Какая скорость сварки рекомендуется при автоматической аргонодуговой сварке

Обновлено: 10.01.2025

В последние годы сварка толстого алюминия из редких работ приобрела характер часто необходимого технологического процесса. В настоящее время конструируют алюминиевые изделия с толщиной стенки 25, 50 и 150 мм. К таким конструкциям относятся трубопроводы, мостовые фермы, гидравлические сосуды, рамы автомобилей и станков. Толстый алюминий применяют в тех случаях, когда конструкция должна иметь малый вес, сопротивляться коррозии в определенной среде и обладать высокими прочностными свойствами при низкой температуре.

К сварным конструкциям из толстого алюминия, работающим при низкой температуре, относятся гидравлические сосуды, баки, теплообменники и трубопроводы для заводов, производящих кислород. В большинстве случаев такое оборудование предназначается для работы при температурах, циклически меняющихся от комнатной до температуры жидкого азота (около минус 150°).

Выбор алюминия в качестве материала для таких конструкций объясняется, между прочим, тем, что он относится к металлам, прочность и пластичность которых не снижается при низких температурах.

Для изделий из толстого алюминия более целесообразно применять автоматическую сварку полуоткрытой дугой. Однако в ряде случаев и в особенности при расположении швов в вертикальной плоскости возникает необходимость в применении дуговой сварки в инертной атмосфере.

Для сварки изделий с толщиной стенки, которая может быть сварена при токе до 200 а, используют постоянный ток обратной полярности; для больших толщин, которые требуют применения 300-600 а, используют переменный ток.

При сварке с таким большим током применяют специальные крупные горелки с водяным охлаждением.

Аргоно-дуговая сварка толстого алюминия возможна только с общим или местным подогревом. Температура подогрева должна поддерживаться в течение всего времени выполнения многослойной сварки. Цель подогрева заключается в снижении скорости охлаждения, которая вообще велика вследствие высокой теплопроводности алюминия. Слишком большая скорость охлаждения вредно влияет на металлургию сварки: сварка замедляется и ухудшает сплавление металла шва с основным металлом. Рекомендуемая температура подогрева 100-200° (более низкая при толщине материала 12-16 мм; более высокая при толщине 25-50 мм; алюминий толщиной до 11 мм сваривается без подогрева). Эта температура является средней для всего свариваемого изделия в течение времени, необходимого для наложения сварного шва.

Вблизи сварного шва температура листа повышается на короткое время до 250-300° по мере наплавки каждого слоя. Между наплавкой каждого слоя сварную конструкцию охлаждают до средней температуры подогрева.

Сварка сплава АМц. При применении сплава АМц для изготовления алюминиевых конструкций, работающих при низких температурах, в качестве присадочного материала служит технический алюминий (99% А1). При этом сочетании удается получить сварные соединения, обладающие высокой пластичностью.

На фиг. 226, а и б показаны различные формы разделки кромок при сварке толстого алюминия.

Перед сваркой толстого алюминия для предупреждения коробления накладывают частые прихватки. Эти прихватки при сварке нельзя перекрывать, их нужно удалять.

Перед сваркой поверхности кромок и присадочного прутка должны быть хорошо очищены.

Для предупреждения неравномерного местного охлаждения между толстыми листами и столом прокладываются асбестовые листы. Сварка ведется в нижнем положении.

В качестве источника питания при сварке толстого алюминия применяют специальный трансформатор (см. стр. 115) или два стандартных сварочных трансфроматора соединенных параллельно, и осциллятор. Сварочный ток для листов толщиной 50 мм составляет 450-550 а. Расход аргона достигает 30 л/мин.

Диаметр вольфрамового электрода для ручной сварки составляет 8 мм при внутреннем диаметре газового сопла 16 мм. Для механизированной сварки применяют вольфрамовые электроды диаметром до 20 мм и присадочные прутки диаметром 8 мм.

При сварке толстого алюминия длина дуги оказывает влияние на соотношение между скоростью сварки и током. Оказывается что при данной скорости сварки ток можно увеличить лишь при увеличении длины дуги. Например, при сварке алюминия толщиной 25 мм с подогревом до 200°, диаметре электрода около 13 мм, скорости сварки около 20 см/мин и длине дуги 8 мм максимальный сварочный ток составляет 725 а. При увеличении тока ванна бурно кипит, а электрод плавится. При увеличении длины дуги до 13 мм ток можно увеличить до 750 а, и лишь после этого дальнейший рост тока вновь вызовет бурное кипение ванны и плавление электрода. При увеличении скорости сварки до 60 см/мин ток можно увеличить до 900 а, и лишь выше 900 а начнет кипеть ванна, хотя электрод еще не плавится. Снижение склонности электрода к плавлению при увеличении длины дуги и скорости сварки связано с уменьшением рефлекторного теплового влияния ванны на электрод. Но слишком большие скорости сварки приводят к непровару, поэтому для каждой толщины материала необходимо подбирать соотношения четырех факторов: диаметра электрода, тока, скорости сварки и длины дуги.

Разносторонние испытания сварных соединений дали возможность установить следующие их свойства. Просвечивание гамма-лучами металла швов обнаруживает мелкую и равномерно распределенную пористость. Однако эта пористость не оказывает заметного влияния на прочность.

При комнатной температуре прочность наплавленного металла, определенная испытаниями образцов Гагарина вдоль шва, почти не отличается от прочности сплава АМц.

Предел прочности образца Гагарина, взятого поперек соединения, ниже предела прочности основного металла, что объясняется отпуском основного металла и анизотропностью наплавленного металла.

Отношение предела текучести сварного соединения к пределу текучести основного металла АМц в отожженном состоянии составляет 100%.

Испытания при низкой температуре (минус 160° и минус 215°) показали, что предел прочности и пластичность основного металла АМц, сварного соединения и наплавленного металла не ниже указанных свойств при нормальной температуре. Предел прочности на разрыв при температуре минус 160° вдвое выше, чем при комнатной температуре, при этом предел текучести и удлинение остаются без изменения или даже несколько увеличиваются. Данные упомянутых испытаний приведены в табл. 79. Были также выполнены испытания образцов сварных соединений, подвергнутых предварительно 30 циклам охлаждения до температуры минус 160° и повторному нагреву до комнатной температуры. Такие образцы испытывали при комнатной температуре и при температуре минус 160°. Прочность этих образцов оказалась равной прочности образцов сварных соединений, не подвергнутых циклическому нагреванию и охлаждению.

