Этапы и правила ручной сварки в аргоне
Порядок действий при ручной аргонодуговой сварке:
- Тщательно очистить поверхности от грязи, масел и окислов – хоть химически, хоть механически. Не пренебрегать качеством очистки: сварка не любит грязи.
- За 20-ть секунд включить подачу газа. Взять в правую руку горелку, в левую – проволоку. Горелку с электродом держать как можно ближе с поверхности. При включении тока возникает дуга между электродом и металлом.
- Горелку проводить вдоль шва с постепенной подачей присадочной проволоки без каких-либо поперечных движений. Если подавать проволоку быстро, металл будет разбрызгиваться. Присадочную проволоку лучше вести впереди горелки под углом к металлической поверхности.
- Дуга должна быть максимально короткой, в этом случае шов получится глубоким, узким и эстетичным на вид. Особенно это касается сварки, в которой используется неплавящийся вольфрамовый электрод.
- Тщательно следить, чтобы горелка и проволока находились в зоне защиты газа.
- Заварку кратера проводить с понижением напряжения, не обрывать дугу. Подачу аргона останавливать через 15 секунд после окончания сварки.
Технология ремонтной сварки алюминиевых сплавов
Довольно часто приходится заниматься ремонтом литых
алюминиевых изделий: головок и блоков цилиндров, картеров, водяных насосов и
др.
Алюминиевые сплавы, какое-то время контактировавшие с
различными жидкостями, при сварке ведут себя совершенно иначе, чем чистые алюминиевые
сплавы. Жидкости проникают в структуру сплавов, и их не удается удалить
поверхностной очисткой.
Сварку таких деталей следует начинать с отжига.
Удалите все горючие
детали: манжеты, сальники, кабель и т. д. Алюминий обладает хорошей теплопроводностью, поэтому удаляйте и те горючие детали, что находятся далеко
от места сварки.
Место сварки обезжирьте ацетоном и очистите металлической
щеткой.
Пропановоздушной горелкой прогревайте деталь до тех пор,
пока из нее не перестанет выходить дым. Дополнительно очистите место сварки
щеткой.
Горячую деталь можно попытаться сварить. Если удалось с
первого раза, считайте, что вам повезло. Сварка с нагревом – самая
благоприятная и практически не дает трещин. Оставьте деталь медленно остывать.
Нередки случаи, когда при сварке нагретой детали из
расплавленной ванны начинают выходить фракции контактирующей с алюминием
жидкости. Скапливаясь на поверхности расплава, они создают пленку, не позволяющую
продолжать процесс сварки. В таком случае вам придется освоить метод
кратковременно-прерывистой сварки.
Дождитесь остывания детали после отжига. Очистите место
сварки до блеска. Сварку произведите до образования пленки. Прекратите сварку,
дайте детали остыть, зачистите шов щеткой и опять продолжайте сварку. Такие
циклические процессы повторяйте в процессе всего наложения шва. Долго, но
других вариантов здесь нет.
Если при остывании деталь дает трещины, охлаждение шва
сопровождайте проковкой молотком. Мягкий алюминиевый шов хорошо раздается
вширь, не стягивая основной металл.
Оборудование для работы с аргоном
Чтобы получить прочные швы важно знать, что нужно для аргонной сварки. Для процесса требуется достаточно большой и широкий набор оборудования
В продаже часто встречаются универсальные аппараты, которые имеют все необходимые и важные элементы. Они стоят не слишком дорого.
Все оборудование для аргоно-дуговой сварки разделяется на три группы:
- Специализированное. Оборудования предназначено для работ с заготовками одного типа;
- Специальное оборудование для аргонной сварки. Оно устанавливается на промышленный производствах, его применяют для заготовок с одинаковым типоразмером;
- Универсальное оборудование. Оно предназначено для всех видов работ в среде аргона, к примеру, для сварки нержавеющей стали полуавтоматом.
Помимо сварочного аппарата обязательно требуются другие важные элементы. Для сварки в аргоне требуется целый пакет оборудования. При этом не обязательно все покупать, некоторые элементы можно сделать самому.
