Главная » Технологии » ARC TIG

ARC TIG

НАПЛАВКА НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗА С ПРИСАДКОЙ ХОЛОДНОЙ ПРОВОЛОКИ

TIG = сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа

При сварке TIG материал детали разогревается и плавится с помощью неплавящегося электрода. Электрическая дуга зажигается между электродом и деталью. Сварочная ванна и электрод защищены потоком защитного газа, поступающим через сопло. Электрод расположен в центре газового сопла. В качестве защитного газа используются аргон, гелий или смеси из этих газов.

Обычно возбуждение дуги происходит бесконтактным способом, за счет импульсов высокого напряжения (высокочастотное возбуждение).

Большинство металлов свариваются постоянным током (DC). Только алюминий, в основном, сваривается переменным током (AC).

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДА СВАРКИ TIG

Преимущества:

Высокая универсальность метода
Может использоваться для самых различных материалов
Может использоваться для выполнения сварочных швов во всех положениях
Мощная, устойчивая дуга
Высокое качество наплавки
Гладкие и ровные сварные швы
Отсутствие разбрызгивания металла
Отсутствие шлака
В некоторых случаях не требуется присадочного металла
Высокая скорость сварки при работе с материалами с толщиной до 3 – 4 мм (механизированная сварка горячей проволокой)

Единственный недостаток метода TIG – это его низкая экономическая эффективность при работе с материалами толщиной более 4 мм.

ИМПУЛЬС TIG

Так как предустановленная сила тока не всегда идеально соответствует условиям работы в течение всего процесса сварки, часто используется пульсирующий сварочный ток. Например, при сварке труб в стесненных условиях необходимо частое изменение силы тока. Если достигается слишком высокая температура, появляется опасность вытекания жидкого металла из сварочной ванны. При слишком низкой температуре не происходит достаточного расплавления материала детали.

Относительно низкий сварочный ток (базовый ток I_G) увеличивается по круто восходящей линии до значительно большей величины (величины тока импульса I₁) и снова падает по истечении предустановленного периода (рабочего цикла) до величины базового тока I_G. Этот процесс повторяется снова и снова.

Во время сварки небольшие участки в зоне сварки быстро расплавляются и затвердевают. При использовании этого метода значительно легче управлять процессом наплавления сварного шва.

Этот метод также используется при сварке тонколистового металла. Каждая точка расплавления перекрывает следующую, таким образом, формируется аккуратный и ровный шов.

Когда используется импульсный метод TIG при ручной сварке, сварочный пруток прилагается на каждом пике силы тока (это возможно только в диапазоне самой низкой частоте 0,25 – 5 Гц). Более высокая частота импульсов используется обычно при автоматической сварке и служит, в основном, для стабилизации сварочной дуги.

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Метод сварки TIG применим ко всем свариваемым металлам. Наиболее часто этот метод используется при сварке нержавеющих сталей, алюминия и никелевых сплавов.

Этот метод, в основном, применяется для сварки материалов толщиной 0,3 – 4 мм. При работе с материалами большей толщины, в некоторых случаях, метод TIG используется для сваривания корня сварного шва. Для завершения шва используются другие более производительные методы, такие как MIG/MAG или дуговая сварка под флюсом.

Сила тока, необходимая для сваривания на один миллиметр толщины листа:

Алюминий — около 40A

Медь — около 75 — 80A

Низколегированная сталь — около 40A

Хромоникелевая сталь — около 40A

(зависит от положения сварочного шва и опыта сварщика)

СВАРКА АЛЮМИНИЯ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ МЕТОДОМ TIG

Характерное свойство алюминия – его большая активность в реакции с кислородом. Слой оксида (0,1 микрон) немедленно образуется на всей поверхности при нахождении алюминия на воздухе!

Оксидная пленка имеет температуру плавления 2015ºС, тогда как сам алюминий плавится около 650ºС (в зависимости от типа сплава).

Поскольку деталь покрыта оксидной пленкой, обеспечить сварное соединение алюминиевых деталей будет невозможно! Оксидная пленка не будет плавиться, а расплавленный алюминий будет просто стекать. По этой причине крайне важно в первую очередь разрушить эту пленку!

Оксидную пленку можно удалить:

механическим способом
химическим способом (очень сложный и трудоемкий способ)
подачей на электрод положительной полярности
при помощи переменного тока

Существуют две теории о механизме разрушения оксидного слоя:

Катодное пятно, перемещаясь по сварочной ванне, вызывает испарение оксида алюминия, в то время как электронная эмиссия из расплава заставляет частицы оксида двигаться к краю сварного шва, где они иногда образуют маленькие линии.

Ионы, атакующие поверхность детали, имеют достаточную энергию для разрушения оксидной пленки; этот процесс можно сравнить с пескоструйной обработкой. В поддержку этой теории можно привести тот факт, что очищающий эффект усиливается при использовании инертных газов, имеющих больший атомный вес (аргон).

ПРИНЦИП СВАРКИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ ПО МЕТОДУ TIG

ВОЛЬФРАМОВЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

Вольфрам используется в качестве материала для электродов, благодаря своей высокой температуре плавления (3380°C).

Электроды изготавливаются путем спекания. Для улучшения характеристик электродов они могут быть легированы оксидными добавками.

Чистый вольфрам WP: Низкий стабилизирующий эффект; гладкий, сферический конец электрода; сложность возбуждения дуги на постоянном токе; низкая предельно допустимая нагрузка по току

С оксидом тория WT: Чем выше содержание оксида тория, тем лучше возбуждение сварочной дуги, больше срок службы и предельно допустимая нагрузка по току. Существует опасность «осыпания» электрода при его перегрузке. Торий обладает слабой радиоактивностью (источник альфа-излучения).

С оксидом церия WC: Имеет свойства подобные торию, но не радиоактивен.

С оксидом лантана WL: Увеличенный срок службы по сравнению с электродами с оксидом тория и с оксидом церия, но хуже возбуждение сварочной дуги

ПОДГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ СВАРКИ МЕТОДОМ TIG

Þ Крайне важно обеспечить абсолютную чистоту деталей!

Þ При работе с хромоникелевыми материалами используйте только инструмент из хромоникелевого сплава.

Þ При работе с алюминием используйте инструмент только из хромоникелевого сплава, который применялся только при работе с алюминием, а не со сталью.

Алюминий

При выполнении стыковых сварных швов необходимо закруглить фаски корня сварного шва, в противном случае возможно образование оксидных включений
Требуется больший угол разделки кромок, чем на стальных деталях
Макс. угол разделки кромок 80°; как правило, без притупления кромок!
Зазор в корне сварного шва > 2 мм, при наличии возможности использовать подложку (хромоникелевые сплавы, керамика; медь использовать нельзя)
Прямоугольные стыковые швы выполняются без зазора.

Обезжирить листы – в некоторых случаях требуется термообработка электрода, так как оксидная пленка иногда содержит H₂ (при использовании ацетиленовой горелки – снижение эффективности обжига)

При работе с толстыми материалами необходим предварительный нагрев, так как происходит интенсивное излучение тепловой энергии при использовании газовых смесей на основе гелия. В некоторых случаях в предварительном нагреве нет необходимости.

Хромоникелевые сплавы

Применяйте минимально возможный угол разделки кромок, так как хромоникелевые сплавы являются плохими проводниками тепла. Существует риск очень сильного коробления деталей.

Производите сварку при минимально возможной температуре из-за опасности перегрева и выгорания легирующих элементов; для предотвращения окисления необходимо использовать защитное экранирование корня сварного шва (!)