Сварка термообрабатываемых сплавов. Такие сплавы, как АМц, применяют в тех случаях, когда экономия веса не играет решающей роли и требуемую прочность сварной конструкции можно получить путем простого увеличения толщины стенки, а также когда необходима высокая пластичность сварного соединения.

Свойства сварных соединений листового АМц толщиной 50 мм (присадочный металл - технический алюминий):

Однако в тех случаях, где требуется высокая прочность при небольшом весе и где стремятся к экономии металла, необходимо применять термообрабатываемые сплавы типа Д16, АВ и В95.

При сварке этих сплавов необходимо строго соблюдать условия подогрева: изделие не должно остывать ниже первоначальной температуры подогрева и не должно чрезмерно нагреваться.

Для сплавов типа Д16 и АВ оптимальная температура подогрева составляет 150°, для сплава типа В95-200°.

Важно правильно выбрать состав присадочного материала. При сварке сплава типа АВ с присадкой из этого же сплава не удается избежать трещин. При сварке сплава типа В95 с присадкой из того же сплава можно избежать трещин частичным ослаблением зажимов, удерживающих изделие в приспособлении.

При использовании сплава АК в качестве присадочного материала характеристика пластичности наплавленного металла следующая:

на сплаве типа АВ удовлетворительна;

на сплаве типа Д16 хуже;

на сплаве типа В95 низкая.

Термическая обработка не дает значительного повышения прочности или пластичности.

Предел текучести наплавленного металла АК, подвергнутого полной термической обработке, составляет около 30% предела текучести основного материала. Таким образом, несмотря на хорошие сварочные характеристики и пластичность присадки АК, она является неудовлетворительным присадочным материалом для сварки изделий из термообрабатываемых алюминиевых сплавов при большой толщине стенки, так как прочность основного металла используется недостаточно. Однако для сварки плакированных листов большой и малой толщины нужно применять присадку АК ввиду того, что при этом коррозионная стойкость всего сварного соединения, включая и шов, примерно, равноценна. При использовании в качестве присадки сплава состава: 10% Si, 4% Cu, основа А1 получаются следующие результаты (после полной термообработки) :

Без термической обработки пластичность наплавленного металла значительно ниже, чем при применении присадки из сплава АК, но прочность его выше. После термической обработки пределы прочности и текучести значительно повышаются, пластичность же не снижается.

Таким образом, присадка из сплава вышеуказанного состава отличается хорошими сварочными характеристиками, дает высокие пределы прочности и текучести после полной термической обработки, но низкую пластичность. Установлено влияние на прочность различий в химическом составе разных мест сварного шва, получающихся вследствие неравномерного перемешивания основного металла с присадочным. Последнее имеет место особенно в случае применения V-образных разделок. Так, например, при использовании в качестве присадочного сплава АК прочность наплавленного металла в нижней части соединения значительно выше, чем в верхней части. Наоборот, пластичность наплавленного металла в нижней части соединения ниже пластичности в верхней части. Такое различие продолжает оставаться даже у сварных швов, подвергнутых полной термической обработке. При одинаковом составе основного и присадочного металла указанного выше различия не наблюдается.

Такое различие свойств наплавленного металла при сварке металла большой толщины может иметь большое значение в сварных конструкциях в случаях, когда прилагаемые нагрузки различны с обеих сторон сварного соединения. Этого недостатка можно избежать применением симметричных соединений. При испытании такого соединения на сплаве типа АВ разрушение происходит по линии сплавления или по наплавленному металлу. Наибольшая относительная прочность сварных соединений получена у образцов, подвергнутых полной термической обработке: 95% для шва с присадкой из сплава АК и 100% для присадки из сплава с 10% Si и 4% Си. Наплавленный металл обладает низкой пластичностью.

Сварные соединения на сплаве типа Д16 также разрушаются по наплавленному металлу, и пластичность сварных швов ниже пластичности таких же швов, выполненных одним и тем же присадочным металлом на листе из сплава типа АВ.

Сварные соединения на сплаве типа В95 обладают исключительно низкой пластичностью. Сварные соединения сплавов типа АВ и В95 не обнаруживают какого-либо изменения в прочности при испытаниях в обычном состоянии или после старения. Только полная термическая обработка на твердый раствор, закалка и старение вызывают заметное повышение прочности.

Все указанные сплавы при сварке склонны к трещинообразованию. Подогрев перед сваркой не вызывает изменений прочности сплавов типа Д16 и АВ, но снижает прочность сплавов типа В95 после старения при подогреве до 200°.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Технология и режимы аргонно-дуговой сварки

Сварка тонколистовой нержавеющей и жароупорной аустенитной стали. Типы соединений, применяемых при сварке тонколистовой стали, показаны на рисунке ниже. Перед сваркой поверхность кромок должна зачищаться до блеска стальной щеткой, а затем промываться растворителем (дихлорэтаном, ацетоном, авиабензином) для удаления жира, следы которого вызывают пористость шва и снижают устойчивость дуги.

Перед сваркой детали соединяют прихватками через 50-75мм. При ручной и механизированной сварке нержавеющей стали обычно применяют вольфрамовые электроды, допускающие повышенную плотность тока, вследствие чего увеличивается производительность сварки. При сварке плавящимся электродом используется проволока того же состава, что и свариваемый металл.

Сварку ведут справа налево. Дуга возбуждается при касании электродом металла, после чего электрод отводят, поддерживая длину дуги 1,5-2 мм. Угол между присадочным прутком и свариваемым металлом не должен превышать 15-20°. Пруток лучше укладывать на линию шва. В этом случае струя аргона надежнее защищает плавящийся металл прутка и изделия. Присадочный металл вводится в ванну равномерно и перемещается по шву впереди горелки. Поперечные движения прутком делать нельзя, так как при этом в зону сварки может попасть кислород из воздуха и окислить металл шва.

