Сварка вольфрамовым неплавящимся электродом

Обновлено: 24.01.2025

Приведенные ниже советы для сварки неплавящимся электродом или как ее еще называют - сварка аргоном, помогут вам сберечь время, нервы и деньги на исправление дефектов и обеспечить высокое качество сварки. Соблюдение последовательности действий помогут выполнить работу в срок и избежать лишних проблем в процессе и после сварки.

Содержание

В статье о сварке аргоном есть подробное объяснение почему сварку неплавящимся (вольфрамовым) электродом называют:

TIG
РАД
аргонная сварка
аргоновая сварка
аргонодуговая сварка

Аргонодуговая сварка создает ряд трудностей, которые впоследствии влияют на качество и прочностные характеристики сварного шва, поэтому соблюдение данных семи советов существенно уменьшат вероятность попадания в затруднительную ситуацию.

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.

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)

Диаметр, мм	Допуск, мм
0,25	±0,02
0,30	±0,02
0,50	±0,05
1,0
1,5
1,6
2,0
2,4	±0,1
2,5
3,0
3,2
4,0
4,8
5,0
6,3
6,4
8,0
10,0

Длина электродов из вольфрама и допуск (ISO 6848)

Длина, мм	Допуск, мм
50	±1,5
75	+2,5 -1,0
150	+4 -1
175	+6 -1
300	+8 -1
450	+8 -1
600	+13 -1

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.

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

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.

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.

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.

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.

Ручная аргонодуговая сварка

Сварка аргоном осуществляется неплавящимся электродом в среде инертного газа – аргона (TIG, GTAW), от чего и происходит её название. Но для этого можно использовать также и плавящийся металл, т.е. полуавтоматическая сварка (MIG, GMAW). В качестве неплавящегося электрода обычно используют вольфрам.

Другие названия аргонной сварки – "сварка аргоном", "аргоновая сварка", "аргонодуговая сварка".

Сварка аргоном для начинающих - советы для качественной сварки

Введение в дуговую сварку в защитных газах (TIG, MIG/MAG)

Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG)

Сущность процесса сварки ТИГ

Полное наименование этого процесса сварки таково: Ручная дуговая сварка в инертном газе вольфрамовым электродом (ДСТУ 3761.3-98 "Сварка и родственные процессы. Часть 3 Сварка металлов: соединения и швы, технология, материалы и оборудование. Термины и определения"). Схема и сущность процесса сварки ТИГ показана на рисунке ниже.

Юхин Н.А. Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах (TIG/WIG)

В иллюстрированном пособии изложены принципы и особенности ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов. Содержатся данные о сварочных материалах и оборудовании. Приведены рекомендации по технике и технологии сварки сталей, сплавов и цветных металлов. Использованы материалы Института сварки России

Как сделать отверстие в металле при помощи аргонодуговой сварки? (видео)

В данном видео показана технология прожигания отверстий ручной аргонодуговой сваркой (TIG, GTAW)

Сварка аргоном (TIG, GTAW) простым и импульсным режимом (видео)

В данном видео проводится сравнения простого и импульсного режимов ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW).

Техника выполнения шва ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (TIG, GTAW) (видео)

Данная техника аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW ) имеет множество названий:

восьмерка
бабочка
американка
кобра

Посмотрев данное видео, вы сможете самостоятельно практиковаться и применять ее на практике.

Техника ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW) двух пластин свариваемых встык (видео)

Если вам недостаточной теории техники ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW) стыковых соединений изложенной в статье Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG) и книге Юхин Н.А. Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в защитных газах (TIG/WIG) рекомендуем посмотреть данное видео.

Техника ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG, GTAW) нахлесточного сварного соединения (видео)

Посмотрев данное видео вы узнаете три способа сварки нахлесточных соединений ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (TIG, GTAW). В дополнение к видео рекомендуем прочитать статью Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG).

Отличие сварки неплавящимся и плавящимся электродом

Даже при самом поверхностном ознакомлении с техникой сварки сразу замечаешь, что приспособлений и материалов, непосредственно участвующих в сварочном процессе, насчитывается большое количество.

Покрытые или неплавящиеся электроды для дуговой сварки относятся к категории таких изделий, востребованных при работе в защитной среде инертного газа при сваривании цветных металлов и их сплавов.

