Что такое аргонодуговая сварка

Сварка с применением аргона или сварка ТИГ (TIG) - популярный вид сварки для работы как с менее требовательными к условиям, так и со сложными металлами. В этой статье подробно расскажем про то, что такое аргонодуговая сварка, об особенностях сварочного оборудования и мифах, существующих вокруг этого метода обработки металлов.

История появления ТИГ-сварки

Изучением дуговой сварки начали заниматься в 19-ом веке российские ученые-физики Николай Славянов и Василий Петров после того, как Николаем Бенардосом была запатентована дуговая сварка “Электрогефест”. К концу века американец Чарльз Коффин начал использовать для дуговой сварки инертные газы, что значительно расширило возможности применения метода. Но сварка “капризных” магния и алюминия была пока недоступна.

Это стало возможным в 40-х годах 20-ого века благодаря исследованиям Рассела Мередита и Нортропа Эйкрафта, которые позволили производить сварку алюминия и магния на постоянном токе. Такой прорыв сделал возможным вывести на новый уровень авиастроение и запустить в космос ракеты.

Патент на первый сварочный аппарат Н. Бенардоса

Мифы о TIG-сварке

Возникновение, совершенствование и внедрение TIG-метода породило немало мифов относительно безопасности и простоты использования. Расскажем о самых распространенных из них.

1. Аргоновую сварку вольфрамовым электродом сложно использовать. У тех, кто не полностью представлял, что это такое - аргонодуговая сварка, были сомнения, что освоить этот метод нетрудно.

   У знатоков сварки MMA и MAG, которые на вид казались проще, ТИГ-сварка вызвала недоумение из-за большого количества регуляторов на устройствах. Считалось, что пользоваться таким аппаратом может только опытный мастер.

   На самом деле сварка TIG достаточно универсальна, и для ее выполнения нужно взять под особый контроль изучение следующих моментов:

• Выбор подходящего инертного газа;
• Настройка нужного сварочного тока и параметров сварки;
• Подбор соответствующего металлу присадочного прутка и электрода нужной толщины.

1. Аргон пагубно влияет на оператора. Аргон содержится во вдыхаемом человеком воздухе, но в меньшей концентрации, чем кислород и азот. Он создает благоприятную среду для сварки, поскольку хорошо препятствует окислению.

Однако переизбыток его в рабочем помещении будет вреден для человека. Поэтому при работе с аргоном рекомендуется устанавливать вытяжные устройства, пользоваться противогазами (при длительном изготовлении потолочных швов) и чаще проветривать рабочее помещение.

2. Сварка вольфрамовым электродом негативно сказывается на здоровье мужчины. Такой миф появился по причине того, что при заточке электрода используется оксид тория, отличающийся радиоактивностью. Но уровень ее достаточно низкий, чтобы как-то навредить человеку. Чтобы обезопасить себя, оператору достаточно не хранить большое количество электродов из вольфрама в мастерской, пользоваться респиратором и чаще проветривать помещение.

Факты о сварочных инверторах

От мифов о том, что такое аргонодуговая сварка TIG, перейдем к фактам:

• Для работы важна целостность газопроводящих путей. Это важно не только для качества сварного шва, но и для здоровья оператора и всех работающих в помещении со сваркой людей.
• Вольфрамовый электрод был разработан на основе вольфрамовой нити. Эксперименты американского ученого Ленгмюра в 20-е годы прошлого века позволили установить, что электропроводность вольфрамовой нити выше, чем у аналогов. Поэтому для электродов была взята именно вольфрамовая основа.
• Для сохранности аппарата за ним необходимо ухаживать. Как и на любом оборудовании на аппарате для сварки ТИГ во время работы скапливается пыль. Удалить ее можно продувкой с помощью компрессора.
• Аппараты для сварки TIG имеют больше необходимых для работы настроек. Именно эта особенность позволяет использовать его для работы с разными материалами, толщиной электродов, постоянным и переменным током.

Что такое аргоновая сварка

Аргоновой сваркой называют работу со сварочным током в защитной среде инертного газа (аргона). Что это - аргонодуговая сварка, понять несложно, если получше узнать о том, как проходит процесс соединения металлических заготовок.

Для сварки в этом случае используются вольфрамовые электроды. Из-за их тугоплавкости (плавятся лишь при температуре от 4000 градусов) аппарат с использованием таких электродов может обрабатывать любые материалы.

Электрод вставляется в цангу горелки, а его нерабочая часть закрывается колпаком.

Когда электрод разжигается, образуется дуга, которая плавит нужные зоны заготовок и позволяет их состыковать.

Чтобы в процессе работы поддерживалось стабильное горение, по соплу горелки в сварочную ванну поступает аргон. Аргон весит больше кислорода, поэтому создает барьер, который препятствует попаданию кислорода из воздуха. Если защитной среды не будет, шов получается пористым.

Бывает так, что между свариваемыми поверхностями есть зазор, или для изделия нужен прочный шов. В этом случае применяют присадочную проволоку. Ее подбирают в зависимости от металла и ширины зазора.

Режимы аргоновой сварки

Когда возник вопрос, чем варить и как варить при сварке вольфрамовым электродом, для удобства работы в любых условиях появились аппараты с разными режимами сварки. На сегодняшний день оборудование позволяет работать в трех режимах:

• Автоматическом. Здесь за весь процесс прохождения сварки и подачи проволоки отвечает аппарат. Оператору необходимо лишь выполнить настройку.
• Ручном. Здесь всем процессом управляет оператор. Если в других способах могут использоваться электроды с покрытием, то в ручном способе для защиты нужно использовать только газовую среду.
• Полуавтоматическом. Сочетает в себе первые два вида сварки.

Что нужно для сварки аргоном

Что это - аргонодуговая сварка TIG, мы рассмотрели. Теперь стоит уточнить, какие нюансы важны для качественного и безопасного выполнения работы.

Все, что нужно для сварки TIG, обозначим далее.

Правильная горелка

Горелка - одна из наиболее значимых деталей сварочного аппарата. Именно через горелку осуществляется подача электрода и его поджиг, а также распределение инертного газа. Электрод закрепляется в цанге, а газ подается через сопло.

Для работы сварщик подбирает подходящую по управлению горелку. На ней располагается кнопка подачи газа и включения/отключения подачи тока, а некоторые модели оснащены возможностью изменения режимов сварки-ТИГ. Желательно, чтобы электрод плотно сидел в цанге, для этого стоит выбрать принадлежность с плотным креплением.

Также важен и размер горелки, благодаря этой характеристике можно подобрать оборудование под разные виды металла и обеспечить нужную степень ее охлаждения во время работы. Обычно более крупные горелки имеют воздушное охлаждение, а малые оснащаются водяным. Второй вариант обычно приобретают для работы на высоких токах.

Подключаем защитный газ

Среда инертного газа очень важна для сварки неплавящимся электродом. Что это, и в каких пропорциях может подаваться газ?

Для качественного шва необходимо, чтобы сварная ванна была максимально изолирована от воздействия кислорода. Попадание оксида приводит к окислительному процессу и формированию пористого непрочного шва.

Чтобы избежать окислительного процесса при сварке, используются газы более тяжелые, чем кислород. Обычно это аргон и гелий. Подаваемый через сопло горелки газ создает барьер вокруг зоны сварки, тем самым защищая от попадания кислорода.

Также при сварке в среде защитного газа могут дополнительно использоваться газы с восстановительной способностью. Они смешиваются и подаются вместе с основным инертным веществом. В качестве восстанавливающих газов используются водород и азот. Они смешиваются с защитным газом в пропорции, необходимой для обработки каждого конкретного металла.

Средства индивидуальной защиты сварщика

Что надо для аргонодуговой сварки? Помимо правильного комплекта для работы с аппаратом также нужно позаботиться о безопасности оператора. Для этого на рынке представлены средства индивидуальной защиты.

Они призваны защитить сварщика от яркого света искр и их попадания на одежду. Поскольку искры имеют большой риск воспламенения материалов, оператору требуется закрыть не только лицо и руки, но и все тело.

1. Маски. Для защиты лица, глаз и органов дыхания применяются щитки и маски. Выделяют маски с пассивным и активным стеклом. Изменить затемнение маски с пассивным стеклом невозможно, чтобы улучшить видимость при “отдыхе”, маску придется снять или приподнять.

Активные маски позволяют оператору самому настраивать затемнение в зависимости от условий работы. Среди них выделяют маски с ручной настройкой и маски-хамелеоны, которые сами реагируют на освещение. Они способны затемнить стекло или убрать затемнение совсем, что делает удобным обзор детали.

1. Перчатки. Для безопасной работы с аппаратом и подачи проволоки используют перчатки или краги. Сварочные краги чаще всего изготавливаются из брезента, флиса, войлока, силикона, спилка. Обычно модели комбинированные и имеют подкладку. Самые популярные и надежные - войлочные и спилковые.
2. Одежда. Костюм сварщика изготавливается из трудновоспламеняемых материалов. В ГОСТе утверждены стандарты, по которым сварщикам нужно носить прикрывающие брюки куртки (не менее, чем на 20 см) с закрытой и частой застежкой.

Для работы на полу можно также приобрести наколенники, а для дорожных работ - яркие жилеты.

Правила безопасности

Условия для сварки TIG требуют строгого соблюдения правил электробезопасности.

• Нельзя устанавливать газовый баллон ближе 5 м до зоны распространения искр;
• Чтобы избежать утечки газа, необходимо проверить целостность шлангов, опломбировку манометров, исправность редуктора и резьбовых соединений перед запуском аппарата;
• Перед работой стоит проверить заземление аппарата и изоляцию фиксатора электрода;
• Одежда и защитная экипировка должны быть в целом состоянии, на них не должно быть следов жидкости.

Оборудование для работы с аргоном

Чтобы без проблем работать с аргоновой сваркой, нужно иметь аппарат. К ним относятся функциональные инверторы-TIG и выпрямители (профессиональные преобразователи переменного тока).

Сварочный инвертор стоит выбирать, исходя из целей сварки. От этого будет зависеть:

1. Возможность работы на постоянном и переменном токе;
2. Напряжение сетевого источника;
3. Наличие специальных режимов для стали;
4. Опция изменения полярности;
5. Наличие охлаждения;
6. Возможность обработки толстого слоя материала;
7. Наличие дисплея для удобства контроля настроек;
8. Возможность изменения баланса полярности;
9. Плавное прекращение подачи дуги;
10. Бесконтактный поджиг дуги.

Также нужно обеспечить наличие:

• Редуктора;
• Горелки
• Источника напряжения (сети);
• Осциллятора;
• Баллона с инертным защитным газом;
• Соединительных кабелей;
• Вольфрамовых электродов;
• Проволоки.

Как правильно варить аргоном

Из чего состоит процесс сварки аргоном:

1. Подготовка оборудования. На этом этапе нужно настроить инвертор, подключить горелку, настроить газовый баллон, накрутить редуктор. Также следует заточить электроды.

Электроды затачиваются вдоль с помощью наждачного мелкозернистого круга. Для работы на постоянном токе требуется конусообразная заточка, для применения на переменном токе - сферическая. Затачивание производится также по силе тока: 10-20 градусов для малого, 20-30 для среднего, 60-120 для больших значений.

1. Очистка поверхности для сваривания. Наличие мусора и стружки может негативно сказаться на качестве шва, поэтому сначала поверхность очищают от механического мусора, потом снимают химические загрязнение. В последнюю очередь поверхность обезжиривают.
2. Подача защитного газа. Очень важно подавать защитный газ перед запуском горелки, это позволяет сразу создать защитный барьер.Отключать газ также не следует торопиться, лучше сделать это не ранее, чем через 10 секунд после погасания дуги.
3. Запуск горелки и розжиг дуги.
4. Установка движения дуги и подачи проволоки. Горелку желательно держать в левой руке, а проволоку подавать под углом в 90 градусов к горелке.
5. Изготовление шва.

Немаловажно при подготовке к сварке TIG правильно собрать инвертор. Вот из каких этапов состоит сборка инвертора:

1. Подключение осциллятора;
2. Прикрепление провода массы к плюсовой клемме;
3. Прикрепление к минусовой клемме провода от горелки;
4. Крепление горелки к газовому рукаву;
5. Подготовка баллона и соединение с газовым рукавом;
6. Подключение аппарата к сети.

Чтобы провести процесс TIG-сварки правильно и получить отличный результат стоит избегать следующих ошибок:

Когда оборудование собрано и готово к работе, а возможные недочеты предупреждены, можно переходить к сварке. Что варят аргонодуговой сваркой расскажем в следующем разделе.

Какие металлы варят аргоном

Метод сварки неплавящимся электродом TIG популярен своей универсальностью. На постоянном токе с его помощью можно сваривать латунь, медь, бронзу, черные металлы, сталь (нержавеющую, конструкционную и углеродистую), титан, никель, разные сплавы.

Использование переменного тока позволило использовать метод для сварки металлов, склонных к образованию оксидной пленки - алюминия и магния.

Применение аргонодуговой сварки

С металлами, которые можно обрабатывать с помощью сварочного инвертора ТИГ, мы разобрались. А для чего применяется сварка TIG?

Изначально она широко применялась в строении самолетов и космических шаттлов, но потом нашла применение и в других сферах:

• Строении техники и оборудования;
• Химической и нефтяной промышленности;
• Бурильной промышленности;
• Изготовлении металлоконструкций;
• Пищевой промышленности;
• Сборке трубопроводов;
• Производстве медтехники;
• Производстве инструмента и техники.

Использование переменного и постоянного тока

Людям, интересующимся сваркой, известно, что электроды бывают плавящимися и неплавящимися. В плавящихся электродах горение дуги появляется при контакте электрода с металлом. Но для неплавящихся электродов такого импульса недостаточно. Так что такое аргонодуговая сварка неплавящимся электродом из вольфрама?

Чтобы осуществлять сварку с помощью вольфрамового электрода применяется осциллятор - устройство, способное поддержать стабильное горение дуги благодаря высокому напряжению. Именно благодаря осциллятору становится возможной работа на постоянном (DC) и переменном (AC) токах.

Работа с постоянным током

Сварка постоянным током осуществляется за счет настройки прямой полярности. Минусовые токи идут к электроду, а плюсовые - к свариваемому металлу. Постоянным током можно обрабатывать большинство известных металлов. Сварка на постоянном токе позволяет быстро получать неширокий шов большой глубины. Этот режим идеален для обработки изделий из нержавейки и легированной стали.

Использование переменного тока

Сварка переменным током - вид сварки с автоматической сменой полярности. Предполагает использование осциллятора как основного элемента розжига дуги. Такой способ дает меньше шансов на образование оксидной пленки, поэтому успешно применяется при сварке алюминия.

Преимущества и недостатки TIG-сварки

Итак, мы рассказали, что такое сварка ТИГ, для чего используется сварка вольфрамовым электродом, что можно варить аргонодуговой сваркой. В заключение отметим главные плюсы и минусы метода.

Преимущества:

• Способ универсален для большинства металлов, заготовок, отличающихся по толщине и форме;
• Газ защищает от окисления шов. Благодаря этому шов получается не пористым, не разрушается и выглядит эстетично;
• При правильном применении технологии во время ТИГ-сварки образуется минимум брызг и искр;
• Не вызывает сильной деформации металла;
• Никакой обработки шва после сварки не требуется;
• При сварке не выделяется большого количества вредных газов, поэтому метод считается экологичным;
• Овладеть ТИГ-сваркой можно за несколько уроков и начать работу даже с небольшим опытом.

Недостатки:

• Нужна тщательная предварительная очистка заготовок;
• В помещении или на площадке, где проводятся работы, не должно быть сильного сквозняка. Его наличие приведет к уничтожению слоя защитного газа;
• Стоит внимательно относиться к равномерности хода дуги, в противном случае могут получиться ненужные отметины;
• Набор оборудования для сварки стоит недешево;
• Нужно дополнительно укоротить электрод, если предстоит работа в труднодоступном месте;
• Необходим контроль угла наклона горелки относительно поверхности.