При сварке без присадочного металла электрод держат под углом 90° к листу. В целях уменьшения расхода вольфрамовых электродов нельзя прекращать подачу аргона сразу после окончания сварки; это нужно делать спустя 1-1,5 мин, когда конец электрода уже охладится.

Если используется вольфрамовый электрод и переменный ток, то для облегчения зажигания дуги в том месте, где начинают сварку, можно укладывать графитовый стержень. Зажженную на стержне дугу затем переводят на свариваемый металл.

Ручная сварка нержавеющих и жароупорных аустенитных сталей вольфрамовым электродом в среде аргона производится на постоянном токе прямой полярности; сварка может производиться и на переменном токе, но с использованием осциллятора. Сталь толщиной более 3 мм сваривают плавящимся электродом из проволоки нержавеющей стали на постоянном токе обратной полярности.

Режимы ручной сварки вольфрамовым электродом тонкой нержавеющей стали в аргоне приведены в табл. 45. Для сварки швов на вертикальной плоскости ток снижают на 10-15%, для потолочных швов —на 20%) против величин, указанных в таблице ниже.

Обратную сторону шва защищают от воздействия воздуха медными и стальными подкладками. Во время сварки струю аргона подводят под нижнюю поверхность кромок свариваемых листов, для чего в подкладке вдоль линии шва выбирается канавка.

Сварка легких сплавов неплавящимся вольфрамовым электродом. При сварке легких сплавов небольшой толщины применяют такие же типы соединений, как и при сварке тонколистовой нержавеющей стали (см. рис. 181).

Перед сваркой кромки листов на ширине 25-30 мм очищают шкуркой или щеткой из тонкой проволоки. Кромки деталей из алюминиевых сплавов можно очищать травлением в растворе хромовой кислоты. Перед травлением кромки обезжиривают растворителем или теплым раствором каустика. Затем промывают горячей водой и тщательно протирают. Сварка должна производиться не позже чем через 8 ч после травления, иначе поверхность листов вновь покроемся слоем окислов.

При сварке легких сплавов особенно вредной является примесь влаги в аргоне, которую удаляют тщательной осушкой как газа, так и баллонов перед наполнением их аргоном.

Присадочным материалом служит проволока из того же сплава, что и свариваемый. Для сварки термообрабатываемых алюминиевых сплавов используют алюминиевую проволоку Св-АК-5, содержащую до 5% кремния.

Сварку выполняют в приспособлении, зажимающем свариваемые листы в нужном положении. Листы укладывают на подкладку из нержавеющей стали, имеющую вдоль линии шва канавку, обеспечивающую формирование обратной стороны шва.

Присадочный пруток во время сварки держат под углом 10-30°, а электрод -70-80° к плоскости сварки. Поперечные колебания электродом и присадочным прутком не производят. Сварка ведется с максимально возможной скоростью, при которой еще происходит нормальное сплавление присадочного металла с кромками. При сварке легких сплавов вольфрамовым электродом применяют переменный ток и осциллятор. Режимы сварки легких сплавов на переменном токе приведены в табл. 46.

В целях получения плотных швов, свободных от пор и окисных пленок, И. М. Терентьев, Ф. Е. Баруткин и Г. С. Коновалов рекомендуют применять повышенные режимы сварки вольфрамовым электродом алюминиевых сплавов АМг-6, АМц и ВАД-1, а именно:

При этих режимах проникающее и возмущающее действие дуги обеспечивает более полное разрушение окисной пленки. Расход аргона для всех толщин 12 л/мин, ток переменный.

Сварка легких сплавов плавящимся электродом. Сварку плавящимся электродом из проволоки того же сплава, что и свариваемый, ведут на постоянном токе обратной полярности. Плавящимся электродом в аргоне можно выполнять многослойную сварку изделия из алюминия и его сплавов толщиной до 100 мм, а также заваривать дефекты литья из алюминия, магния и их сплавов.

Для алюминиевых сплавов АМг-5В и АМг-6 толщиной от 20 до 100 мм В. И. Дятлов и Ю. А. Деминский разработали режим сварки в аргоне дугой большой мощности и проволокой большого диаметра (4 мм). В этом случае обеспечивается струйный перенос металла в дуге, являющийся оптимальным. Диаметр сопла для аргона должен равняться 26 мм. Сварка ведется с наклоном электрода вперед под углом 80°. Проволока применяется из того же сплава, что и свариваемый металл. Для сварки авторы рекомендуют применять сварочный трактор АДС-1000 с автоматическим регулированием длины дуги, так как при диаметре проволоки 4 мм плотность тока на электроде равна 30—40 а/мм 2 , что недостаточно для саморегулирования дуги, требующего плотности тока 70—110 а/мм 2 . В качестве источника питания используется преобразователь ПС-500. Трактор АДС-1000 должен быть несколько переделан: увеличена скорость подачи проволоки, установлена головка для сварки плавящимся электродом в аргоне с водяным охлаждением и соплом для аргона диаметром 26 мм.

Режимы сварки толщин от 20 до 100 мм: ток 500—560 а, напряжение дуги 26—28 в, скорость сварки 11 —18 м/ч, расход аргона 20—25 дм 3 /мин. Число проходов: для толщины 20 мм — 2; 35 мм — 4—6; 50 мм—10—12; 100 мм—18—22. Для толщин 100 мм зазор 0±2 мм; для 50 и 100 мм угол разделки кромок 80°.

Сварка меди. Медь сваривают вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой полярности или на переменном токе с применением осциллятора. В качестве инертного газа при сварке меди М-1 и М-2 вместо аргона можно применять гелий или азот.

Присадочные прутки могут быть из сплавов: хромистой меди, содержащей 1-1,2% хрома, остальное - медь; кремнемарганцовистой меди (эвердур) КМц-3-1, содержащей 1-1,5% марганца, 2,75-3,5% кремния, остальное - медь. Для гелие-дуговой сварки меди толщиной 2-3 мм применяют режим: ток 100-165 а, скорость сварки 22—24 м/ч, расход гелия 550-600 дм 3 /ч, диаметр вольфрамового электрода 2-2,5 мм, диаметр присадочной проволоки 2,5-3 мм, диаметр отверстия мундштука 6 мм.

