Аппарат аргонодуговой сварки (TIG) AC DC: устройство, назначение, применение

Конструкция оборудования

Любой сварочный аппарат класса TIG включает в свою конструкцию следующие обязательные модули:

выпрямитель, состоящий из мощного тиристорного моста;
специальное электронное устройство (инвертор), служащее для преобразования DC тока в АC;
импульсный трансформатор;
блок управления работой аппарата TIG, с пульта которого можно регулировать силу сварочного тока и его частоту.

Указанное оборудование может быть рассчитано и на дополнительные функциональные возможности, к которым может быть причислена «tig squarewave» технология, снижающая нестабильность дуги и повышающая качество шва.

Сюда же следует отнести и современный метод бесконтактного дугового зажигания (HF), в отсутствии которого этот процесс реализуется «по старинке» (то есть контактным способом).

Современные сварочные инверторы TIG за счёт наличия комплекта сменного оборудования и возможности выставлять соответствующие режимы работы также могут быть отнесены к категории универсальных устройств.

Они могут работать как по методу TIG (с жёстко фиксированным вольфрамовым стержнем), так и по общепринятой GTA технологии, сопровождающейся подачей проволоки в автоматическом режиме.

И, наконец, их можно эксплуатировать как обычные MMA-аппараты, включающие в свой комплект стандартные неплавящиеся (покрытые) электроды.

Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ

Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ могут быть, как очень простыми, так и очень сложными с различными функциями. Самый простой блок управления позволяет регулировать только ток сварки. В то время как расход защитного газа настраивается регулятором, вмонтированном в горелку ТИГ. Современные блоки управления позволяют включать защитный газ до зажигания дуги и продолжать его подачу некоторое время после выключение тока сварки. Последнее обеспечивает защиту вольфрамового электрода и остывающей сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха. Блоки управления установками для сварки ТИГ могут также обеспечивать контроль нарастания и снижения тока сварки, а также импульсный режим сварки (пульсацию тока). Регулирование времени плавного нарастания тока до номинального уровня при зажигании дуги предохраняет вольфрамовый электрод от разрушения и попадания частичек вольфрама в сварной шов. Регулирование времени плавного снижения тока при окончании сварки предотвращает образование кратера и пористости.

При импульсном режиме сварки устанавливаются два уровня тока: ток импульса и ток базы. Значение тока базы выбирается из условия поддержания горения дуги. Плавление основного металла осуществляется током импульса, в то время как во время паузы сварочная ванна остывает (вплоть до полной кристаллизации в зависимости от параметров импульсного режима). Длительности импульса и паузы могут регулироваться.

При импульсной сварке шов выглядит, как ряд наложенных друг на друга сварных точек, причем степень их перекрытия зависит от скорости сварки.

Одежда для сварки и средства защиты

Для безопасного осуществления дугового процесса сварки аргоном, необходимо одеть специальную одежду и средства защиты. К таким средствам защиты относится: щиток, маска сварщика, очки сварщика, защитные стекла и светофильтры. Маска сварщика является одной из важнейших составляющих средств защиты сварщика. Ведь именно от этого зависит, как его здоровье, так и жизнь.

Маска сварщика не зря считается важнейшей составляющей средств защиты при осуществлении дуговой сварки аргоном. Это связано с тем, что она предохраняет от нескольких типов негативных воздействий на здоровье сварщика в процессе выполнения сварки. К таким негативным последствиям относят: повреждения органов дыхания, поражение роговицы глаз.

Сваривание металла в среде аргона дает, прочный, красивый шев

Маска сварщика изготовляется из легкого токонепроводящего, жаростойкого и нетоксичного материала. В корпус такой маски встроен затемненный экран, который защищает от излучения и обеспечивает необходимую видимость при проведении аргонодуговой сварки. Экран должен состоять из обычного защитного стекла, светофильтра и пластиковой пленки. Внешнее стекло способствует предотвращению попадания на светофильтр брызг метала. Изнутри светофильтр должен быть покрыт бесцветными небьющимся стеклом, чтобы предохранить глаза и лицо сварщика от поражения осколками.

