выпускает дугу и от ее тепла расплавляется основной металл, а потом в сварочной ванне образуется расплавленный металл, который кристаллизуясь, образует сварочный шов. Образование шва происходит за счет расплавления основного металла детали и присадочной проволоки.

В качестве оборудования для tig-сварки применяют инверторы ac/dc. Это сварочный аппарат с возможностью использования переменного и постоянного тока. Режим переменного тока (dc) более эффективен для процесса сварки. Надо заметить, что в середине XX века была возможность сваривать только с помощью постоянного тока – ac. Это вызывало некоторые сложности, если горелка имела полярность, то постоянный ток (ас) переносил частицы вольфрамового стержня на поверхность металла, загрязняя его таким образом. Задача была решена с появлением переменного тока (dc).

Защитный газ может подаваться центрально или сбоку электрода. Режим боковой подачи нужен при больших скоростях сварки плавящимся электродом, чтобы не совершалось обдувание неподвижным воздухом. На видео видно, что воздух сбивает газ с дуги. В некоторых случаях, например для получения специфических технологических свойств дуги, особенно если применяют аппарат tig ac/dc, используют защиту из двух концентрических потоков газа.

Сварка Tig, способна заварить практически все

Сварочные процессы в промышленных масштабах

При сварке активных и тугоплавких металлов при помощи вольфрамового электрода необходимо защитить металл от подсоса в зону сварки воздуха. Для этого используется горелка в контролируемой атмосфере. Металлические детали помещают в камеры, из которых откачены воздух до состояния вакуума до 10-14 мм рт.ст., и закачивают туда инертный газ высокой чистоты. После чего включается автоматический режим и аргонодуговая сварка происходит на дистанционном управлении.

В контролируемой атмосфере производят сварку крупногабаритных изделий из нержавейки и алюминия. Для этого создают обитаемые камеры объемом до 450 кубическим метров. При этом сварщик находится прямо внутри камеры в специальном защитном скафандре с системой дыхания. Аргонодуговая сварка происходит с регулярной заменой инертного газа. Сварщик помещается в комнату через специальную систему шлюзов. При помощи видео можно наблюдать режим сварки в комнате.

Физические свойства инертных газов влияют на технологические свойства дуги и форму, получаемого шва. Если сравнивать аргон с гелием, то второй обладает большим потенциалом ионизации, а также большую теплопроводность. В результате на видео видно, что у гелия получается “мягкая” дуга. Режим работы аргонодуговой сварки с гелием идеально подходит для сварки тонколистового металла. Гелий легче, чем аргон. Поэтому требуется повышенный расход (в 1,5 – 3 раза), чтобы горелка и зона сварки была защищена.

Аргонно-дуговая сварка по сравнению с другими классическими способами сварки имеет ряд преимуществ: высококачественные сварные соединения на самых различных металлах и сплавах с различной толщиной, возможность производить сварку в различных пространственных положениях, возможность непосредственного визуального наблюдения за качеством сварки, что особенно важно во время полуавтоматической сварке. Дуговая горелка имеет высокую производительность, легкость автоматизации, не нужно убирать шлак с металлов после завершения работы

Горелка и аппарат TIG ac/dc позволяют экономично и производительно использовать аргонодуговую сварку.

Типы оборудования для дуговой ТИГ сварки

Перед выбором рекомендуется также рассмотреть отечественные аппараты – оборудование для ТИГ сварки Сварог, в моделях которого реализованы большинство функций (бесконтактная дуга, наличие жидкостного блока охлаждения, питание от сети 220V и др.).

Оборудование для подсобного хозяйства

Для частных условий замечательным вариантом станет Brima 250 AC/DC-220V или Сварог AC/DC (E101). Оба аппарата могут работать на постоянном и переменном токе, а также в режиме ручной дуговой сварки металлоизделий с подключением к сети постоянного тока.

 Сварочные аппараты Brima и Сварог

Обе модели характеризуются универсальностью, относительно низкой стоимостью, а главное, неприхотливой эксплуатацией. Компактная форма обоих инверторов позволяет произвести сварочные работы даже в небольшом помещении.

В производственных цехах

Агрегаты Барс 317DP AC/DC и Сварог 315P AC/DC (E103) станут надежными в производстве. Они зарекомендовали себя для непрерывных работ с металлом большой толщины и станут отличным вариантом для работы в кузнечном производстве или автосервисах.

 Сварочный аппарат Барс 317 DP AC/DC

Для промышленных мощностей

Для самых масштабных сварочных работ используются аппараты премиум класса. В зависимости от набора характеристик и особенностей они применяются на строительных объектах, в машиносборочных цехах и химических предприятиях.

Среди своего класса выделяется универсальное сварочное оборудование TIG Lincoln Electric INVERTEC V205-T AC/DC, отличающееся простотой эксплуатацией мощной автоматизацией рабочих процессов. Агрегат оснащен автоматическим распознаванием питания. Также модель оснащена активной защитой, которая включает функцию регулирования режима работы вентилятора при перегреве самого агрегата, а также предохраняемый механизм, срабатывающий при поступлении сверхтоков.

 Сварочный аппарат TIG Lincoln Electric INVERTEC V205-T AC/DC

Агрегаты EWM Tetrix 230 AC/DC и BLUEWELD BEST 252 AC/DC HF/LIFT VRD прекрасно зарекомендовали себя при сварочных работах в экстремальных условиях. Оба аппарата обеспечивают надежную защиту оператору в труднодоступных местах, а также рассчитаны на штатную эксплуатацию в условиях низкой температуре (до -20 градусов).

 Сварочный инвертор EWM Tetrix 230 AC/DC

Модель EWM Tetrix 551 AC/DC из премиум класса больше подобна мобильной сварочной станции, нежели стационарному устройству. Аппарат оснащен надежной колесной базой, что обеспечивает удобство эксплуатации на протяженном участке. Также характеризуется упрощенной панелью управления.

Универсальные аппараты

Когда необходимо производить постоянные сварочные работы с материалом большой толщиной в условиях отсутствия трехфазной сети, актуальным выбором станет модель Kemppi MasterTIG MLS 2300 AC/DC, обеспечивающая самое мощное «сшивание» изделий от сети 220V. Кроме того, этот агрегат характеризуется компактной формой.

 Сварочный аппарат Kemppi MasterTIG MLS 2300 AC/DC

Если же требуется оборудование для TIG сварки на все случаи, чтобы без проблем вести пайку любых материалов, стоит рассмотреть аппарат ESAB Origo 4300IW AC/DC, разработанный специально для аргонодуговой сварки различных металлов. Режим для «сшивания» каждого типа материала задается с помощью программного обеспечения и не требует сложных операций по настройке оборудования.

 Сварочный аппарат ESAB Origo 4300IW AC/DC

Завершение

Краткий обзор критерий для аргонодуговой сварки должен быть внимательно учтен при выборе оборудования. Правильно выбранный аппарат обеспечит длительную службу и не заставить столкнуться с проблемами, которые могут возникнуть при дальнейших сварочных процессах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *