1

Дугове зварювання

в середовищі інертного газу з неплавким вольфрамовим електродом (TIG або GTAW - газова дугове зварювання вольфрамовим електродом) - це процес, у якому тепло, необхідне для зварювання, подається електричної дугою, яка підтримується між неплавким електродом і оброблюваною деталлю. Електрод, який використовується як провідник струму, складається з вольфраму або вольфрамових сплавів. Зона зварювання, розплавлений метал і не плавиться стійкі до атмосферних впливів завдяки інертному газу, який подається пальником. Зварювання ТІГ здійснюється з додаванням зварювального матеріалу (зварювального дроту) або плавкою основного матеріалу з допомогою теплового ефекту, виробленого електричною дугою.

1. Джерело живлення


Призначення джерела живлення - живлення електричної дуги, яка створюється між основним матеріалом і вольфрамовим електродом, завдяки подачі струму, достатнього для підпалу дуги. Усередині джерела живлення зазвичай присутній пристрій, що регулює зварювальний струм, механічне (магнітний шунт) або електронне (тиристор або інверторна система). Розрізняють два типи джерел живлення:

а) джерело живлення змінного струму

Вихідний струм / напруга з джерела живлення приймає форму квадратної хвилі, яка змінює полярність через регулярні інтервали часу з частотою від 20 до 200 Герц або більше, в залежності від типу джерела живлення. Це досягається за допомогою одного або двох пристроїв, призначення яких - перетворення струму / напруги синусоїдальної хвилі з розподільної мережі у відповідний змінний зварювальний струм / напруга.

б) джерела живлення постійного струму

Вихідний струм джерела живлення має форму безперервної хвилі, яка досягається за допомогою пристроїв, здатних перетворювати струм / напруга із змінного в постійний. Якщо зварювальний ланцюг складається з джерела живлення постійного струму, то вона може бути далі класифікована відповідно до методу підключення полюсів джерела живлення до зварюваного матеріалу або з видом зварювального струму:
    • Постійний струм з з'єднанням прямої полярності
У випадку з з'єднанням з прямою полярністю, пальник і її кабель під'єднуються до негативного полюса, а зварювальний матеріал до позитивного полюса джерела живлення; в цьому випадку електрони течуть від електроду до деталі, викликаючи плавку.
Це найбільш часто використовуваний тип струму при зварюванні TIG. Він забезпечує гарну зварюваність майже всіх видів металів, що піддаються зварюванню, і сплавів, за винятком алюмінію. Постійний струм з прямою полярністю створює вузьку глибоку зварювальну ванну, а також забезпечує краще проникнення, ніж у випадку з зворотньою полярністю.
    • Постійний струм з з'єднанням зворотної полярності
У цьому випадку пальник з кабелем приєднується до позитивного полюса, а деталь - до негативного полюса джерела живлення. Цей тип харчування використовується рідко, оскільки він виробляє дрібну зварювальну ванну і погане проникнення. Зворотна полярність сама по собі викликає надмірний перегрів електрода, і щоб запобігти електрод від загоряння, потрібно використовувати слабкі струми. У цьому причина обмеженого використання цього типу з'єднання.
Існує ще одна група джерел живлення, відомих як джерела живлення постійного струму незалежно від типу з'єднання та званих модульованими або імпульсними джерелами постійного струму. Модульований джерело струму - це джерело живлення постійного струму, оснащений спеціальними пристроями для зміни сили зварювального струму. Модульований або імпульсний струм досягається шляхом накладення на постійний основний струм наступній компоненти, звичайно квадратної хвилі, для отримання ефекту періодичної пульсації дуги. При такій системі виходить зварювальний шов, що складається з безперервного накладення точкових зварок, які послідовно утворюють єдиний шов. Цей метод типовий для зварювання тонких матеріалів, коли необхідно контролювати кількість тепла для запобігання перфорації деталі без зменшення проникності зварювання.

2. Пальник зі зв'язкою проводів


Пальник для ТІГ-зварювання - це інструмент, який включає в себе вольфрамовий електрод і під'єднується до пучка проводів, які в свою чергу під'єднані до джерела живлення. Її призначення - подавати електроенергію та створювати газову захист. У залежності від типу використання, пальники можуть охолоджуватися природним чином через газову захист, якщо потрібне використання слабких струмів, або за допомогою системи водяного охолодження, коли використовується сильний струм (200-500А) і часта зварювання.

3. Зварювальний дріт


Товщина матеріалу, тип з'єднання і бажані характеристики зварювання впливають на визначають необхідність застосування металевого зварювального матеріалу і його додати до зварювальну ванну. Додавання металевого зварювального матеріалу при ручному зварюванні досягається введенням дроту в зону дуги з боку зварювальної ванни. Використовуваний метал часто такий же, як і основний, і часто включає обмежену кількість розкислювача або інших компонентів для поліпшення властивостей області плавки.

4. Газовий балон з редуктором


Газовий балон з редуктором складається з:
    • Балона із захисним газом / ами
    • Манометра, що показує кількість газу в балоні
    • Регулятора газу
    • Електромагнітного клапана (якщо пальник оснащена кнопкою і контролюється
       нею, відкриваючи і закриваючи потік газу відповідно до потреб зварювальника).

5. Затискач з заземлюючим кабелем


Затискач з заземлюючим кабелем використовується для створення електричного з'єднання між джерелом живлення і основним матеріалом. Перетин і довжина кабелю залежать від максимального струму (в амперах) зварювального джерела живлення.

