Сварка металлических деталей известна человечеству давно. Однако с развитием металлургии, появлением новых сплавов, соединений технология начала улучшаться, чтобы отвечать всем требованиям складывающихся реалий. Любому начинающему сварщику нужно узнать побольше информации о ТИГ сварке: что это такое, как пользоваться оборудованием, какими сильными и слабыми сторонами она обладает.
ТИГ сварка
Что такое ТИГ сварка?
Прежде чем переходить к описанию оборудования, разбору преимуществ и недостатков, необходимо разобраться с принципами технологии, особенностями ТИГ сварки. TIG сварка — это способ соединения металлов, при котором используется вольфрамовый электрод с защитным газом. Стержень считается «неплавящимся». Сварщик должен затачивать его перед применением, чтобы дуга была стабильной, а шов получался ровным.
Вольфрамовый электрод закрепляется в горелке по центру сопла. По краям горелки находятся отверстия, через которые подаётся защитный газ. Для этого применяется аргон. Он защищает место сваривания от образования оксидной плёнки. Дополнительно нужно использовать присадочную проволоку. Желательно, чтобы она была изготовлена из того материала, который нужно сварить.
История появления
Сварка известна человечеству не одно десятилетие. Впервые идея того, что можно соединять металлические детали во время сильного нагревания появилась в начале 20 века. Над созданием подобного оборудования задумался Чарльз Л. Коффин — американский инженер. Однако первые образцы оборудования не позволяли использовать аппарат в промышленных условиях, сваривать сплавы металлов.
Впервые неплавящийся электрод из вольфрама и защитный газ (инертный гелий) были протестированы в 40-х годах 20 века. С помощью этой технологии удалось соединить алюминий, магний, никель. Метод стал популярен в самолёто- и ракетостроении, а потом получил популярность и среди других направлений промышленности.
Описание сварочного процесса
Итак, весь процесс будет объединять в себе такие действия:
- Выполнение зачистки поверхностей каждой детали.
- Монтаж нижней подкладки.
- Монтаж деталей на подкладку.
- Выставление ширины зазора, а также фиксирование деталей неподвижно.
- Укладка электродов между деталями.
- Монтаж защитной прокладки, стальной и медной накладки.
- Запуск сварочной дуги.
- Охлаждение и зачистка шва от сварки.
Для начала электроды следует установить в держатель, а после можно укладывать их между деталями – так масса подключится к нижней подкладке. Максимально допустимо длиной свариваемого за одну процедуру создания шва будет 120 см, потому что при большей длине появляется преждевременное перегревание остатков электрода.
Интересно, что сварка лежачим электродом применяется чаше всего для формирования прямых швов, но допускается согнуь электрод по форме предполагаемого шва не больше, чем на угол в 30 градусов, потому что перегибание способно привести к тому, что обмазка начнет осыпаться и оборвется электрод во время сварке. По этой же причине не допускается применение нескольких стыкующихся электродов вместо единого длинного.
Подкладка из бумаги между накладкой из меди и деталями применяется для того, чтобы предотвращать преждевременный износ прокладки, и при этом стоит проследить, чтобы края подкладки не торчали наружу, потому что у них есть свойства самовозгорания при сварке, что может стать причиной возникновения пожара.
Запустить дугу можно сразу двумя способами:
- Вторым электродом, который подключен к аппарату.
- Куском ненужного металла.
Если вы используете сварочный аппарат стационарного типа, то лучше запускать дугу вторым электродом, который установлен в держателе, и при этом очень важно, чтобы держатель был закреплен (тот, в котором зажаты электроды). Дело в том, что притяжение, которое возникает при появлении дуги, способно вытягивать лежачие электроды из-под прокладки. Для запуска дуги куском металла следует соединить отрезком материала край детали, которую приваривают и конец электрода. Учтите, что во время такого процесса держать отрезок металла следует в электроизоляционных рукавицах.
Не обращая внимания на то, что дуга сварки будет скрыта под поверхностью накладки из меди, сварщику требуется использовать специальные защитные очки для глаз, потому что излучение дуги всегда видно в начале и в завершении сварки. Более того, есть большой риск откидывания недостаточно тяжелой накладки при сварке и открытии дуги. Размещать металл для сварки можно и в одной плоскости, и под разными углами друг к другу, но в таком случае зазор между деталями не устанавливают, а накладку подгоняют по форме усеченного уголка в разрезе.
Обратите внимание, что вместе накладки из меди можно использовать сыпучий флюс, и в таком случае электроды нужно брать без обмазки. Применение флюса для сварки лежачим электродом дает возможность не ограничивать длину сварного шва, который будет сформирован за одну процедуру. Более того, электрод без обмазки можно согнуть на больший угол во время сварки деталей с изгибами.
Когда требуется варить сразу 3-4 детали вокруг одного основного шва, то предметы следует расположить в таком порядке:
- Вниз укладываем самую большую деталь.
- По бокам должны быть расположены близкие по форме детали.
- Поверх самого электрода укладываем самую легкую по весу деталь.
Верхняя деталь обязательно должна покрывать лежачий электрод полностью и ее нужно прижимать грузом (обычно для этого применяют кирпичи). Для сварки больше, чем двух деталей одновременно лучше всего применять пучок из 3 или 7 электродов.
При помощи лежачего электрода вы сможете формировать не только соединение для стыков, но даже варить плоские листы металла, которые расположены внахлест. Для этого верхнюю накладку следует сделать в виде продольного бруска металла, в котором будет проделана канавка для электродов. Накладку следует поместить на листы, которые закреплены внахлест, канавкой с электродом вниз, и при этом листы будут проплавлены насквозь (при условии, что их толщина до 0.8 см), или же оплавится полностью лишь верхний лист (и при этом нижний лист очень толстый).
Преимущества и недостатки
Любой технологический процесс обладает сильными и слабыми сторонами. Преимущества аргоновой TIG сварки:
- Благодаря использованию защитного газа шов получается равномерным, без поров, трещин, пустот. Аргон защищает нагреваемую поверхность от оксидной плёнки, образующейся при взаимодействии горячего металла с кислородом.
- Уменьшаются внутренние напряжения, образующиеся во время сваривания без защитного газа.
- Металл не разбрызгивается.
- После сваривания изделия не нуждаются в дополнительной обработке.
- ТИГ сваркой можно соединять большинство известных металлов, сплавов.
- Достаточно попробовать поработать оборудованием 2–3 раза, чтобы освоить навык создания качественных, красивых швов.
Недостатки TIG сварки:
- Используя оборудование на открытом воздухе, нужно закрывать место соединения от ветра. Потоки воздуха сбивают направления движения защитного газа, ухудшают качество шва.
- Нужно тщательно подготавливать рабочую поверхность.
- Нельзя выбирать острый угол наклона горелки относительно заготовки. Это осложняет рабочий процесс.
- На месте, где зажигается электрическая дуга, остаётся отметка, которую нужно будет счистить.
Учитывая недостатки ТИГ оборудования, можно подготовиться к возможным сложностям во время эксплуатации сварки.
Красивые швы сварки
Применение
Поскольку ТИГ технология позволяет соединять множество металлов и сплавов на их основе, её используют в различных направлениях промышленности:
- Автомобилестроение, изготовление деталей для промышленного оборудования.
- Космическая промышленность.
- Строение кораблей, самолётов.
- Изготовление медицинских инструментов.
- Строительство, создание электроинструментов.
Часто ТИГ технология применяется в домашних условиях. С помощью аппаратов с вольфрамовыми электродами заваривают детали от кузова автомобилей, чинят радиаторы.
Режимы
ТИГ оборудование работает с помощью однополярного или переменного тока. Каждый из отдельных режимов ТИГ сварки применяется для разных материалов.
Режим ТИГ сварки
Постоянный ток
Оборудование, работающее на постоянном токе, обладает определёнными преимуществами. К ним относятся:
- Увеличивается экономичность рабочего процесса.
- Можно проваривать детали на большую глубину. Шов получается узки, но глубоким.
- Возрастает скорость сварочного процесса.
Минус подаётся на вольфрамовый электрод, плюс идёт на обрабатываемую деталь. Оборудование, работающее на постоянном токе, подходит для соединения легирующих сталей, нержавейки.
Переменный ток
Оборудование, во время работы которого происходит автоматическая смена минуса и плюса. При увеличении обратной полярности поверхность эффективнее очищается от оксидной пленки.
Аппарат для газовой резки и сварки
Газовая сварка предполагает нагрев детали до расплава пламенем высокой температуры. При этом применяются горючие газы — водород, природный газ, ацетилен. Отличительным свойством этих газов является хорошее горение на воздухе. Чаще всего в газосварочных аппаратах используют ацетилен, легко получаемый с помощью карбида кальция и воды. Температура горения этого газа 3200–3400 °C.
Достоинства газовой сварки и резки металлов:
- Несложная технология.
- Не требуется доступ к электрической сети, нет необходимости в использовании электрического тока.
- Оборудование, на базе которого выполняется сварка, достаточно несложно.
Следует, однако, отметить, что газовая сварка не обеспечит высокую скорость работ и производительность, ведь выполняется лишь вручную.
Серьёзное внимание при газовой сварке уделяется подготовке деталей, регулированию мощности горелки, установке её в нужное положение.