Если в качестве защитного газа используют азот, то для получения требуемых механических свойств наплавленного металла применяют присадочный пруток из медной проволоки, покрытой флюсом. В состав флюса вводят раскислители (фосфор, кремний и марганец) в виде ферросплавов: феррофосфора, ферросилиция и ферромарганца; флюс можно наносить не на проволоку, а насыпать в канавку подкладки, расположенную под швом.

Медь марки М-3 содержит больше примесей, чем медь марок М-1 и М-2, и потому сваривается хуже - шов получается хрупким. Исследования Г. А. Асиновской и И. С. Шапиро показали, что медь М-3 толщиной до 3 мм целесообразно сваривать аргонодуговым способом на переменном токе, а в качестве присадочного прутка использовать бронзу Бр. КМц-3-1. При испытаниях сварочное соединение показало следующие свойства: временное сопротивление после сварки 19 кгс/мм 2 , после проковки в холодном состоянии 23 кгс/мм 2 , угол загиба 180°. Сварку рекомендуется вести на таком режиме:

Сварка бронзы. Бронза Бр. ОЦС-4-4-2,5 (олова 3,5%; цинка 3,5%, свинца 2,2%, медь — остальное) обладает высокой прочностью (о_в = 30 кгс/мм 2 ), хорошей пластичностью, упругостью и сопротивлением усталости и износу, вследствие чего находит широкое применение в промышленности. Аргоно-дуговую сварку выполняют вольфрамовым электродом диаметром 3,5 мм. Бронзу толщиной 1,4—2,5 мм сваривают без присадочного материала на постоянном токе прямой полярности или на переменном токе с осциллятором. Аргон применяют марки В. Швы сваривают встык на медной подкладке без зазора. Режимы см. в табл. 47.

Механическая обработка и прокатка сварных швов улучшает их механические свойства. Химический состав металла шва несколько отличается от основного, так как при сварке происходит выгорание цинка и окисление свинца и олова. Уменьшение легирующих примесей и литая структура обусловливают пониженную прочность металла шва по сравнению с основным металлом.

Аргонодуговая сварка: принцип, технология, применение и особенности

Впервые о ней услышали, как об аргонодуговой сварке в среде инертного газа. Потом стали применять различные газы и даже их смеси. С появлением инверторных источников сварочного тока в обиход прочно вошла английская аббревиатура TIG (тиг) сварка. Сейчас правильным названием считается следующее выражение: «сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа».

Газ аргон дал путёвку в жизнь ещё одному очень перспективному виду соединения металлов: полуавтоматической сварке плавящимися электродами в среде защитного газа. В этом случае всё чаще используют другие газы, сварочную проволоку с обмазкой, сварку под флюсом, но фундаментом был аргон. Познакомимся с ним поближе в этой статье.

Газ аргон

Опыты по получению азота из воздуха давали разные результаты по плотности в зависимости от методики проведения. Это можно было объяснить только присутствием ещё одного газа в качестве примеси. Вскоре его удалось выделить. Это был неизвестный ранее газ, который назвали аргоном.

Его открыли, потом забыли, не знали, что с ним делать следующие 25 лет, пока не открыли гелий. Раньше только аргону не могли найти место в таблице Менделеева, теперь уже два газа не «вписывались» туда. Было принято решение выделить их в нулевую группу между галогенами и щелочными металлами.

Электронные оболочки аргона насыщены до предела, чем объясняют одноатомность его молекул и крайнюю химическую инертность. Инертные газы – тяжёлые газы. Аргон самый легкий из них, но он в 1,38 раза тяжелее воздуха. Из химических свойств, которые могут интересовать сварщиков, отметим, что он не растворяется в металлах, а значит, не будет влиять на химический состав шва.

Аргон и сварка

Будучи тяжелее воздуха, аргон надёжно покрывает зону сваривания, не давая активным газам влиять на химические свойства сварного шва. Это свойство делает его незаменимым при сваривании активных металлов, алюминия и меди. В качестве защитной среды он показывает отличные результаты при сваривании нержавейки и жаропрочных сплавов. Для сваривания чёрных металлов аргон применяют в смесях с гелием, кислородом или углекислым газом.

При использовании аргона можно поднять температуру сварочной дуги. Это увеличивает глубину проплавления сварочного шва и позволяет варить в один проход более толстые листы. При работе сварочными аппаратами для аргонодуговой сварки защитные свойства этого газа проявляются не только в защите шва, но и предохраняют от окисления материал неплавящегося электрода.

Аргон не вредит окружающей среде и не опасен для здоровья человека. Единственное, чего следует опасаться, так это его особенности накапливаться в больших количествах. Будучи тяжелее воздуха, аргон скапливается в нижней части помещения, замещает собой воздух и может вызвать удушье сварщика. Хорошая вентиляция служит залогом недопущения подобной ситуации.

Гост 10157 задает условия поставок газообразного и жидкого аргона. Транспортировка и хранение газообразного аргона осуществляется в баллонах под давлением 15 МПа в соответствии с ГОСТ 949.

Виды и особенности аргонодуговой сварки

Не так давно было известно три вида аргонодуговой сварки: ручная, механизированная и автоматическая, совсем недавно появилась роботизированная..

Ручная

Данный вид предполагает управление всем процессом вручную. Сварщик вручную перемещает горелку и вручную подаёт присадку в виде прутка или проволоки. Этот вид применим как для самых простых домашних работ, так и для изготовления сверхсложных конструкций. Существенный недостаток этого метода – низкая производительность труда и необходимость иметь достаточно опытного сварщика.