6. Система водяного охолодження


Система водяного охолодження - це пристрій, що використовується для охолодження пальника, щоб запобігти надмірний перегрів, у разі застосування сильних зварювальних струмів. За допомогою насоса цей апарат безперервно подає воду, яка циркулює в межах пальника і контролює перегрів за допомогою системи охолодження.
Основне призначення газового захисту - витіснення повітря з області зварювальної ванни, електрода і кінця зварювального дроту (якщо вона використовується) для запобігання ризику забруднення шкідливими речовинами у навколишньому повітрі. Фізичні і хімічні властивості газового захисту можуть по-різному впливати на зварювання, в залежності від типу металу. Гази використовувані для захисту при зварюванні TIG - це аргон, гелій, аргонно-гелієві або аргонно-водневі суміші. Дуже важливо, щоб гази були якомога більш чистими, оскільки навіть незначний відсоток домішок може вплинути на якість зварювання і зробити його неприйнятним. Під час зварювання з використанням аргоновому газового захисту дуга досить стабільна, але зварювальна ванна більш холодна, тому цей газ більше підходить для зварювання тонких матеріалів.

Аргон

широко застосовується, оскільки він набагато дешевше гелію; це основний фактор вибору газового захисту.
Дуга з гелієвою захистом виробляє більше тепла, ніж з аргоновому; таким чином його використання рекомендовано при зварюванні матеріалів з високою теплопровідністю, дозволяючи в цьому випадку підвищити якість і швидкість зварювання. Оскільки гелій легший за повітря, його витрати для забезпечення достатнього захисту зварювальної ванни вище, ніж аргону.
Суміші аргону і гелію використовуються для забезпечення газового захисту з проміжними характеристиками.
Плавляться електроди
На ринку представлені різні види плавиться:
    • З чистого вольфраму
Вони використовуються зі слабкими струмами і змінним струмом, оскільки в цьому випадку дуга більш стабільна. За ціною ці електроди самі економічні.
    • Торій-вольфрамові електроди
Вони витримують сильні струми. Дуга легко підпалюється і залишається досить стабільною. Ці електроди рекомендуються для зварювання стали постійним струмом з прямою полярністю.
    • Цирконій-вольфрамові електроди
Вони іспользуюстя для ручного зварювання алюмінію, магнію та його сплавів з середньо-низькою силою струму.
    • Церієвої електроди
Вони відрізняються високим виділенням електронів і дають гарне проникнення із задовільною зносостійкістю.
Системи запалювання дуги:
    • HF високочастотний підпал
Підготовчий розряд поставляється високочастотним генератором, який накладає високовольтний імпульс на зварювальне напруга, потужність цього пристрою мінімальна, але в той же час достатня для запалювання електричної дуги на відстані. Високовольтний підпал вимагає використання особливої зварювального пальника, оснащеної кнопкою контролю підпалу.
    • Підпал пілотної дугою
У цьому випадку дуга підпалюється між вольфрамовим електродом і допоміжним електродом, який може представляти із себе кільце, прикріплене до сопла пальника. Пілотна дуга підпалюється високочастотної іскрою, яка входить в ланцюг запалювання пілотної дуги. Після підпалу допоміжне запалювання відключається, оскільки основна дуга запалюється мимовільно простим розрядом вольфрамового електрода, який стає розпеченим в іонізірованой газовій атмосфері. Такий тип підпалу в основному використовується в автоматизованих пристроях.
    • Підпал LIFT (плавний підпал дуги з підйомом)
Досягається за допомогою пристрою, який подає слабкий струм (щоб не пошкодити кінець вольфрамового електрода), коли електрод входить у контакт зі зварюваних матеріалом. Коли електрод відривається від деталі, створюється іскра, яка змушує дугу спалахувати; потім джерело живлення збільшує зварювальний струм до досягнення встановлених значень. Оскільки високі частоти не використовуються, підпал з підйомом не створює електромагнітних завад, а проте, контакт, установлюваний між кінчиком електрода і основним матеріалом, забруднює зварювальну ванну.
    • Підпал царапанням / чирканням / дотиком
Цей підпал здійснюється шляхом проведення по деталі, що зварюється вольфрамовим електродом, що змушує дугу спалахувати. Контакт між електродом і зварюється деталлю призводить до появи включень вольфраму на початку шва, що знижує якість зварювання.

Матеріали, що зварені TIG


Ця процедура в основному використовується для зварювання нержавіючої сталі, алюмінію і його сплавів, нікелю, міді, титану та їх сплавів.
Нержавіюча сталь зварюється постійним струмом з електродом негативної полярності. Можна зварювати матеріали завтовшки до 2.5мм без додавання зварювального матеріалу; більш товсті вимагають скошування країв і використання зварювального дроту, матеріал якої повинен підходити для якості зварюваної нержавіючої сталі.
Перед продовженням зварювання рекомендується провести очищення щіткою з нержавіючої сталі.
Алюміній і його сплави слід зварювати змінним струмом і, для отримання шва хорошої якості, використовувати джерело живлення високої частоти. У разі сильного окислення, його можна видалити щіткою або травленням (хімічна процедура для видалення окислення).
У цьому випадку також можливо зварювати матеріали до 2.5мм без додавання зварювального матеріалу; для зварювання більш товстих, краї потрібно скосити і використовувати зварювальний дріт.
Зварювання в атмосфері аргону з використанням вольфрамового електрода також застосовується у випадку з м'якими сталями і сталевими сплавами, міддю та її сплавами, титаном і благородними металами. Для всіх цих металів і сплавів використовується постійний струм з прямою полярністю.

Наверх