Оборудование
Проводить сварочный процесс с защитным газом, неплавящимся вольфрамовым электродом можно с помощью обычного инвертора с горелкой, которая может подавать газ. Однако существует два вида специализированного инструмента:
- Инвертор TIG. Дополняется блоком, который может вырабатывать прямой или переменный ток. Благодаря этому увеличивается функционал аппарата. Даёт возможность работать со сталями, алюминием, сплавами.
- Сварочные выпрямители. Аппарат преобразует переменный ток в постоянный. Является профессиональным аппаратом.
Оборудование и расходные материалы нужно выбирать зависимо от того, какой металл или сплав будет обрабатываться.
Инвертор ТИГ сварки
Алгоритм сборки сварочного аппарата
После покупки установки, расходных материалов, соединительных элементов нужно собрать отдельные детали и механизмы вместе. Этапы сборки:
- Соединить осциллятор с инвертором.
- Провод, отвечающий за массу, закрепить на клемме, отмеченной значком плюса.
- Провод, который соединён с горелкой, нужно подключить к клемме со значком минуса.
- На рукав, через который будет проводиться поток газа, закрепить горелку.
- Подготовить баллон с аргоном. Накрутить редуктор.
- Рукав, подающий газ, закрепить на редукторе.
- Инвертор подключить к общей сети — 220 В. Осциллятор должен питаться от блока питания, вырабатывающего 6 В.
Чтобы не ошибиться при подключении элементов, можно посмотреть схемы и обучающее видео. После сборки необходимо провести настройку аппарата. От этого будет зависеть качество проводимых работ.
Инверторы
Аппараты этого типа называют также импульсными. Сегодня сварочные инверторы считаются одними из самых распространённых аппаратов из-за своего небольшого веса и общедоступности. И если ещё лет 10 назад инверторы были дороги и не очень надёжны, то сейчас эти недостатки устранены. Использование инверторной методики даёт сегодня уменьшение размеров трансформатора, повышение качественных свойств дуги, оптимизации КПД, снижение разбрызгивания металла при сварке.
Сварочный инвертор состоит из силового трансформатора, назначением которого является снижение сетевого напряжения до нужной величины, блока электросхем и дросселя-стабилизатора, нужного для минимизации пульсаций тока.
Напряжение питающей сети подаётся в инверторе на выпрямитель, на выходе которого блок схем трансформирует постоянный ток в переменный, обладающий высокой частотой. Этот, полученный на выходе силового блока, переменный ток подаётся на сварочный трансформатор высокой частоты, более компактный и лёгкий, чем обычный сетевой преобразователь. Напряжение на выходе сварочного трансформатора снова выпрямляется и подаётся на дугу.
Техника сваривания
Процесс сварки своими руками требует предварительной настройки аппарата. Для этого сварщику нужно выполнить ряд действий:
- При использовании неплавящихся вольфрамовых электродов их необходимо заранее подготовить. Рабочий стержень нужно заточить с помощью надфиля.
- После заточки электрода его нужно установить на горелку. Для этого используется цанговый зажим.
- Открыть вентиль на баллоне с аргоном. С помощью редуктора установить рабочий расход газа. Оптимальный показатель — 13 л/мин.
- Массу закрепить на обрабатываемой заготовке или металлическом рабочем столе.
- Включить осциллятор. Горелку поднести к поверхности металла.
- 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.
Трансформаторы
Трансформатор является наиболее традиционным видом электрического сварочного аппарата. Одновременно он один из самых простых по конструкции. Основным элементом конструкции этого типа сварочников служит понижающий трансформатор, преобразующий напряжение электросети до значения, необходимого для сварки. Сила тока при этом изменяется с помощью разных методик, наиболее известный — смещение одной обмотки относительно второй. По мере изменения промежутка между обмотками меняется ток.
Особенностью сварочных трансформаторов считается переменный ток на выходе, что приводит к заметному разбрызгиванию металла и ухудшению качества швов. Чтобы проводить сварку цветных металлов, повысить качество горения дуги, в структуру аппарата нужно добавлять достаточно массивные и громоздкие компоненты. Основной элемент — трансформатор — также не отличается компактностью и малым весом. При использовании аппарата для производства серьёзных работ необходимы специфические (для переменного тока) электроды и немалый опыт сварщика.
КПД прибора достаточно высокий, достигает 90%, однако часть энергии тратится на нагрев. Охлаждение осуществляется при помощи вентиляторов разной мощности, поскольку требуется охлаждать агрегат весом в несколько десятков, а иногда и сотен килограммов. Применение этого вида сварочных аппаратов сегодня сокращается, но они всё же пользуются спросом, из-за низкой стоимости, надёжности и долговечности. Используются трансформаторы для сварки низколегированных типов стали.