Механизированная

Такую сварку чаще всего называют полуавтоматической или сваркой полуавтоматом. Процесс управления горелкой осуществляется вручную, а подача проволоки автоматически. Такой вид в три раза производительнее ручной. Сварку полуавтоматом в среде углекислого газа массово используют в судостроении. Там много длинных прямых швов для соединения толстых листов чёрного металла. Работа на этих полуавтоматах по силам сварщикам с невысокой квалификацией.

Автоматическая

Автоматическая сварка проводится без участия сварщика. Её могут выполнять сварочные машины различной сложности. От того, насколько качественная эта машина, зависит сложность фигурации шва, который ей будет «по зубам». Самая простая конфигурация шва характерна для сваривания труб. Здесь в основном и «трудятся» сварочные автоматы. Самую высокую производительность труда они показывают на монтаже трубопроводов различных диаметров, вплоть до прокладки газопроводов по дну моря.

Этот вид сваривания вообще не требует сварщиков. Казалось бы, это замечательно. Но несмотря на то, что автоматы работают сами, подготавливают их к работе, настраивают и ремонтируют специалисты очень высокой квалификации. Ещё большего участия высококлассных специалистов требует следующий вид сварки.

Роботизированная

Этот вид сварки аргоном появился сравнительно недавно. Роботы-сварщики заменили собой множество сварщиков на конвейерах, повысив производительность работ и снизив себестоимость во много раз. Человеку никогда не угнаться за роботом, он не сможет сохранять максимальную концентрацию и работать без ошибок в таком темпе.

Конечно, есть и обратная сторона медали. Роботы очень дорогие; кроме высококвалифицированных наладчиков для их обслуживания, они нуждаются в конструкторах для их создания и программистах для составления рабочих программ. В настоящее время роботы заняли места на конвейерах по сборке автомобилей. Чем более массовым является производство, тем выгоднее обходится роботизированная сварка.

Область применения

Возможности аргонодуговой сварки практически безграничны. На заре своего становления эта технология получила толчок в развитии ввиду острой необходимости найти способ соединения алюминиевых деталей. Растущие объёмы производства самолётов и других летательных аппаратов требовали создания нового оборудования для сваривания алюминия.

По мере наработки навыков при сваривании алюминия была замечена замечательная особенность аргонной сварки – высокое качество шва. Это качество пришлось кстати в ракетостроении, авиации, судостроении и автомобилестроении. Кроме высокого качества сварочных швов, этот вид сварки обеспечивает соединение многих трудносвариваемых материалов и тонколистовых материалов. Появившиеся в последнее время импульсные установки аргонодуговой сварки ещё более расширили функциональные возможности этого вида соединения металлов.

Особое место занимают сварочные аппараты TIG в ремонте автомобилей. Малогабаритные, недорогие, надёжные в работе, они стали главным инструментом ремонтников. Этими аппаратами варят:

алюминиевые колёсные диски;

алюминиевые и медные трубки радиаторов и кондиционеров;

чугунные корпуса двигателей.

В дорогих автомобилях широко применяются такие материалы, как нержавеющая сталь, латунь, титан. Со всеми этими материалами легко справляется TIG сварка.

Не обошли своим вниманием этот вид сваривания и специалисты художественных работ по металлу. Особенно выручает аргонодуговая сварка мастеров чугунного литья. Она не только прекрасно варит чугун, но и успешно устраняет трещины и каверны в готовых изделиях. Художественные изделия отличаются утончённостью форм, и в их производстве очень ценится тонкий и качественный шов, присущий аргоновой сварке.

Все вышеупомянутые сферы применения очень важны, но основная масса работ с использованием аргонно-дуговой сварки приходится на длинный перечень производств, в которых используется нержавеющая сталь. Устойчивость от коррозии этой стали придают присадки, которые выгорают при обычных способах сваривания. Защитный газ при сваривании TIG аппаратами защищает шов от окисления кислородом воздуха, что позволяет сваривать все виды высоколегированных сталей.

Технология и принцип работы

Аргонодуговая сварка работает на том же принципе, что и ручная дуговая сварка плавящимся электродом, но имеет ряд специфических особенностей. Дуга зажигается между неплавящимся вольфрамовым электродом и свариваемым металлом в среде защитного газа, который подаётся по корпусу горелки. При необходимости, в зону сваривания вручную подаётся присадочный материал.

При автоматическом режиме аргонодуговой сварки необходимо подключение дополнительного устройства – осциллятора. Такая необходимость возникает ввиду плохих условий зажигания дуги в среде аргона. В автоматическом режиме сложно обеспечить касание металла электродом, как при ручной сварке, и дугу приходится зажигать на некотором расстоянии электрода от металла.

Физическое свойство аргона (высокий потенциал ионизации) не позволяет зажечь дуговой промежуток низким напряжением. Осциллятор вырабатывает напряжение в несколько десятков тысяч вольт, что позволяет «пробить» промежуток между неплавящимся электродом и изделием и создать условия для загорания низковольтной дуги. Поджиг дуги без физического касания электродов металла исключает такое вредное явление, как оплавление и загрязнение вольфрамового электрода.

Технологические режимы для этого вида сваривания разнятся в зависимости от рода используемого сварочного тока: переменного или постоянного. Различия имеют и режимы для сваривания различных металлов. При сваривании на постоянном токе осциллятор отключается после зажигания дуги в начале процесса. Если сваривание ведётся на переменном токе, то осциллятор остаётся включённым и подаёт импульсы при каждой смене полярности, вновь и вновь ионизируя дуговой промежуток. В таком режиме варится алюминий. Изменение направления тока не позволяет образовываться оксидной плёнке на поверхности металла.

При сваривании на постоянном токе необходимо учитывать распределение тепла между электродом и изделием. Две трети на аноде и одна треть на катоде – такое распределения тепла при прямой полярности подключения. Именно такое подключение используют при сваривании изделий из всех видов стали и титана. В этом случае две трети тепла позволяют лучше прогреть свариваемый материал.

Из технологических особенностей ещё можно отметить условия, требующие добавления кислорода в защитный газ. Добавляют 3-5% кислорода, если необходимо избежать малейшей пористости в сварочном шве. Аргон в смеси с кислородом обеспечивает более надёжную защиту сварочного шва от влаги и вредных включений. Все случайные примеси и включения просто сгорают в кислородной среде.