Специальная обувь у сварщика (сапоги) должна предохранять его от контакта с нагретыми поверхностями. Перчатки сварщика защищают кожу рук от брызг и искр при осуществлении сварки аргоном. Также у сварщика должен быть противогаз или противопылевой респиратор, который необходимо использовать при повышении максимально допустимой концентрации газа и пыли.

Дополнительное оборудование для осуществления аргонодуговой сварки

Очень часто аргонная сварка производится на нестандартном оборудовании. Для того чтобы обеспечить качество работ, необходимо применять два дополнительных аппарата. Благодаря данному оборудованию можно осуществить качественный процесс сварки.

Осциллятор представляет собой устройство, при помощи которого происходит бесконтактное зажигание электрической дуги. Данное устройство поддерживает стабильный разряд дуги при работе на режимах переменного тока.

Осциллятор для дуговой сварки состоит из: коммутатора, релаксатора с накопительной емкостью, разрядника.

Через осциллятор на электрод подаются высокочастотные высоковольтные импульсы. Данные импульсы ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после отключения тока. Если работа осуществляется на переменном токе, то после зажигания осциллятор начинает работать в режиме стабилизации. Он передает импульсы при смене полярности. Благодаря этому достигается устойчивое горение и устраняется деионизация дугового промежутка.

Для ремонта деталей, где необходима прочность и красота, подходит сварка аргоном

Технология сварки в среде аргона предполагает использования в качестве дополнительного оборудования балластный реостат. Его используют для осуществления регулировки силы тока и подборки оптимальных параметров при сварке изделий из разного материала.

Балластный реостат характеризуется долговечностью и высокой надежностью, а также он очень удобен при ремонте и эксплуатации.

Более подробно о сварке аргоном с использованием данных устройств можно посмотреть в специальном видео.

Преимущества и минусы

ТИГ сварка имеет в своем арсенале множество достоинств:

При нагревании металл деформируется минимально.
Аргон намного тяжелее молекул кислорода, содержащихся в воздухе, поэтому он вытесняет их из сварочной ванны, не допуская окисления.
Все виды работ выполнить нетрудно, исполнитель, даже не имея большого опыта, быстро справляется с поставленной задачей.
Шов получается ровным и аккуратным, не требуется последующая обработка.
Легко соединяются тугоплавкие металлы и алюминиевые конструкции, считающиеся на производстве проблемными.
Минимальное негативное воздействие на экологию окружающей среды.

Welding TIG имеет и ряд негативных свойств:

на открытом воздухе при порывах ветра ее невозможно применить, так как инертный газ выдувается из сварочной ванны;
требуется тщательная предварительная подготовка кромок деталей;
проблемы сварки в труднодоступных местах из-за конструкции горелки.

Новички часто задают вопрос — что это за название TIG lift, эта функция поджога дуги, когда электрод касается металла, а затем отводится на нужное для качественной сварки расстояние. В момент отведения возбуждается сварочная дуга, но на поверхности остается след, который нужно зачистить после окончания работ.

Это интересно: Cварочный инвертор — для чего он нужен и как его использовать?

Технология соединения металла

Сварочный аппарат содержит аргоновую горелку, у которой в центре находится неплавящийся вольфрамовый электрод. Как известно, горелка из вольфрама очень тугоплавкая. Именно вольфрам применяют для получения нити накаливания, которая используется в электрических лампочках. Горелка и аппарат окружены керамическим соплом, из которого дует защитный газ. Если взглянуть на видео процесса сварки без инертного газа, то видно, что алюминий начинает трещать и покрываться шлаковой пленкой. Поэтому аргон важный компонент: горелка и зона сварки, защищены от воздуха.

Дуговая сварка начинается с подачи “массы” на деталь, как при обычной электросварке. Горелка Tig ac/dc включается с помощью автоматической кнопки и начинает подаваться инертный газ. Сварочный аппарат выпускает дугу и от ее тепла расплавляется основной металл, а потом в сварочной ванне образуется расплавленный металл, который кристаллизуясь, образует сварочный шов. Образование шва происходит за счет расплавления основного металла детали и присадочной проволоки.