Особенности технологии

За счёт применения неплавящихся расходных материалов удаётся получить высококачественные сварные соединения, однако производительность операций с покрытыми электродами оставляет желать лучшего.

Они не в состоянии конкурировать с полуавтоматическими сварочными технологиями, при которых используются специальные плавящиеся электроды.

Таким образом, при изучении действующих методик обнаруживается, что используемый при дуговой сварке электрод может быть плавящимся и неплавящимся (покрытым). Рассмотрим каждую их этих разновидностей более основательно.

Достоинство технологии с неплавящимся электродом состоит в том, что можно сплавлять черный металл с заготовками, которые отличаются от него по структуре (включая изделия из высоколегированных и низкоуглеродистых сталей).

С учётом возможности работы с изделиями из цветных металлов этот метод успешно применяется также и при соединении разнородных по составу материалов.

Сварка с использованием неплавящихся электродов характеризуется двумя отличительными чертами. Одна из них заключается в использовании специальных веществ, покрывающих рабочие электроды (природного вольфрама, графита и другие).

Второй особенностью этой технологии является использование инертных газов, ограничивающих доступ кислорода к месту сварки и защищающих как сам электрод, так и сварочную ванну от окисления.

Разновидности и предназначение

При проведении сварки чаще всего применяются следующие виды неплавящегося электродного покрытия:

на основе угля;
чистое графитовое;
из вольфрама.

Независимо от покрытия электродов для ручной дуговой сварки все они относятся к одной категории, но при этом предназначаются для вполне конкретных целей.

Угольные

Так, угольные расходные материалы применяются при проведении воздушно-дуговой резки, а также востребованы при устранении дефектов, имеющихся на поверхности заготовок.

Сварка неплавящимися стержнями с угольным покрытием проводятся в режимах с токами не более 500-600 Ампер, которых хватает для соединения не очень массивных стальных конструкций, а также исправления поверхностных дефектов литых изделий.

При этом сваривание с их помощью может быть организовано как с присадочным материалом, подаваемым в зону формирования будущего шва, так и без него.

Графитовые

Чисто графитовые электроды чаще всего применяются при работе с цветными металлами (алюминием или медью), а также с их сплавами. Этот вид сварного материала в отличие от угольных образцов более экономичен и выгоден на практике.

К тому же такие неплавящиеся стержни обладают целым рядом достоинств, а именно: устойчивость к воздействию высоких температур, меньший износ и простая подготовка к работе (резке).

Особое распространение графитовые стержни получили при сварке проводов и других изделий из меди.

Вольфрамовые

Вольфрамовые неплавящиеся электроды неплавящегося типа относятся к разряду самого востребованного на производстве и в бытовых условиях расходного материала.

С их помощью удаётся обрабатывать в защитной среде аргона или других газов разнообразные марки металлов, включая алюминий.

Они изготавливаются в форме длинного покрытого прутка с диаметром от 1-го до 4-х миллиметров и очень тугоплавки. Температура плавления такого электрода намного превышает тот же показатель для рабочей дуги, вследствие чего он обладает универсальными свойствами и может применяться даже для сварки сложной в обработке нержавейки.

Вольфрамовые неплавящиеся электроды могут делать с добавлением тория, оксида лантана (лантанированные) или иттрия. Каждая из марок предназначена для определенного вида сварки.

Плавящийся вид

Ручная дуговая сварка с применением плавящегося электрода относится к разряду универсальных подходов, поскольку может проводиться практически в любых условиях.

Этот способ организации сварочного процесса позволяет оператору комфортно работать даже в самых труднодоступных местах. Однако наряду с указанными достоинствами этот метод имеет ряд существенных недостатков, проявляющихся в следующем:

небольшая глубина проплавления обрабатываемого металла;
низкая производительность процесса сварки, что объясняется малыми уровнями рабочих токов;
нестабильность ручной сварки, заметно уступающей автоматизированным приёмам сплавления.

Сущность данного способа обработки металлов состоит в использовании энергии электрической дуги, искусственно создаваемой между свариваемой заготовкой и электродом.