Итак, рассмотрим, что нужно для аргоновой сварки:
- Специальная горелка с вольфрамовым расходником;
- Трансформатор основного и вспомогательного вида. В качестве основного обычно применяется аппарат для дугового способа с показателем напряжения до 70 В. Вспомогательный трансформатор требуется для электропитания коммутирующих устройств;
- Осциллятор. Устройство подключается параллельно к источнику питания. Он требуется для разжигания дуги во время работы с неплавящимся вольфрамовым расходником при помощи подачи высокочастотных импульсов. В результате этого наблюдается ионизация дугового промежутка. Если показатель обычной сетевой частоты насчитывает около 55 Гц, а напряжение 220 В, то после преобразования осциллятором частота и напряжения увеличиваются до 500 кГц и 6000 В;
- Контактор. Этот элемент требуется для подачи напряжения на горелку;
- Реле. Оно осуществляет включение и отключение контактора и осциллятора;
- Электроды из вольфрамовой основы. Они идут с проволокой с соответствующим диаметром;
- Аргоновый баллон, который оборудован редуктором;
- Выпрямитель. Он требуется для получения постоянного тока с показателем напряжения 24 В;
- Амперметр. Этот компонент производит измерение силы тока;
- Таймер. Осуществляет контроль времени обдува аргоном;
- Электро-газовый клапан. Он требуется для подачи постоянного или переменного тока с показателями 24 и 220 В соответственно;
- Фильтр, который выполняет контролирование высоковольтных импульсов из осциллятора;
- Аккумулятор. Он требуется для последовательного подключения в электрическую цепь для стабилизации переменного тока.
Если во время аргоновой сварки используются металлы с более толстыми краями, а также требуется повышение производительности, то дополнительно во время процесса сваривания могут применяться усовершенствованные элементы:
- Специальная горелка, которая позволяет применять сразу несколько вольфрамовых электродов. Это повышает качество и прочность сварного шва, который выполняется на высокой скорости;
- Специальное приспособление для нагревания присадочной проволоки;
- Пульсирующий ток для периодических пауз его поступления, во время которых металлическая основа кристаллизуется. Если движение дуги синхронизировать с импульсами тока, то плавка выходит высокоэффективных во всех положениях в пространстве.
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.
Выбор режима
Чтобы при соединении черных и цветных металлов, их сплавов шов получался качественным, надо правильно выбирать режим аргоновой сварки. Для этого возможно регулировать силу тока в используемом оборудовании.
Ток и полярность
Для данного вида сварки может использоваться постоянный или переменный ток. При работе с обратной полярностью надо быть готовым к тому, что дуга будет гореть плохо и понадобится слишком большое напряжение. Заряженные частицы движутся в сторону положительного потенциала, а т.к. это электрод, то он будет перегреваться и быстро сгорит.
При аргоновой сварке можно пользоваться постоянным или переменным током.
При выборе силы тока учитывают такие параметры:
- вид тока (постоянный или переменный);
- диаметр вольфрамового стержня;
- толщину соединяемых заготовок.
Есть специальные таблицы, при помощи которых быстро и просто определяют необходимые значения. Например для деталей толщиной 1-2 мм понадобится переменный ток 20-100 А или постоянный, при увеличении толщины до 4 мм – 65-160 А: переменный ток 140-220 А, постоянный – 250-340 А.
Высота напряжения
Чтобы получить качественное соединение, при работе аргонной сваркой рекомендуется выставлять напряжение не более 14 В. Это позволяет получать дугу длиной 1,5-3 мм, что является оптимальным показателем для соединения изделий разной толщины, обеспечивает хорошую глубину провара, т.е. прочный и надежный шов.
Скоростной режим
Каждый мастер решает сам, с какой скоростью удобно вести горелку. Этот параметр подбирается на месте в индивидуальном порядке. Главное не делать это быстро, т.к. сварка цветных металлов и сплавов – это достаточно сложная задача, не терпящая спешки.
Каждый мастер выбирает свой скоростной режим.
Расход газа
Расход газа будет зависеть от размеров создаваемого шва, диаметра используемого электрода, материала соединяемых деталей. Кроме того, влияют скорость подачи аргона, внешние условия (например, при сильном ветре расход увеличивается). Рассчитать, сколько понадобится защитного газа для выполнения определенной задачи, поможет только практика.
Можно ориентироваться на приблизительный расход инертного газа при работе с разными металлами:
- алюминий – 15-20 л/мин;
- медь – 10-12 л/мин;
- титан – 35-50 л/мин;
- никель -10-12 л/мин.
Для сварки чистый аргон не используется: в нем есть до 5% кислорода.
Расстояние до детали
При выборе данного параметра все зависит от толщины свариваемых изделий и способа их стыковки. Если работа выполняется встык, то электрод от детали надо держать на расстоянии 3-5 мм. При соединении заготовок под углом это расстояние увеличивают до 5-8 мм.
Расстояние до детали зависит от толщины свариваемых изделий.
Недостатки TIG сварки
- сниженная производительность с сравнении с MIG / MAG;
- детали горелки и сама присадочная проволока чувствительны к загрязнению ;
- для получения качественного шва требуется высокая квалификация сварщика;
- разное положение деталей требует регулировки потока газа;
- компоненты газовой горелки требуется подбирать в зависимости от свариваемых материалов;
- присадочный материал подается вручную
Сварка алюминия аргоном для начинающих может показаться довольно сложной и невыполнимой задачей. Ответственное отношение к делу и следование нашим рекомендациям обязательно приведут к намеченным целям и вы в совершенстве овладеете этим методом.
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.
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.
Особенности металлов
Алюминиевый пруток
Алюминий — легкий металл серебристого цвета с матовым тусклым отливом. Температура плавления около 660°C. Плотность примерно 2700кг/м³. Обладает высокими показателями по электропроводности. Хорошо проводит тепло. Легко вступает в реакцию со многими минеральными кислотами и кислородом. Пластичен, легко гнется.
Но у него есть одна особенность — металл и сплавы на его основе покрыты защитной пленкой, предохраняющей от коррозии. Это вещество относится к группе тугоплавких материалов: температура плавления 2050-2100°C. Такие особенности создают технологические трудности при обработке алюминия термическим способом, то есть при сварке.
Нержавеющая сталь — группа коррозионно-стойких сталей. Основное преимущество — противостояние агрессивным средам при нормальных условиях или повышенных температурах. В последнем случае материал подразделяется на:
- Жаростойкий — свойство противостоять коррозионному разрушению при высоких температурах.
- Жаропрочный — свойство сохранять прочностные характеристики при повышенных температурах.
Такие характеристики сталь получает при введении в состав легирующих добавок (хром, никель, молибден, титан, ниобий) и последующей специальной обработке. Последняя создает в изделии прочную межкристаллическую структуру. Но трансформируется при тепловом воздействии. Поэтому при проведении сварочных работ требуется соблюдать определенные требования.
Преимущества технологии
Сварка в среде аргона имеет ряд преимуществ, которые позволяют использовать эту технологию во многих ситуациях, где другие виды сварочных работ невозможны. Среди них характерными преимуществами являются:
- исключение окисляющего воздействия на жидкий металлический расплав компонентов воздуха за счет защитной среды аргона;
- благодаря локальной тепловой мощности в рабочей зоне и правильно выбранных параметрах обеспечивается высокая скорость сварки и качественный шов в автоматическом и полуавтоматическом режиме;
- аргонодуговая сварка дает возможность соединять детали, изготовленные из разных металлов;
- сварочный процесс можно проводить под визуальным контролем.
Принцип работы
Оборудование для аргонной сварки состоит из: сварочного аппарата ― в который входит инверторный преобразователь для образования электродуги, осциллятор, горелка, баллон с аргоном, газовые шланги и сварочные кабеля.
Аргонодуговая сварка (tig) неплавящимся электродом
Перед началом работы включается аппарат и подается аргон. Для образования электродуги, сварщик приближает вольфрамовый (при сварке неплавящим электродом) электрод на небольшое расстояние к детали. На этом этапе есть один важный нюанс. Дуга не сможет образоваться при прямом соединении электрода с деталью, как при электросварке. Это из-за того, что для создания в среде аргона дуги, необходима высокая ионизация. А так как вольфрамовый электрод тугоплавкий (температура плавления около 5000 °C) и практически не сгорает, отсутствует образование газов, способствующих ионизации и зажиганию дуги. Потому в таких случаях используется ― осциллятор. Осциллятор ― это устройство, обычно установленное в сварочном аппарате для аргонодуговой сварки, которое зажигает электродугу в случае с неплавящим электродом. Происходит это следующим образом: поднося горелку с вольфрамовым электродом на небольшое расстояние к детали, осциллятор подает на электрод высоковольтный импульс высокой частоты, который электрически пробивает расстояние к детали образуя ионизацию в газовой среде. Благодаря этому происходит зажигание дуги и дальнейшее ее горение.
При использовании постоянного тока сварки, применяется подключение прямой полярности. То есть на корпус изделия подается «плюс», а на электрод «минус». Делается так потому, что при таком подключении, на детали, то есть «плюсе», выделяется до 70% тепла, а на электроде ― «минусе» всего 30%. Вследствие этого, металл детали плавится, а электрод меньше подвержен сгоранию. Исключением является сварка алюминия. В этом случае лучшие результаты получаются при сварке переменным током, так как при этом разрушается образование оксидной пленки. Что касается осциллятора, то при использовании переменного тока, после зажигания дуги, он переходит в режим стабилизации, подавая импульсы пробоя каждый раз, когда меняется полярность. Это обеспечивает стабильное горение электродуги.
Ввиду того, что вольфрамовый электрод не плавится, для образования шва в место горения дуги добавляется присадочный материал, который сварщик держит левой рукой, и при надобности подает.
В соединяемых деталях под действием температуры образуется ванночка с расплавленным металлом. Так как горелка имеет вход для подключения газового шланга, аргон по специальной полости проходит к газовому соплу и вырывается наружу между ним и вольфрамовым электродом. Таким образом, как бы «окутывая» электрод и варочную ванночку.
Помимо полости для газа, еще горелка имеет впускной и выпускной патрубки для подачи холодной жидкости и отвода нагретой. Это необходимо для охлаждения сопла горелки ввиду сильного перегрева.
Аргонодуговая сварка плавящимся электродом
В этом случае, роль электрода выполняет стержень из металла, с нанесением рутила. При прямом касании электродом детали, происходит короткое замыкание (как при обычной электродуговой сварке), вследствие чего образуются пары расплавленного металла, которые и дают ионизацию в газовой среде аргона. Дуга зажигается благодаря этим парам, поэтому применение осциллятора в этом случае нет необходимости. Присадочная проволока подается вручную или специальным автоматизированным механизмом, в виде барабана с проволокой, роликов и электродвигателя с редуктором. Обычно такой вид оборудования находиться на специализированном сварочном посту.
Технология и применение аргонной сварки
Аргоновая сварка немного напоминает обыкновенную дуговую, но для защиты сварочной ванны в ней используется защитный газ — аргон. Данный инертный газ имеет ряд присущих только ему свойств.
- Поскольку аргон тяжелее воздуха на 38%, он хорошо проникает в сварочную ванну и защищает ее от газов, находящихся в атмосфере. Благодаря этому сварочный шов получается без образования оксидной пленки, что улучшает качество соединения.
- Аргон присутствует в воздухе, поэтому он является побочным продуктом, образующимся при получении кислорода и азота из атмосферы, и является самым недорогим среди защитных газов для сварки.
Процесс сварки в среде аргона происходит по следующему принципу. Буквально за 1 секунду до розжига дуги в горелку подается аргон. Сварщик подносит электрод к детали, приготовленной для соединения, и нажимает кнопку включения. Но поскольку для розжига дуги в среде защитного газа требуется его высокая ионизация, то в работу вступает осциллятор.
Осциллятор — это прибор, вырабатывающий высокочастотные и высоковольтные импульсы, способные ионизировать газ и зажечь дугу между электродом и заготовкой.
После розжига дуги в место соединения деталей подается присадочная проволока вручную или в автоматическом режиме. Детали свариваются за счет плавления присадки, металл которой попадает на расплавленные кромки соединяемых заготовок.
Традиционно под аргоновой сваркой подразумевают соединение металлов с помощью неплавящегося вольфрамового электрода, создающего дугу, и присадки в виде металлического прутка или проволоки. Данный тип сварки имеет международное обозначение “TIG”.
Применяется аргонная сварка в следующих сферах.
Каркасное строительство. Сварные швы способны выдерживать постоянные нагрузки.
Стыковка труб как стальных, так и из цветных металлов, в том числе труб из различных сплавов.
Соединение разнородных металлов.
Сращивание практически любых металлов между собой: титана, меди, алюминия, нержавейки, бронзы, латуни, чугуна и т.д
Особенно это важно для автомобилестроения.
Изготовление декоративных и ювелирных изделий.
Нержавеющие стали
Коррозионностойкие стали варятся сложнее, чем черные из-за их более сложных физико-химических свойств. Во-первых, у нержавейки больше электропроводность, поэтому понадобятся более высокие токи, чем обычно, приблизительно на 15%. Во-вторых, легирование хромом от 13% (что и делает сталь стойкой к коррозии) может вызвать проблемы
Например, при сварке нержавейки тонкостенной, которая встречается чаще, чем толстая,важно организовывать газовую защиту обратной стороны шва, обратного валика. Оксиды хрома приводят к возникновению трещин
Если вы сварили дорогую выхлопную систему автомобиля из стали AISI 304 и защита шва шла только с наружной стороны, со временем ваша система развалится. Чтобы защитить шов внутри трубопровода, в него напускают аргон, а открытые торцы закрывают заглушками.
Аустенитные стали типа 12Х18Н10Т (AISI 321); 08Х18Н10 (AISI 304) варят с прутком нержавеющим ER-308 (аналоги СВ-06Х19Н9Т, СВ -01Х19Н9, СВ-04Х19Н9). Стали типа 12Х18Н10т называют еще «пищевыми нержавейками», так как оптимальная пропорция хрома и никеля придает стойкость к агрессивным средам, таким как органические кислоты, образующиеся при переработке некоторых пищевых технических культур. Стали данного типа часто встречаются в быту. Наплавленный металл ER-308, имеющий сходный химсостав, также не боится кислотных и прочих «недоброжелательных» сред. Низкое содержание углерода в проволоке ER-308 снижает риск развития межкристаллитной коррозии — процесса развития коррозии по границам зерен металла. Содержание кремния и марганца положительно сказывается на формировании и кристаллизации сварочной ванны.
Механические свойства ER-308:
- Предел текучести, Rp0.2 390 MПa;
- Предел прочности, Rm 600 MПa
- Относительное удлинение A5 42 %
- Ударная вязкость, J 120
Следующий класс сталей — хром-никель-молибденовые типа ст.10Х17Н13М3Т, ст.03Х17Н14М2; 15Х14Н14М2ВФБГ; 08Х16Н13М2В. Применяются чаще в промышленности, в быту гораздо реже. Благодаря легированию молибденом они становятся устойчивыми к еще более агрессивным кислотным средам ( серная, ортофосфорная кислоты и т.д.). Молибден препятствует местной коррозии, горячему образованию трещин, повышает температуру эксплуатации конструкций и механизмов и ударную вязкость при сверхнизких температурах. В качестве присадочного материала для этих сталей применяется пруток нержавейка ER-316 (отечественный аналог Св-04Х19Н11М3).
Механические свойства ER-316:
- Предел текучести 480 МПа
- Предел прочности 630 МПа
- Удлинение 33% КCV
- +20°С 175 Дж
- — 110°С 150 Дж
- -196° С 110 Дж
Часто задают вопрос про сварку нержавейки в бытовых условиях: нужно ли для этого приобретать дорогой источник питания инверторного типа? Совсем не обязательно, сварить нержавейку можно и на обычном ММА-сварочнике (смотрите наш Магазин отзывов). Некоторые из них, правда, имеют переключатель режимов ММА/TIG, но и те инвертора, в которых такая возможность отсутствует,можно приспособить к аргонодуговой сварке: приобретите вентильную горелку, баллон с аргоном и редуктор давления дополнительно. Сварка на таком самодельном аргонном аппарате имеет свои особенности, но если их учитывать, можно вполне сносно работать. Главное, не начинать сварку на изделии, приготовьте для этого графитовую подкладку. Если будете начинать на изделии, вольфрамового электрода вам хватит на пару поджигов, затем придется перетачивать. Заканчивать процесс также необходимо на графите.
К меню
Меры безопасности при сварке
Помните, нарушение техники безопасности могут привести к серьезным последствиям. Можно не только испортить исходный материал, но и получить травмы и даже увечья. Никогда не начинайте работу, не ознакомившись с правилами безопасности и нюансами работы с инструментом. Поэтому перед началом работы примите к сведению и подробно рассмотрите правила и технику работы:
вначале рекомендуется изолировать все провода, которые непосредственно связаны с блоком питания тока и со сварочной дугой
В источниках питания обязательно должны быть автоматические выключатели высокого напряжения;
сварку аргоном металлических изделий необходимо проводить в сухой одежде, специальных рукавицах и галош;
важно правильно и аккуратно оборудовать рабочее место и убрать все лишние инструменты и вещи;
проводить сварочные работы рекомендуется в помещении с хорошей вентиляцией воздуха.. Работы по сварке довольно сложные и требуют некоторых знаний и подготовки
Помните, недостаточно посмотреть обучающее видео. Важно приобрести опыт и практические навыки работы под руководством опытного мастера, которые сможет дать практические советы и рекомендации
Работы по сварке довольно сложные и требуют некоторых знаний и подготовки. Помните, недостаточно посмотреть обучающее видео
Важно приобрести опыт и практические навыки работы под руководством опытного мастера, которые сможет дать практические советы и рекомендации