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки

Главными достоинствами аргонодуговой сварки являются шов высокого качества и практически неограниченный перечень металлов, которые можно сваривать этим способом. Это преимущество приобретает особую ценность, когда необходимо сваривать материалы, которые иным способом сварить невозможно вообще. Второе, что выделяет этот вид сварки - малый нагрев свариваемых изделий. При незначительном нагреве изделия не подвержены деформациям, а это очень ценно при сваривании деталей сложной конфигурации.

К недостаткам обычно относят сравнительную дороговизну метода, сложность необходимого оборудования и необходимость высокой квалификации сварщиков при сварке аргоном.

Режимы аргонодуговой сварки

Режим сварки аргоном состоит из ряда параметров, которые необходимо правильно задать. Главными параметрами режима такой сварки являются следующие:

Что такое аргоновая сварка, технология сварки

Принятое в быту выражение «сварка аргоном» является принципиально неверным. Сам по себе аргон является инертным газом и непосредственном соединении двух металлических деталей не участвует. Есть другое понятие – сварка в инертной среде, где аргон или другой газ служат защитой и препятствуют инициализации негативных процессов. Таким способом в наши дни сваривают различные сплавы металлов, включая и цветные.

Что такое аргоновая сварка

Гибридная технология, сочетающая газовый и электрический способы сварки, дает возможность работать с самыми разными объемами и материалами. Она отлично зарекомендовала себя в сварке чугуна, стали, меди и других металлов. С ее помощью хорошо свариваются большие стальные трубы и миниатюрные бронзовые крючки от вешалки. Работа с нержавеющей сталью – еще один пример универсальности оборудования и технологии.

Без изучения теории сварочного мастерства невозможно стать хорошим специалистом. Это особенно актуально для сложных технологий, к которым относится и аргоновый метод. Чтобы в деталях понять суть, преимущества и особенности аргонового способа сварки, необходимо усвоить физику процессов, которые происходят во время работы. Для того, чтобы две металлические заготовки соединить между собой, необходимо некоторые их части расплавить. А сделать это можно только при помощи нагрева.

Повышение температуры предусматривает использование огня, который в свою очередь нуждается в кислороде. Последний вступает в химические реакции окисления. И чем быстрее металл окисляется, тем сложнее его сваривать. Окисление относится к числу нежелательных явлений при сварке металлов.

В процессе химической реакции внутри металла образуется множество мелких пузырьков, которые очень сильно ухудшают механические характеристики шва. А работать с алюминием практически невозможно: при достаточном количестве кислорода он попросту сгорает.

Аргон призван изолировать рабочую зону от внешней среды. Основная его функция – вытеснять из этой области кислород. Он тяжелее атмосферного воздуха и замещает собой весь объем вокруг сварочной дуги. Инертные газы отлично справляются с поставленной задачей. Помимо аргона в сварке применяется гелий. Но его используют гораздо реже из-за более высокой стоимости и расхода.

Еще один важный нюанс – при работе с гелием необходимо защищать специальной одеждой все части тела. Еще реже применяется азот: он востребован при сварке меди. Основным компонентом для сварки в защищенной инертной среде остается аргон. Отсюда и пошло разговорное название технологии.

Основные свойства аргона

Газ тяжелее воздуха. Благодаря этому он вытесняет из сварочной ванны атмосферный кислород и прочие ненужные летучие соединения.
Инертные газы не вступают в химические реакции с другими элементами. Они не участвуют в сварке металла и никак не влияют на процесс.
Важно не забывать об одной особенности аргона: он становится электропроводной средой в случае применения тока с обратной полярностью.

Классификация аргоновой сварки по видам

Разделение проводится на основе уровня механизации процесса. Аргонные сварки бывают трех видов:

Ручные. И присадочная проволока, и сама горелка перемещаются сварщиком. Для такой работы применяются исключительно неплавящиеся вольфрамовые электроды.
Полуавтоматические. В этом случая горелка контролируется сварщиком, а подача проволоки – механизмом.
Автоматические. Горелка и проволока перемещаются механически, а работу автомата контролирует оператор. В наши дни уже нередко встречаются установки, которые работают даже без вмешательства людей. Роботизированные системы задействованы, к примеру, при сварке труб.

Что нужно для сварки аргоном

Метод сварки металла с использованием инертного газа подразумевает большие возможности в плане выбора оборудования и материалов. Иногда начинающих сварщиков это сбивает с толку. Но на самом деле их опасения сделать неправильный совершенно напрасны. Большинство представленного на потребительском рынке оборудования и принадлежностей универсальны и пригодны для выполнения широкого спектра работ.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими сварочными столами собственного производства от компании VTM.

Установки, предназначенные для аргонно-дуговой сварки, делится на три группы:

Специализированное. Разработано специально для выполнения однотипной работы. Чаще всего востребовано в промышленности, когда нужно быстро и точно обрабатывать однотипные заготовки.
Специальное. Еще один вид востребованного на промышленных предприятиях оборудования, которое предназначено для работы с заготовками одного размера.
Универсальное. Получило наиболее широкое распространение и востребовано среди самых разных категорий пользователей – от профессионалов до начинающих сварщиков.

Кроме аппарата нужна и дополнительная оснастка:

горелка и расходники вольфрамовые;
контактор – применяется для подключения питания к горелке;
баллон с редуктором для инертного газа;
реле – отвечает за подключение осциллятора или контактора;
выпрямитель – преобразует напряжение в постоянное 24В;
таймер – используется для контроля периода времени обдува рабочей зоны аргоном;
амперметр – измеряет силу тока;
клапан подачи электропитания;
аккумулятор для стабилизации цепи переменного тока;
фильтр – контролирует импульсы высокого напряжения.

Для работы потребуется два трансформатора: основной и вспомогательный. Осциллятор подключается в цепь параллельно с источником питания. Он требуется для подачи импульса высокой частоты, с помощью которого поджигается дуга между металлом и неплавящимся вольфрамовым стержнем. В бытовой сети напряжение составляет 220 В, а частота – 50 Гц. После осциллятора эти показатели составляют 6 000 вольт и 500 000 Гц.