Под действием высоких температур металл в зоне сварки интенсивно плавится и образует так называемую «сварочную ванну». На завершающей стадии работ на месте расплава (после его остывания) должен получиться аккуратный шов.

По внешнему виду плавящийся электрод – это типовой металлический стержень с нанесённым на его поверхность покрытием определенной структуры и толщины.

Основные параметры, определяющие размеры так называемых «обмазанных» электродов, их разбивку по типам и предъявляемые к ним требования регламентируются действующими стандартами (ГОСТ 9467-75, в частности).

Согласно этим данным самый распространённый диаметр электродных стержней – в пределах от 3-х до 6-ти миллиметров. Указанный показатель определяется как толщина стержня, без учёта имеющегося рабочего покрытия.

Со снижением этой величины, а также при увеличении общей длины электрода изменяется и его проводимость, что естественно приводит к сильному нагреванию в процессе сварки.

В случае чрезмерного нагрева стержень быстро плавится (говорят, что она начинает «течь»). Одновременно с этим сгорают и входящие в состав покрытия органические компоненты, теряя свои защитные свойства.

Чем лучше варить

Для правильного выбора нужного метода желательно оценить каждый из них с точки зрения потребности в данных конкретных условиях. Для этого надо сравнить возможности разных электродов и определимся с наиболее оптимальным вариантом.

Прежде всего, необходимость сварки неплавящимися (или покрытыми) стержнями возникает лишь в тех случаях, когда предстоит работать с разнородными по структуре материалами. При этом характер сварных процедур (их подготовка и само сплавление) заметно усложняется и требует значительных усилий со стороны сварщика.

Таким образом, выбор операций с неплавящимся электродом целесообразен лишь как крайний случай, когда без него невозможно решение поставленной перед сварщиком задачи.

Во всех же остальных ситуациях вполне можно обходиться достаточно простыми и дешёвыми плавящимися электродами. Тем более что данный метод с течением времени постоянно совершенствуется и позволяет получить достаточно качественный сварной шов.

Технологии и оборудование для TIG сварки

TIG сварка – это процесс сплавления металлов в атмосфере инертного газа с помощью неплавящегося электрода (вольфрамового). Аббревиатура TIG означает вольфрам плюс инертный газ. В России известна под названием аргоновая сварка, хотя используется еще гелий или их смеси.

Оборудование

Сварочное оборудование TIG состоит из нескольких частей:

источника питания постоянного или переменного тока;
сварочной горелки с неплавящимся электродом;
баллонов с инертным газом с редукторами;
шлангов для его подачи к области сварки.

Электрод изготавливается из чистого вольфрама или его сплавов, имеет температуру плавления 3380 ⁰C. Это позволяет сваривать любые изделия из металла.

Он практически не плавится, периодически его конец требует заточки, что необходимо для получения качественного, тонкого шва. Представляет собой стержень с заточенным одним концом.

Электрод вставляется в цангу и закрепляется в горелке. Нерабочая часть вольфрамового стержня закрывается специальным колпаком, чтобы предотвратить его замыкание на массу во время производства работ.

Сварочная горелка TIG имеет кнопку подачи газа и напряжения. Головка заканчивается керамическим соплом, через который выглядывает заостренный кончик вольфрамового электрода. К ручке подсоединен газовый шланг.

Газ при нажатии кнопки выходит через сопло, предотвращая поступление воздуха окружающей атмосферы. Благодаря этому в сварочной ванне при TIG сварке отсутствует водород из атмосферы, а он, как известно, приводит к появлению пор в шве при кристаллизации остывающего изделия.

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.

Преимущества и недостатки

ТИГ сварка обеспечивает получение чистого без шлака, герметичного без пор сварного шва. Аргоновая сварка позволяет соединять практически все металлы и их сплавы, номенклатура свариваемых материалов больше, чем у любого другого вида сварки. Позволяет сваривать тонкостенные и толстостенные изделия.

TIG сварка обеспечивает лучший контроль над состоянием сварочной ванны. Неплавящийся электрод упрощает для сварщика поддержание одинаковой дуги на всей длине сварного шва, не нужно учитывать изменение длины электрода в случае использования обычной дуговой сварки.