В качестве оборудования для tig-сварки применяют инверторы ac/dc. Это сварочный аппарат с возможностью использования переменного и постоянного тока. Режим переменного тока (dc) более эффективен для процесса сварки. Надо заметить, что в середине XX века была возможность сваривать только с помощью постоянного тока – ac. Это вызывало некоторые сложности, если горелка имела полярность, то постоянный ток (ас) переносил частицы вольфрамового стержня на поверхность металла, загрязняя его таким образом. Задача была решена с появлением переменного тока (dc).

Защитный газ может подаваться центрально или сбоку электрода. Режим боковой подачи нужен при больших скоростях сварки плавящимся электродом, чтобы не совершалось обдувание неподвижным воздухом. На видео видно, что воздух сбивает газ с дуги. В некоторых случаях, например для получения специфических технологических свойств дуги, особенно если применяют аппарат tig ac/dc, используют защиту из двух концентрических потоков газа.

Сварка Tig, способна заварить практически все

Сварочные процессы в промышленных масштабах

При сварке активных и тугоплавких металлов при помощи вольфрамового электрода необходимо защитить металл от подсоса в зону сварки воздуха. Для этого используется горелка в контролируемой атмосфере. Металлические детали помещают в камеры, из которых откачены воздух до состояния вакуума до 10-14 мм рт.ст., и закачивают туда инертный газ высокой чистоты. После чего включается автоматический режим и аргонодуговая сварка происходит на дистанционном управлении.

В контролируемой атмосфере производят сварку крупногабаритных изделий из нержавейки и алюминия. Для этого создают обитаемые камеры объемом до 450 кубическим метров. При этом сварщик находится прямо внутри камеры в специальном защитном скафандре с системой дыхания. Аргонодуговая сварка происходит с регулярной заменой инертного газа. Сварщик помещается в комнату через специальную систему шлюзов. При помощи видео можно наблюдать режим сварки в комнате.

Физические свойства инертных газов влияют на технологические свойства дуги и форму, получаемого шва. Если сравнивать аргон с гелием, то второй обладает большим потенциалом ионизации, а также большую теплопроводность. В результате на видео видно, что у гелия получается “мягкая” дуга. Режим работы аргонодуговой сварки с гелием идеально подходит для сварки тонколистового металла. Гелий легче, чем аргон. Поэтому требуется повышенный расход (в 1,5 – 3 раза), чтобы горелка и зона сварки была защищена.

https://youtube.com/watch?v=gD9BOhcI8CE

Аргонно-дуговая сварка по сравнению с другими классическими способами сварки имеет ряд преимуществ: высококачественные сварные соединения на самых различных металлах и сплавах с различной толщиной, возможность производить сварку в различных пространственных положениях, возможность непосредственного визуального наблюдения за качеством сварки, что особенно важно во время полуавтоматической сварке. Дуговая горелка имеет высокую производительность, легкость автоматизации, не нужно убирать шлак с металлов после завершения работы

Горелка и аппарат TIG ac/dc позволяют экономично и производительно использовать аргонодуговую сварку.

Виды инверторов

Инверторные сварочные аппараты для сварки аргоном могут быть трех основных видов по принципу работы.

Ручные. Наиболее распространенный вид. Весь сварочный процесс осуществляется вручную работником, который контролирует дугу и подачу присадочных материалов. Чаще всего для этого вида сварки используют горелку с подачей газа и неплавящийся вольфрамовый электрод.
Полуавтоматы. Сваривание происходит за счет расплавления деталей и проволоки, которая подается механизмом в аппарате. Однако и здесь обязателен контроль сварщика над всем процессом.
Автоматы. Сварка также обеспечивается подачей проволоки, но все технологические манипуляции контролируются самим оборудованием.

В домашних мастерских наиболее распространены первые два вида, которые, в свою очередь, имеют разновидности в зависимости от дополнительных функций.

Ручные ММА аппараты. Это инверторы для электродуговой сварки, которые можно использовать для сварки разных металлов. Для работы с ними нужно использовать специальную горелку с вольфрамом и подачей газа.
Ручные TIG аппараты. Это именно инвертор с функцией аргонодуговой сварки. С помощью такого оборудования можно осуществлять сварку разных типов материалов: стали, нержавейки и цветных металлов и их сплавов.
Полуавтоматы MIG/MAG. Это инверторный аргонный сварочный аппарат, который осуществляет сваривание за счет плавления проволоки. Такая сварка чаще всего используется для соединения тонкостенных деталей, при этом можно подключать оборудование подачи аргона, что позволит варить цветные металлы и нержавейку.
Универсальные инверторы. Аппараты, которые включают в себя все функции ручной и полуавтоматической сварки, в том числе и в аргоновой среде.

TIG аппараты

Это наиболее распространенный инвертор сварочный с аргоном. В расшифровке и переводе аббревиатура обозначает возможность использования неплавящегося вольфрамового электрода с оборудованием по подаче защитного инертного газа.

Для сварки различных металлов такой прибор может переключаться с переменного тока на постоянный.

Чаще всего инверторы с такой функцией используют, чтобы варить алюминий и нержавейку. Но также можно сваривать детали и стали как углеродистой, так и низколегированной. При этом швы получаются качественней даже, чем при обычной электродуговой сварке.

Преимущество такого аппарата в том, что он позволяет работать в любом положении (горизонтальные, вертикальные и даже потолочные швы), а само соединение выходит ровным и без брызг металла и шлака.

Полуавтоматы MIG/MAG

Такие приборы обеспечивают соединение металлов за счет плавящейся проволоки, подающейся в полуавтоматическом режиме (нажатием клавиши на держателе).

Что значит маркировка MIG/MAG? Разница — используется ли защитный газ или нет. Если подключается подача аргона, этот процесс называют MIG пайкой, без защиты (активный режим) — MAG.

Полуавтоматический инверторный аппарат не требует использования дополнительной присадки в виде прутка. Проволока, которая используется для сваривания, уже имеет в своем составе все необходимые добавки.

При использовании полуавтомата с подачей аргона возрастает качество сварного шва за счет защитной среды и отсутствия разбрызгивания расплава из ванны.

Очень удобен такой аппарат при сварке тонкостенных деталей, а в совокупности с газовым оборудованием можно сваривать нержавеющую сталь и различные цветные металлы.

ММА аппараты

Инверторы ручной дуговой сварки также часто используют для соединения различных видов металла. Для того, чтобы использовать такой прибор при сваривании, например, алюминия, потребуется дополнительно оборудование в виде горелки с вольфрамовым электродом и подачей аргона. Также инвертор должен переключатся на постоянный ток.

Если вы планируете работать с различными видами металлов (сталей, нержавейки или цветных), то можно приобрести многофункциональный прибор со всеми вышеперечисленными возможностями. Но такие инверторы стоят дороже и насколько целесообразным будет его приобретение зависит от личных предпочтений.

Аргонодуговая сварка в домашних условиях

Дефекты сварочных швов.

При всей сложности технологии аргонодуговой сварки по госту со множеством технических условий, ее можно осуществлять и дома. Обязательным условием для этого является инверторный аппарат, который в некоторых случаях можно заменить трансформаторным аппаратом. В дополнение понадобятся баллон с аргоном, редуктор, маска. Все это прекрасно, но покупные аргоновые сварочные аппараты дорогие, а дома чаще всего нужно произвести работу в небольшом объеме.

Источником тока в домашнем сварочном наборе выступает трансформатор.
Источником аргона будет баллон с элементами подачи: клапанами и редукторами.
Осциллятор нужен для поджигания дуги высокочастотным импульсом.

Самодельный аргоновый сварочный аппарат можно сделать с помощью следующих инструментов:

болгарка, электродрель, сварочный аппарат;
ножовка по металлу; отвертка, плоскогубцы, гаечные ключи;
напильник, набор для резьбы, нож, штангенциркуль, микрометр;
вольтметр, амперметр, тестер, микрометр.

Самодельный источник тока состоит из выпрямителя и сварочного трансформатора, которые можно совместить с осциллятором. Магнитопровод можно взять от старого трансформатора. Начальную обмотку сделать из тонкого медного провода с диаметром не более 0,8мм. Вторичная обмотка выполняется из толстого провода с диаметром не менее 3,5 мм.

Вторым по важности элементом является газовая горелка. Корпус лучше сделать из латуни, сопло – из меди. Прокладку между соплом и корпусом соорудить из резины, стойкой к высоким температурам

Медная трубка для подведения аргона проводится через отверстие в корпусе с плотной запайкой шва. Эта же медная трубка будет служить проводником тока к электроду. Ручка крепится гайками, а изготавливается из эбонита. Штуцер с дросселем на резьбе крепится на конце медной трубки

Прокладку между соплом и корпусом соорудить из резины, стойкой к высоким температурам. Медная трубка для подведения аргона проводится через отверстие в корпусе с плотной запайкой шва. Эта же медная трубка будет служить проводником тока к электроду. Ручка крепится гайками, а изготавливается из эбонита. Штуцер с дросселем на резьбе крепится на конце медной трубки.

Электрод из вольфрама нужно заточить под углом в 45°. Примерная длина электрода 25 – 30 см. Следует отметить, что аргонная технология дома – задача трудоемкая и непростая. Так что решение должно приниматься в формате «стоит ли овчинка выделки». Иными словами, так ли много у вас сварочных дел по дому, чтобы заняться сборкой самодельной системы аргонодуговой сварки? Сварочные аппараты для ручной дуговой сварки в продаже есть, с самым широким ценовым диапазоном.

Режимы

Сварка TIG может проводиться как постоянным, так и переменным током. Вот почему для большей функциональности рекомендуется приобретать инверторы AC/DC. По статистике чаще всего приходится применять однополярный режим (постоянный ток), который подходит для сварки многих металлов и сплавов. Но для работы с алюминием, титаном и некоторыми тугоплавкими материалами приходится переводить инвертор в режим AC (переменный ток).

Различия в методах ведения сварки могут проявляться еще на этапе формирования дуги. Первый способ реализуется проведением иглой по поверхности металла. При этом необходимо достаточно точно установить значение сварного тока. При слишком большом токе может произойти сквозное проплавление заготовки. Низкий ток становится причиной залипания электрода.

Поджиг дуги точечным касанием производится на большинстве сварочных аппаратов среднего ценового сегмента. Это дополнительная функция, которая заключается в подаче дополнительного импульсного тока именно в тот момент, когда происходит касание электрода поверхности металла.

Независимо от выбранного режима ведения сварки необходимо помнить, что для обеспечения ровного и эстетичного шва, а также стабильного проплавления металла на кромках необходимо выдерживать зазор в 3 мм между иглой и поверхностью. При увеличении этого зазора дуга останется стабильной, однако площадь сварной ванны увеличится, а глубина проплавления металла уменьшится. При сварке толстых заготовок кромки стыков разделывают под углом 45° градусов.

При ведении сварки постоянным током силовые кабели подключаются так, чтобы положительная клемма соединялась с деталью, а «минус» подавался на электрод. При таком способе подключения можно добиться оптимальной скорости сваривания, а вольфрамовый стержень будет расходоваться в меньшей степени. Помимо этого, получается глубокая ванна, что обеспечивает качественное проплавление металла. ТИГ сварку постоянным током используют при работе с легированными и высоколегированными сталями, а также с различными типами нержавеющей стали.

Переменный ток подразумевает изменение полярности электродов. При прямой полярности образуется сварная ванна. Изменение полярности влечет за собой очищение металлической поверхности и разрушение защитной пленки. В процессе сварки мастер имеет возможность балансировать время прямой и обратной полярности.