Чтобы работать с заготовками большой толщины или с целью повышения производительности сварочного оборудования, необходима дополнительная оснастка:

специальная горелка, в которую вставляется несколько электродов одновременно. В результате шов хорошего качества получается на большей скорости перемещения горелки;
приспособление предварительного разогрева присадочной проволоки.

Пульсирующая подача тока дает возможность делать микропаузы в работе, которые способствуют кристаллизации расплава и улучшению качества шва.

Сварка инвертором в аргоне

Инверторы применяются и на промышленных предприятиях, и в домашних мастерских. На рынке представлен целый класс оборудования для аргонодуговой сварки, которые преобразуют входящее переменное напряжение в постоянное. Инвертеры отлично приспособлены к скачкам напряжения, которыми повсеместно грешат отечественные сети энергоснабжения.

Инвертор для аргонодуговой сварки отличается небольшим весом, компактными размерами и надежностью. Он подходит для работы в разных условиях и неприхотлив в обслуживании. Именно на таком оборудовании проще всего обучаться начинающим сварщикам.

Аргоновые горелки

Горелка подает к вольфрамовому стержню напряжение и служит для образования защиты из инертного газа вокруг рабочей зоны. Важно уделить максимум внимания при ее выборе, впрочем, как и подбору расходных материалов. Как уже упоминалось выше аргонодуговая технология основана на использовании вольфрамовых электродов, которые не плавятся, и инертных газов. Из этого следуют основные критерии, по которым нужно подбирать горелку:

максимально допустимая мощность и сила тока;
есть ли в комплекте держатель вольфрамового стержня;
желательно чтобы сопло было выполнено из керамики;
вариант охлаждения горелки при работе с толстыми и тонкими заготовками;
универсальность использования горелки. Имеется ввиду возможность ее коммуникации со сварочными аппаратами разных типов;
длина кабеля энергоснабжения.

Работу горелки поэтапно можно расписать так:

Работать начинает сразу все: циркулирует система охлаждения, на горелку подается инертный газ, стартовал сам сварочный аппарат.
Сразу после формирования защитного слоя инициализируется газовая дуга. Заготовки разогреваются до температуры плавления. В этот момент нужно подавать присадочную проволоку в рабочую ванну.
Далее присадочная проволока вместе с вольфрамовым стержнем передвигается по направлению стыка заготовок.

Неплавящиеся электроды

Ручная аргонодуговая сварка, как правило, комплектуется неплавящимися вольфрамовыми электродами. Они лучше всего подходят для сварки нержавеющей стали и цветных металлов с высокой химической активностью – алюминия, титана, магния.

Электрод крепится в токоподводящей цанге горелки с керамическим соплом, которое направляет потоки инертного газа к рабочей зоне. Система оснащена водяным охлаждением. Диаметр электрода напрямую зависит от силы тока, которая выбирается в зависимости от толщины заготовки. В силу того, что во время сваривания металлов таким способом отсутствуют брызги, то горелки комплектуются сетчатым фильтром, который служит для равномерного распределения потока инертного газа.

Механизированная горелки имеет несколько иную конструкцию. Помимо уже перечисленных элементов дополнительно она оснащается маховиком для подъема и опускания вольфрамового электрода. Токоподводящая цанга крепится при помощи резьбового соединения для смены стержней разного диаметра.

Плавящиеся электроды

Полуавтоматическая и автоматическая аргонодуговая сварка чаще всего комплектуется горелкой с плавящимся электродом. При работе аппарата дуга поддерживается между свариваемой поверхностью и присадочной проволокой. В зависимости от производительности установки система охлаждения бывает воздушной или жидкостной. Конструкция сопла и принцип работы полностью идентичны с аналогами, укомплектованными неплавящимися стержнями.

Как правильно варить аргоном

Начинающим сварщикам не лишним будет усвоить основные правила и порядок выполнения операций при работе с аргоновой сварки:

Рабочую поверхность очищают от сторонних включений: грязи, масла, жиров, краски и т.д. Важно качественно выполнить очистку, поскольку соединение металлов не терпит никакой грязи. Допускаются любые способы очистки, включая механические и химические.
За 20 сек перед началом сварочных работ подать инертный газ в рабочую зону. Взять в руки проволоку и горелку, которую расположить поближе к свариваемой поверхности. Дуга образуется сразу после подачи электропитания.
Вести горилку вдоль линии стыка, избегая поперечных перемещений. Нельзя подавать присадочную проволоку в зону сварки слишком быстро, ибо будет спровоцировано разбрызгивание металла. Лучше всего вести ее немного впереди горелки и быстрыми поступательными движениями добавлять или убирать.
Важно добиться максимально короткой дуги. В этом случае шов будет узким, глубоким и эстетичным на вид. Особенно обратить внимание на данный нюанс следует в случаях работы с неплавящимся электродом.
Горелка и присадочная проволока обязательно должны быть внутри защитной оболочки из инертного газа.
Заваривать кратер нужно путем понижения подаваемого к горелке напряжения, но не прерыванием дуги. Подача инертного газа перекрывается через 15 секунд после завершения сварки.

Режимы

Режим работы сварочного аппарата необходимо выбирать внимательно, учитывая при этом все исходные данные. От этого во многом зависит результат. Итак:

Направленность и полярность тока. Определяющим критерием выступает металл, с которым приходится работать. Большинство стальных заготовок, в том числе и с нержавейки, требуют постоянный ток прямой направленности. Касательно цветных металлов, магния и алюминия, то все с точностью до наоборот. Лучше всего выбрать переменный ток с обратной полярностью.
Расход инертного газа определяется двумя факторами – условий работы и скорости подачи аргона. Сваривание металла на открытой площадке при сильном ветре влечет увеличенный расход инертного газа. Поэтому всегда нужно иметь хотя бы две защищенные от ветра стороны.