В процессе работ отсутствуют искры и брызги. На шве нет шлака и нет задымления, как при использовании электродов с обмазкой. Все это позволяет получать высококачественные сварные соединения с достаточно высокой скоростью. Превосходит обычную дуговую сварку практически по всем параметрам.

К недостаткам TIG сварки можно отнести необходимость тщательной зачистки свариваемых поверхностей от масла, ржавчины, краски и прочего мусора. Иначе шов получится пористым с изъянами.

При ветреной погоде сварка под защитой из аргона затруднена, требуются дополнительные ограждающие щиты, происходит перерасход газа.

В труднодоступных местах затруднена работа из-за малого выхода сварочной иглы и колпачка. Приходится увеличивать вылет острия прутка, что приводит к его перегреву. Надо устанавливать маленький колпачок, что требует обрезания вольфрамового электрода.

Выбор и заточка вольфрамовых прутков

Электроды для TIG сварки состоят на 97-99,5% из вольфрама. Разнообразные добавки улучшают сваривание в специфических условиях.

Прутки из вольфрама имеют чистоту 99,5%. Имеют маркировку WP и высокую энергию выхода электронов, поэтому труднее осуществляется розжиг и поддержание дуги по сравнению с электродами, имеющими легирующие добавки.

Применяются при работе с переменным током. Повышенная температура на конце сварочной иглы по сравнению с другими типами электродов приводит к быстрому износу.

Электроды марки WT-20 имеют добавку оксида тория с повышенной радиоактивностью, поэтому в последнее время от него стали отказываться. Наиболее опасен такой электрод во время заточки, когда в виде пыли попадает в легкие. Для сварщиков он практически безопасен, работает на постоянном токе.

Прутки WC-20 для TIG сварки дополнены оксидом церия. Работают на постоянном токе при его малых уровнях. Дуга легко зажигается, используется при сваривании мелких деталей.

Электроды WL-20 с оксидом лантана меньше всего нагреваются, имеют самый большой срок службы.

Вольфрамовые стержни с оксидом циркония WZ-8 работают только с переменным током, дуга более стабильна, чем у WP.

Стержни c оксидом иттрия WY-20 стойки к большим токам. Применяются для сваривания особенно важных соединений постоянным током.

От заточки прутка зависит и качество сварного шва. При использовании постоянного тока применяется конусовидная заточка с плоской оконечностью. Если применяется переменный ток, то кончик прутка должен быть округлым.

Со временем электроды меняют форму и требуют новой заточки. При постоянном токе применяется заточка конусом с плоским концом. При переменном – округлый кончик. Даже царапины, образующиеся во время заточки, влияют на качество соединения при TIG сварке. Поэтому желательно полировать конус прутка.

Высота конуса влияет на глубину проварки и ширину шва. Длина заточки больше, ширина шва меньше. При маленькой заточке меньше глубина проварки. Оптимальной заточкой считается 2,0-2,5 диаметра стержня.

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.

Ошибки

Быстрый расход вольфрамового прутка происходит по причине большого тока или недостаточности инертного газа при TIG сварке. Сварочный стержень окисляется в промежутках между свариванием из-за преждевременного выключения инертного газа. Он должен интенсивно идти 10-15 с после того, как погасла дуга.

Сварочный стержень может менять цвет из-за низкой скорости подачи защитного газа. Некачественный шов возникает при попадании в зону сварки паров воды. Часто это связано с неплотным соединением шлангов.

Виды неплавящихся электродов для сварки в среде аргона

Аргон – это абсолютно инертный газ, не вступающий во взаимодействия даже при высоких температурах. Отсутствие способности реагировать с любыми веществами нашло применение в сварочном деле.

Термическое соединение металлов в атмосфере аргона исключает образование оксидов, их внедрение в структуру шва, увеличивает сродство атомов из свариваемых деталей. Для аргонодуговой сварки зачастую применяют неплавящиеся электроды.

Плюсы процесса

Аргонодуговой метод сварки с неплавящимися электродами незаменим при работе со многими сплавами вследствие очевидных преимуществ. Аргоновое окружение рабочей зоны гарантирует образование качественного шва без включения инородных примесей.

Оборудование позволяет поддерживать сварочную дугу в аргоне при маленькой силе тока, всего в несколько ампер, и очень больших значениях силы тока, до нескольких сотен ампер.

Функции неплавящегося электрода сводятся к созданию электрического разряда. Присадка используется отдельно, что упрощает управление процессом. Рабочая ванна и дуга хорошо просматриваются.

Отсутствие необходимости во флюсе при аргонодуговой сварке уменьшает или исключает образование дыма. Не происходит разбрызгивания, поэтому шов получается ровный и красивый.

Ручная и автоматизированная работа

Для достижения положительного результата следует ответственно выбирать электроды для аргонодуговой сварки. Применяют стандартные электроды, как претерпевающие плавление, так и остающиеся в твердом состоянии. Неплавящиеся изделия делают из вольфрама – металла, известного своей тугоплавкостью.

Вольфрамовый неплавящийся стержень под действием импульса инициирует розжиг дуги, обеспечивает ее стабильность. Стимулирует розжиг высокочастотный высоковольтный импульс от осциллятора.

В результате инертная среда ионизируется, и после включения сварочного тока дуга возгорается. При аргонодуговой сварке переменным током, осциллятор после розжига выполняет функцию стабилизатора. В момент изменений полярности он подает импульсы для поддержания стабильной дуги.

В образовании шва неплавящийся электрод не принимает участия. При необходимости для этого используют присадочные проволоки.

Существует следующие основные виды сварки в среде аргона:

технология, приводящаяся полностью вручную (обозначается аббревиатурой TIG);
процесс с автоматической подачей расходного материала (сокращенно называется MIG, на немецком языке WIG).

Отечественные производители для обозначения электродной продукции используют ГОСТ. В международной практике применяются английский сокращения.

Добавки к вольфраму

Буквосочетанием ЭВЧ маркируют неплавящиеся электроды из чистого вольфрама. Их международное обозначение – WP. Они отмечены полосками зеленого цвета. WP продукция абсолютно безвредна в применении, но плохо инициирует розжиг и переносит токи большой силы; имеет небольшой срок эксплуатации.

Электродами из чистого вольфрама выполняют соединения встык при одном или нескольких проходах. С помощью аргонодуговой сварки на переменном токе варят алюминий, сплавы никеля, бронзы, магния.

Вольфрамовые стержни с добавкой оксида лантана, применяющиеся при аргонодуговой сварке, имеют отечественное обозначение – ЭВЛ, международное – WL.

Массовая доля оксида лантана варьируется в интервале от 1,1 % до 1,4 %. Для удобства визуального определения на них имеется цветная полоска. Самые популярные неплавящиеся электроды имеют следующую цветовую маркировку: с содержанием добавки 1,5 % — золотистое окончание; 2 % — обычный синий цвет.

Вся серия неплавящихся электродов WL безвредна для сварщика, удовлетворительно разжигает дугу, хорошо выдерживает любую силу тока, длительно эксплуатируется.

Неплавящиеся электроды с оксидами иттрия маркируют аббревиатурой ЭВИ или WY. Они имеют темно-синий наконечник. Допустимая концентрация оксида иттрия укладывается в диапазон от 1,5 % до 3,5 %. Электроды хорошо выдерживают все значения силы тока, рекомендуются для изготовления особенно важных изделий.

Неплавящиеся электроды с добавкой оксида тория обозначена как ЭВТ или WT. Содержание добавки может изменяться в промежутке от 1 % до 3 %. Электроды отмечены такими цветными полосами: при концентрации оксида 1 % — желтая окраска; 2 % — красная; 3 % — фиолетовая; 4 % — оранжевая.

Серия WT требует особых условий для обеспечения безопасности, хорошо разжигает дугу при аргонодуговой сварке, переносит все значения силы тока; пригодна для долгого пользования.

Электроды с оксидом церия в количестве 2 % обозначаются WС, имеют серую полоску. Продукция универсальна, предназначена для аргонодуговой сварки постоянным током прямой полярности любой силы.

Режимы работы

Для каждого вида неплавящегося электрода рекомендуют определенные режимы аргонодуговой сварки. При постоянном токе (процесс обозначается TIG-DC) применяют продукцию WY и WT.

Для работы с переменным током (аргонодуговая сварка TIG-AC) выбирают изделия WP. Универсальной возможностью использования характеризуются стержни с маркировкой WL.

Ручная аргонодуговая сварка может проводиться неплавящимся электродом при двух вариантах полярности тока. Процесс при обратной полярности имеет отличительные характеристики.

Тепловая энергия интенсивно (более 50 %) поступает в электрод и в значительно меньшей мере в свариваемые детали. Поэтому рекомендуется применять неплавящийся стержень большего диаметра, «с запасом». Это предотвратит перегрев и преждевременное разрушение вольфрама.

При обратной полярности зона расплавления металла распространяется в большей мере в ширину, меньшей – в глубину. Качество сплавления деталей при этом улучшается за счет катодной очистки. Под действием потока положительно заряженных частиц оксиды, нитриды на поверхности деталей разрушаются.

При схеме подключения с прямой полярностью большое количество тепловой энергии подается в изделие, меньшее – на неплавящийся электрод. Например, при силе тока 600 А доля тепловой энергии, передаваемой изделию, составляет 40-85 %; потери на нагревание стержня равны 4-5 %, а рассеивание энергии в пространство от дуги достигает 7-30 %.

Расплавленная рабочая зона получается не очень широкой, но глубокой. При прямой полярности аргонодуговым методом сваривают все стальные сплавы, изделия из титана, многих других сплавов, кроме алюминиевой продукции.

Алюминиевые и магниевые сплавы обычно варят при переменном токе, что способствует разрушению оксидной пленки на поверхности. Загрязнения разрушаются в момент, когда неплавящийся электрод является катодом.

Важность заточки

Для обеспечения успеха перед сваркой электроды, используемые для аргонной сварки, нужно заточить. Угол может принимать значения от 20 ° до 90 °.

При работе с постоянным током угол стержня должен быть острым. Тогда дуга будет сконцентрирована на сварочной ванне, имеющей небольшую площадь.

Если заточку выполнить неправильно, диаметр стержня будет большим, соответственно излишним станет размер дуги. В результате уменьшится вложение тепловой энергии в требуемую зону расплава.

Перед работой с переменным током электродный стержень также следует затачивать. Окончание должно получиться притупленным.

Исходный диаметр электродов варьируется от 0,5 мм до 10 мм. Длина самых востребованных неплавящихся изделий для аргонодуговой сварки равна 175 мм. Выпускают также электроды со следующими значениями длины: 50 мм, 75 мм, 150 мм. Ассортимент позволяет легко найти требуемое изделие.

Возможности

Аргонодуговая сварка неплавящимися стержнями позволяет делать стыковые, угловые, нахлесточные швы любого пространственного положения. Кромки под соединения выполняются в виде различных форм, в зависимости от толщины деталей, возможности работы с одной или двух сторон. При сваривании стали толщиной до 4 мм и алюминия до 6 мм подготовительные скосы на концах деталей можно не делать.

Если шов должен быть вертикальным, то детали толщиной до 5 мм варят сверху вниз, а более толстые наоборот – снизу вверх. При этом делать сварку следует с двух сторон. Так можно соединять алюминиевые детали толщиной до 16 мм.

Строго горизонтальные и потолочные швы варить несколько сложнее. Расплав может попадать за пределы ванны. Если в таких соединениях есть острая необходимость, то делают разделку кромок за несколько проходов.

При аргонодуговой сварке в корневых зонах шва, чтобы исключить попадание воздуха с обратной стороны, применяют специальные подкладки, подушки. Если варят трубы в закрытом объеме, то газом наполняют полость.

Вылет неплавящегося электрода при обычной сварке не должен быть больше 3-5 мм. Если шов угловой или стыковой с глубокой кромкой вылет составляет 5-7 мм.

Длину дуги поддерживают в пределах от 1,5 мм до 3 мм. Поток газа запускают за 15-20 с до розжига дуги, и прекращают по истечении 5-10 с после завершения сварки.

Важный момент – необходимость проводить контроль состава воздуха в помещении для аргоновой сварки. Концентрация кислорода не должна быть меньше 19 %.

Инертный газ может накапливаться в атмосфере, концентрироваться внизу, вызывать кислородное голодание у сварщика. Поэтому рабочее место нужно хорошо проветривать, состав воздуха контролировать.

Читайте также: