Сварка аргоном для начинающих — советы для качественной сварки

Замечательные физико-химические свойства вольфрама широко используются в промышленном производстве. Наибольшее применение вольфрам нашел в химической промышленности и электротехнике. Многие десятилетия мы не знали другого типа освещения, кроме лампочек накаливания, спираль которых была сделана из вольфрамовой проволоки. Этот металл был выбран благодаря его возможности работать при высоких температурах.

1 / 1

Замечательные физико-химические свойства вольфрама широко используются в промышленном производстве. Наибольшее применение вольфрам нашел в химической промышленности и электротехнике. Многие десятилетия мы не знали другого типа освещения, кроме лампочек накаливания, спираль которых была сделана из вольфрамовой проволоки. Этот металл был выбран благодаря его возможности работать при высоких температурах.

Знать какой материал предстоит сваривать

Независимо от способа сварки, особое внимание необходимо обратить на марку и характеристики свариваемых деталей. Также важно знать условия, в которых будет эксплуатироваться сварной шов и конструкция в целом.

Прежде всего, данный фактор влияет на выбор правильной марки сварочных материалов, которые лучше всего подходят для данных условий.

Например, если предъявляются высокие требования к структурной однородности сварного шва с основным металлом, необходимо выбирать сварочные материалы, которые в полной мере удовлетворяют всем требованиям.

Прежде чем приступить к сварке алюминия или сварке нержавейки необходимо знать марку металла, чтобы подобрать правильные сварочные материалы. т.к. в зависимости от химического состава разные сплавы проявляют склонность к повышенной деформации и образованию трещин. Некоторые металлы и их сплавы требуют предварительного нагрева или термообработки, что оказывает влияние на выбор правильного сварочного материала.

При сварке изделий из стали 20 толщиной до 100 мм не требуется проведение предварительного нагрева, а из стали 12Х1МФ начиная с толщины 6 мм необходим предварительный подогрев изделий до минимальной температуры 200°С и последующая термическая обработка сварного шва.

Перед TIG сваркой алюминиевых сплавов неплавящимся электродом, всегда необходимо знать какую именно марку алюминия предстоит сварить, чтобы правильно подобрать сварочный материал. Обычно производители на упаковке указывают для каких марок сплавов предназначаются данные сварочные материалы.

Сварка алюминия в домашних условиях: возможно ли?

Потребность в сварке алюминия может возникнуть не только в промышленных и производственных условиях, но и в быту. Некоторые вышеперечисленные методы сваривания алюминия успешно применяются в домашних условиях:

• технология ММА, подразумевающая использование инвертора/трансформатора и плавящихся электродов с обмазкой;
• сварка алюминия газом;
• технология DC MIG (полуавтоматом);
• сварка аргоном (АС TIG).

Каждый из этих способов обладает своими особенностями, рассмотренными ранее. Однако, выполнение бытовой сварки требует особого внимания. Поэтому рекомендуем ознакомиться с полным перечнем нюансов, возникающих при сварке алюминия в домашних условиях. Четко следуя указаниям и советам, каждый исполнитель сможет качественно выполнить соединение изделий и конструкций из алюминия.

Выбрать правильный вольфрамовый электрод

Немаловажным фактором при аргонодуговой сварке является правильно подобранный вольфрамовый электрод, проводящий сварочный ток к дуге. На правильный выбор влияют два фактора:

• толщина свариваемого металла
• величина сварочного тока

В зависимости от стандарта на изготовление электроды поставляются различных диаметров, обычно от 1 до 4 мм, и длиной 150 или 175 мм.

Согласно ISO 6848 «Дуговая сварка и резка. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Классификация» электроды поставляются длинами и диаметрами, указанными в таблицах ниже.

Стандартный диаметр электродов из вольфрама и допуск (ISO 6848)

Длина электродов из вольфрама и допуск (ISO 6848)

Ознакомится с сортаментом электродов по ГОСТ можно перейдя по ссылке ГОСТ 23949.

В состав электродов входит чистый вольфрам и вольфрам с активирующими присадками (редкоземельными элементами и их оксидами):

• окись лантана
• окись иттрия
• двуокись тория
• тантал
• церий

Во избежание путаницы, в зависимости от химического состава, вольфрамовые электроды делятся по цветам маркировки, которую наносят на один из концов. Требование о необходимости нанесения цветной маркировки изложные в ISO 6848 и ГОСТ 24949.

Маркировка вольфрамовых электродов по цветам согласно ISO 6848

Помимо требований международных стандартов, в ГОСТ 24949 также есть требование о классификации вольфрамовых электродов по цветам.

Маркировка вольфрамовых электродов по цвету в зависимости от химического состава согласно ГОСТ 23949

В таблице ниже указаны рекомендации по выбору типа тока в зависимости от вида свариваемого материала.

Рекомендации по выбору типа тока в зависимости от вида свариваемого металла

Каждый вариант имеет характеристики, подходящие для применения в определенных ситуациях или для РАД сварки металлов:

• алюминий и его сплавы сваривают переменным током электродом из чистого вольфрама;
• электроды, легированные церием, являются универсальными и поэтому их применяют практически для аргонодуговой сварки всех типов металлов, а с лантаном или торием применяют для сварки нержавейки, а также меди и титана, и их сплавов;
• торированные электроды обеспечивают преимущество из-за увеличения плотности выделения электронов. При этом необходимо учитывать, что они имеют небольшой уровень радиоактивности.

Сферы применения

Если сваривание идет встык без зазора, то достаточно расплавить кромки свариваемых изделий под защитой аргона и получится хороший герметичный шов.

Если имеется зазор, то необходимо в область сварки вводить присадочную проволоку из того же материала, в результате получится прочный шов с большим сопротивлением на разрыв и излом.

Когда требуется применять TIG сварку к тугоплавким материалам, то используют гелий. В среде этого газа электрическая дуга вырабатывает тепла в 1,5-2 раза больше, чем в аргоне. Поэтому происходит более глубокая проварка шва и увеличивается скорость сварки.

Применение аргона и гелия в пропорции 40/60 позволяет получить достоинства того и другого: стабильность дуги благодаря аргону, глубокое проплавление шва благодаря гелию.

Аргонодуговая сварка TIG получила распространение в машиностроении, в пищевой промышленности для изготовления посуды, в химической и нефтеперерабатывающей промышленности для производства емкостей. Без TIG сварки трудно представить автомастерскую или производство изделий из алюминия.

При желании любой человек может своими руками сделать TIG сварку из инвертора, для этого достаточно укомплектовать оборудование сварочной TIG горелкой, баллонами с аргоном. Нужна также вентильная система подачи газа.

Правильно заточить вольфрамовый электрод

Заточка вольфрамового электрода, точнее способ и угол заточки, оказывают существенное влияние на форму дуги и ее поведение и, как следствие, на форму сварного шва и срок службы неплавящегося электрода.

Для заточки необходимо применять круги с мелким абразивным зерном (идеальный вариант – это алмазный круг). Целесообразно применять шлифовальные круги с зернистостью 40 и менее (размер абразивных части менее 400 мкм), поскольку в данном случае риски от абразива на поверхности будут менее глубокие и в процессе заточки будет стачиваться меньше драгоценного вольфрама. Глубокие канавки от абразива вызывают потери энергии и нестабильное поведение дуги. Желательно на абразивном круге, где производится зачистка не работать с другими материалами т.к. их частички могут осаживаться на поверхность электрода.

Заточку вольфрамового электрода необходимо производить в продольном (по оси электрода), а не в поперечном направлении.

Поскольку вольфрамовые электроды в процессе изготовления имеют структуру зерна, которая расположена вдоль оси и заточка в поперечном направлении является шлифованием поперек зерна. Но это является не столь существенным как тот факт, что электроны текут с большой плотностью по поверхности электрода и, если на нем канавки от заточки расположены поперек – электронам тяжелее их преодолевать. Поскольку дуга ищет места с наименьшим сопротивлением – она может возникнуть не на конце вольфрамового электрода, а в канавках от шлифования и будет вращаться вокруг заостренного конца, что в свою очередь вызывает перегрев электрода и его быстрый износ.

Если следы от абразива расположены вдоль – электроны текут равномерно к заостренному концу электрода с меньшим сопротивлением. В данном случае дуга зажигается на конце, является более стабильной и менее нагревает вольфрамовый электрод, что увеличивает срок его службы.

В процессе заточки следить чтобы металл не перегревался. Признаком перегрева является изменение цвета поверхности и показывает, что на поверхности образовались оксиды, которые имеют большее сопротивление чем вольфрам и будут препятствовать зажиганию дуги.

Угол заточки вольфрамового электрода, играет главную роль при сварке аргоном.

Чем тупее угол заточки >30°:

• тяжелее зажигание дуги;
• более узкий сварной шов;
• необходима больше сила сварочного тока;
• увеличение возможности блуждания дуги;
• возрастание глубины проплавления металла;
• дольше срок службы электрода из вольфрама.

Чем острее угол заточки <30°:

• легче зажигание дуги;
• более широкий сварной шов;
• необходима меньше сила сварочного тока;
• уменьшение возможности блуждания дуги;
• снижение глубины проплавления металла;
• меньше срок службы электрода из вольфрама.

В процессе аргонной сварки на переменном токе на конце неплавящегося электрода выделяется значительное количество тепла, которое расплавляет вольфрам, поэтому необходимо делать небольшое притупление, которое позволит сформировать шарик расплавленного вольфрама на конце.

Машинка для заточки вольфрамовых электродов позволяет выполнить идеальную заточку.

Последовательность действий

Перед тем как приступить к TIG сварке, стыки необходимо очистить от жира, ржавчины и прочего. Металл должен быть идеально чистым, иначе все останется в сварочном шве, что скажется на его качестве.

Большую часть сталей сваривают постоянным током. Алюминий, магний, медные сплавы с большим содержанием алюминия сваривают переменным током.

Сила тока выбирается по таблицам, зависит от вида материала, его габаритов и толщины сварочного прутка. Если во время TIG сварки выбрать слишком сильный ток, то пруток расплавится. При слабом токе дуга неустойчива.

Рекомендуемая длина дуги 1,5-3 мм. Увеличение длины дуги приводит к увеличению ширины шва и уменьшению глубины проваривания.

При сваривании встык сварочная игла должна выходить из сопла на 3-5 мм, при угловых на 5-8 мм.

Сварка неплавящимся электродом начинается с запуска инертного газа. Процесс сварки завершается отключением аргона через 10-15 с после того, как погасла дуга. Это необходимо, чтобы процесс кристаллизации произошел без доступа воздуха.

Для очень важных соединений применяется бесконтактный способ разжигания дуги. Имеется в промышленном оборудовании. Применяется при сваривании стойких к коррозии сталей. Это исключает попадание вольфрама в шов. Для менее ответственных соединений применяют аппарат с контактным способом розжига дуги. Он обычно имеется в бытовых установках.

Для TIG сварки достаточно вести горелку вдоль стыка без колебательных движений, как в обычной электродуговой сварке. За счет этого получается узкий шов, скорость сварки повышается.

При применении присадочной проволоки необходимо контролировать, чтобы расплавляемый конец находился под струей инертного газа. Сварочная ванна должна иметь вытянутую форму, никак не круглую.

Сохранять чистоту

Чистота поверхности является важным показателем для каждого процесса сварки, но для сварки аргоном она особенна важна. Загрязненность поверхности может привести к образованию пор и, следовательно, потребует дополнительных трудозатрат на их исправление. Особенно это важно при TIG сварке дорогостоящих металлов, таких как титан, алюминий и медь.

Перед началом процесса поверхность необходимо очистить чистой, сухой и мягкой тканью с применение чистящих и обезжиривающих средств от масел, смазки и грязи. Для титана и его сплавов ткань дополнительно должна быть безворсовой и работать необходимо в нитриловых перчатках, которые устойчивы к маслам и жирам. При выборе очищающего средства обращайте внимание на то, чтобы в его составе отсутствовал хлор т.к. он может привести к проблемам со здоровьем.

Из-за высокой температуры сварочной дуги хлор испаряется и попадает в легкие сварщика.

Также важным является правильное обращение с присадочным материалом. Храните прутки (или куски, отрезанные от бухты с проволокой) чистыми, сухими и закрытыми в контейнере. Для предотвращения окисления необходимо поддерживать влажность и температуру окружающей среды в местах хранения согласно рекомендациям производителя данных сварочных материалов Правильное хранение основных материалов является немаловажным фактором. Перекрестное загрязнение частичками другого материла лежащего рядом или при проведении зачистки в непосредственной близости к месту ТИГ сварки может вызвать образование дефектов в сварном шве. Для предотвращения загрязнения необходимо использовать предназначенные для данного типа металла специальные абразивные материалы и щетки. Необходимо иметь ввиду, что абразивная пыль титана и магния огнеопасна и может оказать пагубное влияние на свариваемость других металлов. Хранить абразивные материалы для этих металлов необходимо вдали от открытых источников огня и отдельно от других материалов.

В процессе выполнения всех работ, связанных со сваркой нержавейки необходимо применять оборудование и инструмент предназначенный исключительно для этой группы сталей. Нержавеющие стали необходимо предохранять от возможного контакта или загрязнений свинцом, цинком, медью и ее сплавами, а также нелегированными и низколегированными сталям. Более подробную информацию об общих требованиях при сварке нержавейки можно узнать из видео.

Применять приспособления для сварки, предотвращающие образование деформаций

Правильная фиксация свариваемых деталей является важным требованием не только при сварке вольфрамовым электродом и помогает избежать многих проблем в том числе и деформирования. Чем меньше толщина свариваемых деталей, тем важнее выбор подходящих приспособлений для сборки и сварки.

Зажимайте детали в нескольких местах для предотвращения линейных деформаций и следите за соблюдением зазоров и углов применяя при этом магнитные угольники, угловые струбцины, клещи для сварки и другой инструмент.

Необходимо запастить терпением и временем для правильной сборки и фиксации деталей, имеющих сложную конфигурации. В данном случае хорошо себя зарекомендовало приспособление «третья рука», которое помогает надежно удерживать детали после сборки и в процессе сварки. Третья рука имеет множество разных конструкций и форм, но обычно это тяжелый предмет, который кладется или опирается на деталь и удерживает ее на месте для сварки.

Можно использовать специальные приспособления, которые помогают удерживать руку в процессе сварки. Использование опор для рук и локтей помогает сохранять устойчивость и уменьшает утомляемость.

Процесс подготовки может показаться трудоемким, и в некоторых случаях занимать больше времени, чем сама сварка, но он очень важен для изготовления качественной сварной конструкции.

Использовать газовую линзу

Качественная защита газом имеет прямое влияние на металл сварного шва. Использование газовой линзы для TIG горелки, которая изменяет вид потока газа из сопла (турбулентный на ламинарный) для улучшения покрытия (обволакивания) защитным газом металла сварного шва, является одним из способов обеспечения наилучшего качества сварного соединения.

Расходные материалы для газовой горелки включают в себя:

• керамическая чашка
• цанга
• колпачок

Газовая линза заменяет корпус цанги, который является стандартным в горелке TIG. Стандартная цанга обычно имеет 4 отверстия для распределения газа, а газовая линза представляет собой мелкоячеистую сетку. Поток защитного газа проходя через газовую линзу равномерно распределяется вокруг вольфрамового электрода, сварочной дуги и сварочной ванны, подобно аэратору на кране, который рассекает поток воды на множество мелких.

Газовая линза обеспечивает намного лучшую защиту расплавленного металла сварочной ванны, что является очень важным при аргонодуговой сварке таких металлов как нержавеющая сталь, титан. Также газовая линза предоставляет преимущества при сварке сталей и алюминия. Использование горелок с газовыми линзами является обязательным, когда существует необходимость повышения уровня защиты сварочной ванны или для сварки в трудностопуных местах, требующих большого вылета вольфрамового электрода. Необходимо принять во внимание тот факт, что горелки с газовыми линзами предполагают использование керамических чашек гораздо большего диаметра, чем со стандартной цангой.

Суть сварочного процесса TIG-оборудованием

Если вы уже знакомы с такими типами сварки, как ММА и MIG-MAG, то наверняка знаете, что в первом в качестве главного расходного материала используется электрод, а во втором подвижная проволока. TIG-аппараты также используют электрод, но уже из вольфрама, материала отличающегося тугоплавкостью.

Защиту от окисления обеспечивает газ аргон, собственно, поэтому процесс часто именуют аргонодуговой сваркой. Англоязычная аббревиатура TIG означает — Tungsten (вольфрам) Inert (инертный) Gas (газ), что затрагивает наиболее важные элементы в работе.

Зачем тут присадочный пруток? Он подается вручную для формирования шва. Под действием дуги металл плавится, находясь в защищенной среде газа, и создает качественное соединение.

В этой статье мы не будем заострять внимание на том, как подбирается сам аппарат. Для этого создан отдельный материал, который поможет разобраться в том, как выбрать аргонодуговой аппарат для TIG сварки.

Предварительно сварить образец

Чтобы убедиться, что все подготовительные операции сделаны правильно, если это возможно, необходимо произвести сварку аргоном тестового образца в идентичных условиях. Чем более ответственное является изделие и чем дороже свариваемый материал, тем важнее проводить TIG сварку тестового образца. Затратив время для этого вначале, можно избежать многих проблем в будущем, особенно для уникальных деталей или ответственных сварных швов. Применение идентичных сварочных материалов поможет понять, какое влияние оказывает изменение режимов на поведение сварочных материалов и основного металла в процессе сварки.

Сварка образца — это дополнительный шаг в подготовке, который сэкономит много времени позже, в процессе серийного изготовления изделий.