На первый взгляд может показаться нерациональным, но в аргоновой смеси присутствует кислород. Его доля небольшая и не превышает 5% общего объема. Казалось бы, что это отрицательно повлияет на качество шва. Но нет. В малых дозах кислород выполняет положительную функцию: он сжигает мелкие вредные примеси. Они вступают в реакцию с газом и сгорают.

Делаем аргоновую сварку в домашних условиях

Хотя технология аргонодуговой сварки относится к числу сложных и характеризуется множеством технических нюансов, многие домашние умельцы умудряются выполнить работы с использованием подручных средств. Для этого обязательно нужно иметь инверторную сварку, хотя в некоторых случаях допускается ее замена ретроспективной трансформаторной установкой. Естественно, необходимо иметь баллон с инертным газом, маска и редуктор.

Помимо этого, для реализации идеи самодельного аргонового аппарата понадобятся инструменты:

электродрель, болгарка и обычный сварочный аппарат;
гаечные ключи, отвертка, ножовка по металлу, плоскогубцы;
тестер, амперметр, микрометр, вольтметр.

Источник тока можно сделать из сварочного трансформатора, и выпрямителя, которые в данном случае нужно будет совместить с осциллятором. Первичную обмотку необходимо выполнить из медного провода толщиной до 0,8 мм. Для вторичной обмотки потребуется медь куда большего диаметра – не тоньше 3,5 мм.

Газовая горелка по значимости будет следующей. Для корпуса желательно использовать латунь, а само сопло можно выточить из меди. Для герметизации стыка между этими двумя компонентами подходит термостойкая резина. Тем более, что прокладку из гибкого материала сделать несложно.

Аргон будет подаваться к горелке по медной трубке, которая заводится в отверстие в корпусе, а стыковочный шов запаивается. Эта же магистраль станет отличным проводником тока, который необходим для розжига и поддержания дуги. Вольфрамовый электрод должен иметь острый конец, который шлифуется под углом примерно 45 градусов. Ориентировочная длина стержня будет составлять 25-30 см.

Важно понять, что в домашних условиях сделать оборудование для аргонодуговой сварки – это достаточно сложная задача. И далеко не всегда «овчинка будет стоить выделки». Если оборудование будет использоваться редко, то затраты на его изготовление могут никогда не окупиться. Очень часто намного практичней воспользоваться услугами специалиста со своим оборудованием или же приобрести уже готовый аппарат бюджетного ценового сегмента.

Какие металлы варят аргоном?

Принцип работы аргонодуговой сварки обуславливает широкий спектр ее применения. Имеется ввиду не только сфера использования, но и обрабатываемые материалы. С ее помощью можно соединять чугун, сталь (включая нержавеющую), титан, алюминий, а также другие черные и цветные металлы.

Работаем с алюминием

Без аргона соединить две алюминиевые заготовки не то что проблематично, а практически невозможно. Распространенный в быту и производственной сфере металл – один из наиболее сложных в этом плане. Трудности обусловлены свойствами алюминия. при малейшем контакте с кислородом на его поверхности моментально образуется защитная пленка, представляющая собой оксид алюминия.

Сама по себе она не проблема. Дело в другом: температура плавления оксида намного выше по сравнению с алюминием. Инертный газ тяжелее воздуха и направляясь в рабочую зону, он вытесняет оттуда кислород, препятствуя окислению металла и образованию защитной пленки. При таких условиях сам алюминий и присадочная проволока плавятся при подходящей температуре, а сварочный шов получается достаточно прочным и внешне приятным.

Подразумевается использование переменного тока. Обратная полярность заметно повышает температуру плавления за счет катодной очистки оксида металла. И наоборот. Прямая полярность дает возможность сформировать короткую и стабильную дугу. Тем не менее мощности недостаточно, чтобы разрушить оксидную пленку. Вывод: необходима обратная полярность, поскольку в этом случае повышается качество сварного шва.

Не исключено использование постоянного тока при сваривании алюминиевых заготовок. Но в таком случае необходим другой инертный газ – гелий. А он намного дороже гелия и расходуется куда активнее. Помимо этого, работать постоянным током очень сложно с точки зрения техники исполнения.

При любых технологиях сваривания алюминиевых деталей предварительная обработка поверхности очень важна. Ею нельзя пренебрегать, независимо от уровня мастерства сварщика. Очистка проводится в следующем порядке:

растворителем обезжириваются предназначенные для сваривания части заготовок;
механическим или химическим путем удаляется оксидная пленка;
очищенной поверхности дают возможность высохнуть.

Варим медь

Высокая устойчивость к агрессивной среде и коррозии отличает медь от других цветных металлов с точки зрения химической активности. При работе с ней опытный сварщики используют не чистый аргон, а его смесь с гелием (добавляется в меньших долях). Вольфрамовые электроды используются как плавящиеся, так и неплавящиеся. Ток выбирается постоянный.

Когда необходимо варить заготовки толщиной от 4 мм и больше, то требуется их предварительный разогрев до температуры 800 градусов Цельсия. Присадочная проволока может быть из чистой меди или медно-никелевого сплава. Нередко она заменяется аналогичного состава прутками. Дуга при работе образуется устойчивая и стабильная.

Из-за высокой теплопроводности свариваемые кромки нужно в обязательном порядке разделывать. Если толщина заготовок не превышает 12 мм, то достаточно разделать одну из двух кромок. При большей толщине желательно обработать обе стороны.

Преимущества и недостатки

Минусов аргонная сварка имеет немного и перечислить их не составит никакого труда:

оборудование технически сложное, а его настройка требует определенных знаний и навыков;
методом не смогут воспользоваться новички из-за технической сложности.

Преимущества на этом фоне выглядят куда внушительней:

высококачественные швы;
благодаря умеренному прогреву металла отсутствует деформация свариваемого шва;
уникальная возможность работы с широким спектром металлов;
допускается сваривание неоднородных заготовок;
применение высокотемпературного режима позволяет значительно ускорить выполнение работы.

Из списка видно, что недостатки относятся к числу незначительных и решаемых проблем. В то время как преимущества обусловлены особенностями оборудования и технологий. Эксклюзивные возможности, которые нельзя получить с использованием любой иной технологии.

Читайте также: