Меню

Дуговая сварка в инертном газе с неплавящимися вольфрамовыми электродами TIG

Дуговая сварка в инертном газе с неплавящимися вольфрамовыми электродами (TIG)

Введение

Дуговая сварка в среде инертного газа с неплавящимся вольфрамовым электродом (TIG или GTAW — газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом) — это процесс, в котором тепло, необходимое для сварки, подается электрической дугой, которая поддерживается между неплавящимся электродом и обрабатываемой деталью. Электрод, используемый как проводник тока, состоит из вольфрама или вольфрамовых сплавов. Зона сварки, расплавленный металл и неплавящийся электрод устойчивы к атмосферным влияниям благодаря инертному газу, который подается горелкой. Сварка ТИГ осуществляется с добавлением сварочного материала (сварочной проволоки) или плавкой основного материала с помощью теплового эффекта, производимого электрической дугой.

TIG сварка

Сварочная цепь

сварочная цепь при tig сварке

1. Источник питания

Назначение источника питания — питание электрической дуги, которая создается между основным материалом и вольфрамовым электродом, благодаря подаче тока, достаточного для поджига дуги. Внутри источника питания обычно присутствует устройство, регулирующее сварочный ток, механическое (магнитный шунт) или электронное (тиристор или инверторная система). Различают два типа источников питания:

источник питания в tig сварке

а) источник питания переменного тока

Выходной ток/напряжение из источника питания принимает форму квадратной волны, которая изменяет полярность через регулярные интервалы времени с частотой от 20 до 200 Герц или более, в зависимости от типа источника питания. Это достигается с помощью одного или двух устройств, назначение которых — преобразование тока/напряжения синусоидальной волны из распределительной сети в подходящий переменный сварочный ток/напряжение.

источник питания схема при tig сварке

б) источники питания постоянного тока

Выходной ток источника питания имеет форму непрерывной волны, которая достигается с помощью устройств, способных преобразовывать ток/напряжение из переменного в постоянный. Если сварочная цепь состоит из источника питания постоянного тока, то она может быть далее классифицирована в соответствии с методом подключения полюсов источника питания к свариваемому материалу или с видом сварочного тока:

  • постоянный ток с соединением прямой полярности

В случае с соединением с прямой полярностью, горелка и ее кабель подсоединяются к отрицательному полюсу, а свариваемый материал к положительному полюсу источника питания; в этом случае электроны текут от электрода к детали, вызывая плавку.

Это наиболее часто используемый тип тока при сварке TIG. Он обеспечивает хорошую свариваемость почти всех видов металлов, поддающихся сварке, и сплавов, за исключением алюминия. Постоянный ток с прямой полярностью создает узкую глубокую сварочную ванну, а также обеспечивает лучшее проникновение, чем в случае с обратной полярностью.

14125221 (1).jpg

В этом случае горелка с кабелем подсоединяется к положительному полюсу, а деталь — к отрицательному полюсу источника питания. Этот тип питания используется редко, поскольку он производит мелкую сварочную ванну и плохое проникновение. Обратная полярность сама по себе вызывает чрезмерный перегрев электрода, и чтобы предотвратить электрод от возгорания, нужно использовать слабые токи. В этом причина ограниченного использования этого типа соединения.

источник постоянного тока PULSE

Существует еще одна группа источников питания, известных как источники питания постоянного тока вне зависимости от типа соединения и называемых модулированными или импульсными источниками постоянного тока. Модулированный источник тока — это источник питания постоянного тока, оснащенный специальными устройствами для изменения силы сварочного тока. Модулированный или импульсный ток достигается путем наложения на постоянный основной ток следующей компоненты, обычно квадратной волны, для получения эффекта периодической пульсации дуги. При такой системе получается сварочный шов, состоящий из непрерывного наложения точечных сварок, которые последовательно образуют единый шов. Этот метод типичен для сварки тонких материалов, когда необходимо контролировать количество тепла для предотвращения перфорации детали без уменьшения проницаемости сварки.

2. Горелка со связкой проводов

горелка TIG

Горелка для ТИГ-сварки — это инструмент, который включает в себя вольфрамовый электрод и подсоединяется к пучку проводов, которые в свою очередь подсоединены к источнику питания. Ее назначение — подавать электроэнергию и создавать газовую защиту. В зависимости от типа использования, горелки могут охлаждаться естественным образом через газовую защиту, если требуется использование слабых токов, или с помощью системы водного охлаждения, когда используется сильный ток (200-500А) и частая сварка.

3. Сварочная проволока

Толщина материала, тип соединения и желаемые характеристики сварки влияют на определяют необходимость применения металлического сварочного материала и его добавления в сварочную ванну. Добавление металлического сварочного материала при ручной сварке достигается введением проволоки в зону дуги со стороны сварочной ванны. Используемый металл часто такой же, как и основной, и часто включает ограниченное количество раскислителя или других компонентов для улучшения свойств области плавки.

4. Газовый баллон с редуктором

редуктор

Газовый баллон с редуктором состоит из:

  • баллона с защитным газом/ами
  • манометра, показывающего количество газа в баллоне
  • регулятора газа
  • электромагнитного клапана (если горелка оснащена кнопкой и контролируется ею, открывая и закрывая поток газа в соответствии с потребностями сварщика).
5. Зажим с заземляющим кабелем

Зажим с заземляющим кабелем используется для создания электрического соединения между источником питания и основным материалом. Сечение и длина кабеля зависят от максимального тока (в амперах) сварочного источника питания.

6. Система водного охлаждения

Система водного охлаждения — это устройство, используемое для охлаждения горелки, чтобы предотвратить чрезмерный перегрев, в случае применения сильных сварочных токов. Посредством насоса этот аппарат непрерывно подает воду, которая циркулирует в пределах горелки и контролирует перегрев с помощью системы охлаждения.

система водного охлаждения при TIG сварке

Защитные газы

защитные газы при TIG сварке

Основное назначение газовой защиты — вытеснение воздуха из области сварочной ванны, электрода и конца сварочной проволоки (если она используется) для предотвращения риска загрязнения вредными веществами в окружающем воздухе. Физические и химические свойства газовой защиты могут по-разному влиять на сварку, в зависимости от типа металла. Газы используемые для защиты при сварке TIG — это аргон, гелий, аргонно-гелиевые или аргонно-водородные смеси. Очень важно, чтобы газы были как можно более чистыми, поскольку даже незначительный процент примесей может оказать влияние на качество сварки и сделать его неприемлемым. Во время сварки с использованием аргонной газовой защиты дуга довольно стабильная, но сварочная ванна более холодная, поэтому этот газ больше подходит для сварки тонких материалов.

Аргон — широко применяется, поскольку он намного дешевле гелия; это основной фактор выбора газовой защиты.

Дуга с гелиевой защитой производит больше тепла, чем с аргонной; таким образом его использование рекомендовано при сварке материалов с высокой теплопроводностью, позволяя в этом случае повысить качество и скорость сварки. Поскольку гелий легче воздуха, его расход для обеспечения достаточной защиты сварочной ванны выше, чем аргона.

Смеси аргона и гелия используются для обеспечения газовой защиты с промежуточными характеристиками.

Неплавящиеся электроды

На рынке представлены различные виды неплавящихся электродов:

  • из чистого вольфрама

Они используются со слабыми токами и переменным током, поскольку в этом случае дуга более стабильна. По цене эти электроды самые экономичные.

  • торий-вольфрамовыеэлектроды

Они выдерживают сильные токи. Дуга легко поджигается и остается довольно стабильной. Эти электроды рекомендуются для сварки стали постоянным током с прямой полярностью.

  • цирконий-вольфрамовыеэлектроды

Они используюстя для ручной сварки алюминия, магния и его сплавов со средне-низкой силой тока.

  • цериевые электроды

Они отличаются высоким выделением электронов и дают хорошее проникновение с удовлетворительной износостойкостью.

Системы поджига дуги:

  • HFвысокочастотный поджиг

Подготовительный разряд поставляется высокочастотным генератором, который налагает высоковольтный импульс на сварочное напряжение; мощность этого устройства минимальная, но в то же время достаточная для поджига электрической дуги на расстоянии. Высоковольтный поджиг требует использования особой сварочной горелки, оснащенной кнопкой контроля поджига.

  • поджиг пилотной дугой

В этом случае дуга поджигается между вольфрамовым электродом и вспомогательным электродом, который может представлять из себя кольцо, прикрепленное к соплу горелки. Пилотная дуга поджигается высокочастотной искрой, которая входит в цепь поджига пилотной дуги. После поджига вспомогательное зажигание отключается, поскольку основная дуга зажигается самопроизвольно простым разрядом вольфрамового электрода, который становится раскаленным в ионизированой газовой атмосфере. Такой тип поджига в основном используется в автоматизированных устройствах.

  • поджиг LIFT (плавный поджиг дуги с подъемом)

Достигается с помощью устройства, которое подает слабый ток (чтобы не повредить конец вольфрамового электрода), когда электрод входит в контакт со свариваемым материалом. Когда электрод отрывается от детали, создается искра, которая заставляет дугу поджигаться; затем источник питания увеличивает сварочный ток до достижения установленных значений. Поскольку высокие частоты не используются, поджиг с подъемом не создает электромагнитных помех; однако, контакт, устанавливаемый между кончиком электрода и основным материалом, загрязняет сварочную ванну.

  • поджиг царапаньем / чирканьем / касанием

Этот поджиг осуществляется путем проведения по свариваемой детали вольфрамовым электродом, что заставляет дугу поджигаться. Контакт между электродом и свариваемой деталью приводит к появлению включений вольфрама в начале шва, что снижает качество сварки.

Материалы, свариваемые TIG

TIG сварка

Эта процедура в основном используется для сварки нержавеющей стали, алюминия и его сплавов, никеля, меди, титана и их сплавов.

Нержавеющая сталь сваривается постоянным током с электродом отрицательной полярности. Можно сваривать материалы толщиной до 2.5мм без добавления сварочного материала; более толстые требуют скашивания краев и использования сварочной проволоки, материал которой должен подходить для качества свариваемой нержавеющей стали.

Перед продолжением сварки рекомендуется произвести очистку щеткой из нержавеющей стали.

Алюминий и его сплавы следует сваривать переменным током и, для получения шва хорошего качества, использовать источник питания высокой частоты. В случае сильного окисления, его можно удалить щеткой или травлением (химическая процедура для удаления окисления).

Читайте также:  Экипировка в бассейн что нужно для бассейна

В этом случае также возможно сваривать материалы до 2.5мм без добавления сварочного материала; для сварки более толстых, края нужно скосить и использовать сварочную проволоку.

Сварка в атмосфере аргона с использованием вольфрамового электрода также применяется в случае с мягкими сталями и стальными сплавами, медью и ее сплавами, титаном и благородными металлами. Для всех этих металлов и сплавов используется постоянный ток с прямой полярностью.

Источник



Сварочные источники для сварки неплавящимся электродом в инертном газе

Требования к источникам для сварки в инертном газе

Требования к источнику питания определяются родом сварочного тока (постоянный, переменный) и характером его модуляции (непрерывный, импульсный униполярный, импульсный разнополярный, высокочастотный), которые в свою очередь зависят от марки и толщины свариваемого металла.

Источник постоянного тока рекомендуется для сварки большинства материалов средних толщин за исключением алюминиевых сплавов. Сварка выполняется, как правило, дугой прямой полярности (минус на электроде). В сравнении с дугой обратной полярности здесь более благоприятное распределение тепла дуги, поскольку большая его часть идет в анод—свариваемое изделие. Это позволяет увеличить токовую нагрузку на электрод и благодаря этому поднять производительность. Обычно источник представляет собой выпрямитель, состоящий из трансформатора и выпрямительного блока на диодах или тиристорах. Возможно использование и инверторного выпрямителя.

Источник переменного тока используют при сварке алюминиевых сплавов. На него распространяются все вышеизложенные требования, относящиеся к источнику постоянного тока. При этом необходимо учитывать различие физических свойств тугоплавкого вольфрамового электрода и сравнительно легкоплавкого основного металла — алюминия.

Импульсный источник для сварки пульсирующей дугой рекомендуют для соединения деталей малой толщины, поскольку при правильном подборе параметров импульса и паузы удается снизить опасность прожога. Программное управление током осуществляется с помощью маломощного генератора импульсов — полупроводникового мультивибратора.

Источник разнополярных импульсов предназначен для сварки алюминиевых сплавов. Обычно он имеет два силовых канала, каждый из которых включает в себя трансформатор и выпрямительный блок. Один канал предназначен для питания дуги прямой полярности, другой — дуги обратной полярности. С помощью силового полупроводникового коммутатора каналы попеременно подключаются к дуге, генерируя прямоугольные импульсы прямой и обратной полярности.

Высокочастотный источник обычно создаётся на базе инверторного.

Вспомогательные оборудование для сварки в инертных газах

Осцилляторы и возбудители используются для начального зажигания дуги без короткого замыкания электрода на изделие. Они представляют собой источники высокого напряжения и высокой частоты, способные вызывать искровой разряд между электродом и деталью.Для пробоя межэлектродного промежутка длиной 1 мм в воздухе требуется напряжение около 1 — 3 кВ, в аргоне напряжение пробоя снижается. Серийные осцилляторы и возбудители изготовляются на напряжение 2 — 20 кВ. Ток разряда достигает 1 — 10 А, аего энергия 0,05 — 1 Дж. Пробой межэлектродного промежутка приводит к его ионизации, благодаря чему возникает дуга от основного источника. Частота разряда у серийных осцилляторов и возбудителей составляет 100 — 1000 кГц. При такой частоте высокое напряжение безопасно для сварщика, поскольку высокочастотный ток протекает по поверхностным участкам тела и поэтому не вызывает электролиза крови и не повреждает жизненно важных органов. Различают поджигающие устройства непрерывного действия (осцилляторы) и импульсные (возбудители). С основным источником они могут включаться последовательно и параллельно.

Достоинством осциллятора является высокая эффективность бесконтактного зажигания дуги. Его недостатки — низкая надежность разрядника и опасность поражения сварщика высоким напряжением низкой частоты. Разрядник нуждается в частой зачистке вольфрамовых электродов и настройке расстояния между ними. Поражение сварщика высоким напряжением (до 6 кВ) низкой частоты (50 Гц) возможно при попадании напряжения со вторичной обмотки трансформатора T1 непосредственно на дугу, от этого защищает конденсатор C6 и предохранитель F2. Также обязательно заземление корпуса осциллятора.

Недостатком осциллятора параллельного включения является еще и необходимость в громоздком дросселе L. У осциллятора последовательного включения, представленного на рис. 1, такого недостатка нет. Хотя катушка связи L4 этого осциллятора соединена последовательно с основным источником, высокочастотный ток замыкается по цепи L4 — С — дуга. В этой цепи высокое напряжение осциллятора почти полностью приложено к дуге, а источник шунтирован конденсатором C, имеющим малое сопротивление для высоких частот. Недостатком такого осциллятора являются большие размеры катушки связи L4, по которой идет сварочный ток. Поэтому осцилляторы последовательного включения изготовляют на ток не более 400 А, в качестве примера можно привести осциллятор.

Главным преимуществом импульсных возбудителей в сравнении с осцилляторами является отсутствие опасного высокого напряжения низкой частоты. Некоторые из них не имеют и разрядников, что повышает их надежность и снижает уровень радиопомех.

Импульсный стабилизатор предназначен для повторного зажигания дуги переменного тока,особенно при переходе к полупериоду обратной полярности. При сварке алюминия неплавящимся электродом стабилизатор должен генерировать пиковый импульс с амплитудой напряжения Uи = 200 — 600 В. Стабилизатор с частотой следования импульсов 50 Гц стимулирует зажигание дуги только обратной полярности, с частотой 100 Гц — дуги и обратной, и прямой полярности.

Устройства подавления постоянной составляющей переменного тока улучшают условия работы с варочного трансформатора, при этом подавление может быть полным или частичным.Простейшее устройство подавления включает в свой состав диод и резистор. Ток обратной полярности идет беспрепятственно через диод. Ток прямой полярности идет через резистор и поэтому снижается. При переходе на новый режим резистор необходимо заново настраивать. Этот способ из-за больших потерь в резисторе рекомендуется только для маломощных источников.

Источники постоянного тока для сварки в инертных газах

Пост аргоно-дуговой сварки на постоянном токе можно собрать на основе источника общепромышленного назначения. Для этих целей пригодны выпрямители для ручной сварки с крутопадающей характеристикой, например, серии ВД, или тиристорные выпрямители серии ВДУ. Кроме того, необходимы осциллятор или возбудитель, дополненные фильтром высокой частоты. Однако более эффективно использование комплектных специализированных источников, описываемых ниже. Подробно рассмотрим конструкцию специализированной инверторной установки УДГ-350 (рис. 72). Она предназначена для аргоно-дуговой сварки как непрерывной, так и пульсирующей дугой. В ее состав входят автоматический выключатель QF, сетевой фильтр C1—С6, L1—L3, сетевой выпрямительный блок VD, сглаживающий дроссель L4 и четыре транзисторных

инверторных модуля A1—A4. Каждый инверторный модуль в свою очередь собран из 10 транзисторов по ранее описанной однотактной полумостовой схеме. В составе каждого модуля имеются собственный высокочастотный трансформатор и выпрямительный блок с фильтром. Благодаря этому повышается надежность работы источника, поскольку после выхода из строя одного из модулей установка продолжает работать, хотя и при меньшем токе. Частота инвертора достигает 16 кГц. Внешние крутопадающие характеристики сформированы за счет обратной связи по току, установка обеспечивает плавное регулирование тока с высокой кратностью, а также плавное нарастание тока и заварку кратера. Предусмотрена индикация работоспособности отдельных узлов, что облегчает пуско-наладочные работы. Подобное устройство имеют установки УДГ-1601 иУДГ-2504, а также выпрямитель ВДЧИ-252.

Источники переменного тока для сварки в инертных газах

Пост аргоно-дуговой сварки на переменном токе можно собрать из сварочного трансформатора с механическим регулирующим устройством типа ТДМ или СТШ,возбудителя-стабилизатора ВСД-01 или БП-80 и конденсаторной батареи для подавления постоянной составляющей тока. При сварке на малых токах, если допустимо контактное зажигание дуги, используют трансформаторы ТДК-315 или«Разряд», укомплектованные импульсными стабилизаторами дуги на 50 или 100 Гц.Ниже описаны более эффективные комплектные источники.

Подробно рассмотрим конструкцию специализированной установки УДГ-501-1 (рис. 3). В состав установки входят автоматический выключатель QF, пускатель K1, силовой трансформатор T с переключателем S, диодно-тиpистоpное устpойство VD, VS, блок поджига G с фильтром L, C1, а также не показанные на схеме вентилятор, газовый клапан и система

Источник

Сварка TIG или как варить вольфрамом в инертном газе?

Международное стандартизованное обозначение сварка TIG упоминается стандартом DS / EN 24063, где этот процесс также отмечен 141 номером среди всех существующих технологий сваривания. Аббревиатуру «TIG» логично воспринимать английским словосочетанием «Tungsten Inert Gas», чистый перевод которого — вольфрамовый инертный газ. Между тем, обозначение этого же процесса, к примеру, в немецкой промышленной практике, отмечено аббревиатурой «WIG» (Wolfram Inert Gas).

Сварка TIG + базовый принцип технологии

Процессом электродуговой сварки считается технология TIG, при котором энергию плавления получают электрической дугой, образованной между заготовкой и вольфрамовым электродом. Процессом предусматривается защита электрода, дуги и сварочной ванны от разрушающего воздействия атмосферного воздуха посредством защитного инертного газа. Особенностью процесса следует считать высокие рабочие температуры, граница которых может достигать 3300°C и более.

Инертный газ на сварке TIG распределяется специальным соплом, фактически очищает рабочую зону от присутствия атмосферного воздуха. Сварка TIG отличается от других процессов сваривания не только иной техникой формирования дуги. Ещё один отличительный момент – остающийся целым рабочий электрод. Допускается внедрение присадочного материала, добавляемого вручную или автоматически в виде проволоки.

Для сварки TIG характерным является также подключение вольфрамового электрода на отрицательный потенциал тока, тогда как деталь подключается на положительный потенциал источника постоянного тока. Отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы мигрируют в моменты зажигания дуги.

Если для миграции электронов характерным является прохождение от полюса отрицательного к положительному полюсу, движение ионов отмечается в противоположном направлении. Область горения дуги становится своего рода точкой столкновения между ионами и электронами. Соответственно, такое столкновение и выражается образованием тепловой энергии.

Читайте также:  Упаковка алюминиевых профилей Установка для упаковки алюминиевых профилей в стретч пленку

Максимальная скорость потока электронов наблюдается на переходе от острия электрода к заготовке, где вырабатывается значительное количество тепловой энергии. Общая производная тепловой энергии сварки TIG распределяется на 30% до точки подключения электрода к отрицательному полюсу и на 70% к заготовке, подключенной к положительному полюсу. Если же используется источник питания переменного тока, процентный расклад тепла составляет 50% на 50%.

Какие преимущества даёт сварка TIG для конкретной деятельности?

Процесс сварки TIG охватывает достаточно обширную область применения. Достигается такой широкий охват, благодаря многочисленным преимуществам технологии:

  • концентрированный нагрев заготовки.
  • эффективная защита сварочной ванны.
  • независимость от присадочного материала.
  • отсутствие дополнительной обработки сварного шва.
  • отсутствие образования шлака и разбрызгивания металла.
  • работы возможны в труднодоступных местах.

Исходя из отмеченных преимущественных сторон процесса, сварка TIG часто применяется для выполнения работ, где требуется результат высокого качества. Среди распространённых работ посредством этой технологии можно привести в пример:

  • химическую промышленность,
  • нефтехимические предприятия,
  • атомные станции,
  • предприятия пищевой индустрии и другие.

Как правило, наиболее частой сферой применения технологии является сварка TIG тонких материалов из нержавеющей стали, алюминия, никеля, никелевых сплавов. Высокие требования относительно качества сваривания деталей делают сварку TIG популярным процессом для соединений труб меньшего размера, а также для создания корневых проходов как нелегированных, так и легированных листовых материалов.

Таблица ниже отмечает материалы под сварку TIG, рекомендуемые типы тока и полярность:

Материал Тип тока Полярность
Сплав никеля постоянный отрицательная
Медный сплав
Титан
Нелегированная сталь
Низколегированная сталь
Хромоникелевая сталь
Хромированная сталь постоянный отрицательная
Алюминиевый сплав переменный
Свинец постоянный отрицательная
Сплав магния переменный

Как видно из таблицы, применение источника постоянного тока с отрицательной полярностью на электроде сварка TIG предусматривает для работы с большинством материалов. Сварка алюминия и магния постоянным током, как правило, не выполняется (невозможна в принципе).

Причина применения иного источника для алюминия и магния очевидна. Эти материалы покрывает прочный слой оксида, трудно поддающийся пробою вследствие высокого параметра температуры плавления. Соответственно, материалы алюминий и магний (а также сплавы) сваривают, используя переменный ток, способный разрушить оксидный слой.

Какое технологическое оборудование требует сварка TIG?

Процесс сварки TIG предусматривает использование соответствующего оборудования, состоящего в целом из разных модулей (деталей), каждый из которых требуется под отдельные функции. Как правило, составными частями оборудования выступают:

  • горелка,
  • источник питания,
  • система управления,
  • баллон инертного газа,
  • редукционный клапан и расходомер.

Традиционно аппараты сварки TIG сконструированы с учётом наличия источника питания и всего технологического оборудования в одном устройстве.

Горелка под сварку TIG сконструирована в виде рукоятки, дополненной рабочей головкой, покрытой электрически изолированным материалом. Основное назначение горелки — подвод сварочного тока и защитного газа к области сварного шва. Ручка горелки обычно оснащена переключателем для включения и выключения сварочного тока и подачи защитного газа.

Горелка сконструирована с учётом передачи тока к электроду непосредственно у острия электрода. Горелки для сварки TIG доступны разные по конструкциям и размерам. Конкретная конструкция определяется токовыми нагрузками и обстоятельствами, при которых проходит сварка TIG. Размеры горелки также определяются охлаждающими способностями конструкции в процессе сварки.

Существуют горелки под сварку TIG, охлаждаемые тем же инертным газом. Вместе с тем, существуют конструкции, дополненные охлаждающими трубками. Горелки под сварку TIG, дополненные системой водяного охлаждения, используются для сваривания большими силами тока, обычно на оборудовании под переменный ток.

Традиционно горелка под сварку TIG с водяным охлаждением меньше по размерам, чем горелка с воздушным охлаждением, рассчитанная на такую же максимальную силу тока. Конструкции из числа последних современных новинок под сварку TIG дополнительно оснащаются спусковым крючком на ручке для управления сварочным током в моменты работы.

Функция газового сопла — подвод инертного газа в зону сварки, удаляя атмосферный воздух. Газовое сопло — часть горелки, заменяемая при необходимости. Материал сопла — керамика, способная выдержать сильный нагрев. Наряду с обычными соплами, применяются также конструкции, именуемые «линзами», которые отличаются улучшенной стабильностью (равномерностью) подачи газа.

Источник питания и конструкция аппарата в целом

Применяемые в данном случае источники питания обычно имеют напряжение холостого хода на уровне 70-80 вольт. Для сваривания постоянным током используется источник питания, предварительно выпрямляющий переменный ток напряжением 380-400 вольт. На выходе выпрямителя получают напряжение, подходящее для оборудования. Одновременно изменяется сила тока до уровня, заданного сварщиком.

Современные сварочные аппараты позволяют выполнять сваривание деталей, как в режиме постоянного тока, так и в режиме переменного тока. Система управления оборудованием сварки TIG допускает исполнение, как очень простое, так и очень сложное, дополненное массой различных функций.

Простой вариант управления поддерживает регулирование сварочного тока. Подача инертного газа регулируется посредством простого клапана на горелке. Более сложные конструкции более «тонко» контролируют подачу защитного газа в зависимости от наличия дуги.

Конструкция аппарата имеет систему зажигания — высокочастотное устройство, которое увеличивает частоту до 2–4 миллионов периодов в секунду, а также уровень напряжения до нескольких тысяч вольт. Высокая частота и напряжение способствуют формированию искры между остриём электрода и поверхностью заготовки.

Система управления зажиганием может ограничивать ток короткого замыкания в момент зажигания, чем исключается дефект «прилипания» к заготовке. Увеличение силы сварочного тока отмечается только тогда, когда электрод снимается с поверхности заготовки, что приводит к зажиганию дуги. Примерами такого управления являются системы «LIFTARC», «LIFTIG», другие.

Электроды для сварки TIG + легирование маркировка заточка

Сварка TIG предусматривает применение электродов, как правило, изготовленных на основе вольфрама. Чистый вольфрам характеризуется жаропрочным материалом, имеющим температуру плавления 3380°C. Путём легирования вольфрама несколькими процентами оксида металла повышают проводимость электрода.

Легированный вольфрам демонстрирует способность выдерживать более высокую токовую нагрузку. Соответственно, электроды, сделанные из легированного вольфрама, отличаются более длительным сроком службы и лучшими свойствами зажигания. Наиболее часто используемые оксиды металлов под легирование вольфрама:

  • оксид тория (ThO 2),
  • оксид циркония (ZrO 2),
  • оксид лантана (LaO 2),
  • оксид церия (CeO 2).

Электроды, сделанные, как из чистого вольфрама, так из различных сплавов, фактически имеют одинаковый внешний вид. С целью различия изделий применяется стандартная цветовая индикация электродов. В частности, все электроды маркируются определённым цветом на концевом участке длиной 10 мм, например:

  1. Чистый вольфрам маркируется зелёным цветом.
  2. Вольфрам + 2% тория маркируется красным цветом.
  3. Вольфрам + 1% лантана имеет чёрный цвет маркировки.

Первые электроды традиционно используется для сваривания переменным током деталей из алюминия и алюминиевых сплавов. Вторые в основном применяются под сваривание нелегированных и низколегированных сталей, а также нержавеющего металла. Третьи подходят практически для любых свариваемых металлов рассмотренным методом.

Вольфрамовые электроды выпускаются в размерах диаметра диапазоном 0,5 — 8 мм. Диаметр электрода для работы выбирается в зависимости от силы тока, предпочтительного типа электрода, вида тока (переменный или постоянный).

Важным условием получения хорошего результата сварки TIG является правильное формирование острия электрода. Форма этой части должна быть конической, чтобы получить концентрированную дугу, узкий и глубокий профиль проплавления.

Небольшой заострённый угол даёт узкую сварочную ванну. Соответственно, чем больше заострённый угол, тем шире сварочная ванна. Для сварки TIG на переменном токе вольфрамовый электрод закругляется на конце.

При заточке электрода направление вращения шлифовального диска ориентируют вдоль. Обычно для заточки используются станки, имеющие вращающийся диск с алмазным покрытием. Станки оснащаются приспособлением фиксации электродов с регулируемым углом заточки, что обеспечивает равномерность заточки.

Какие вещества применяются в качестве инертных газов?

Сварка TIG предполагает использование двух видов инертных газов:

  1. Аргон (Ar).
  2. Гелий (He).

Однако газ аргон применяется чаще. Два неактивных инертных газа допустимо смешивать один с другим. Каждый из отмеченных газов допустимо также смешивать с газом, обладающим восстанавливающим действием.

Термин «восстанавливающий», в данном случае, означает соединение с кислородом. Процесс сварки TIG поддерживает два восстановительных газа:

  1. Водород (H 2).
  2. Азот (N 2).

Для защиты обратной стороны сварного шва, как правило, применяется смесь восстановительных газов N 2 / H 2. Рабочий газ под процесс поставляются заправленным в стальных баллонах, окрашенных стандартным цветом.

Давление внутри стальных баллонов достигает значений 200-300 бар. Применение газа в работе, однако, требует снижения высокого давления до подходящего рабочего давления. Для этого применяется редукционный клапан, дополнительно оснащаемый манометром. Существуют редукционные клапана, дополненные расходомером или без такового.

Источник

Описание основных функций сварочных аппаратов для полуавтоматической сварки в среде защитных газов MIG/MAG

Регулировка напряжения на сварочной дуге и регулировка скорости подачи сварочной проволоки. Обе эти регулировки в комплексе определяют значение сварочного тока на выходе полуавтомата, причем каждому значению сварочного напряжения соответствует определенное оптимальное значение скорости подачи, таким образом, чтобы скорость подачи проволоки равнялась скорости еѐ плавления в сварочной дуге.
Оптимальные значения сварочного напряжения и скорости подачи проволоки сварщик подбирает экспериментально, путем выполнения нескольких пробных швов.
Чтобы иметь возможность настроить аппарат на заданный ток сварки, шкалу одной из рукояток размечают в амперах сварочного тока:
1-й вариант: Рукоятка регулировки напряжения обозначена как «Ток сварки» и ее шкала размечена в амперах. В этом случае сварщик устанавливает напряжение, ориентируясь на шкалу сварочного тока, затем рукояткой «Скорость подачи» экспериментально подбирает оптимальное значение скорости подачи проволоки для данного напряжения.
2-й вариант: Шкала рукоятки регулировки скорости подачи размечена в амперах. В этом случае сварщик устанавливает скорость подачи проволоки, ориентируясь на шкалу сварочного тока, затем рукояткой «Напряжение» экспериментально подбирает оптимальное значение напряжения для данной скорости подачи. Сварочный ток выбирается исходя из ориентировочного значения 50А/мм толщины металла.
Регулировка индуктивности сварочной цепи. влияет на характер сварочного шва при прочих равных условиях сварки:
При низком значении индуктивности снижается глубина провара металла и ширина сварочной ванны, при этом увеличивается высота наплавляемого валика металла. Такой режим обычно используется при сварке тонколистового металла и при сварке корневого шва при многопроходной сварке, т. к. снижает риск прожога металла.
При высоком значении индуктивности увеличивается глубина и ширина провара. Такой режим используется при сварке толстого металла и при выполнении наплавочных швов при многопроходной сварке, т. к. увеличивает прочность сварочного шва.
4-тактный режим. Обычный режим работы полуавтоматом, называемый 2-тактным, выглядит так:
1-й такт: при нажатии кнопки горелки начинается сварка.
2-й такт: при отпускании кнопки горелки сварка прекращается.
Кроме этого режима полуавтомат может иметь дополнительный режим – 4-тактный:
1-й такт: при нажатии кнопки горелки начинается сварка.
2-й такт: при отпускании кнопки сварка продолжается в том же режиме. Это позволяет сварщику перехватывать горелку, взять ее поудобнее, не прерывая сварочного процесса.
3-й такт: при повторном нажатии кнопки горелки сварочный аппарат переходит в режим «заварки кратера». В этом режиме параметры сварки устанавливаются отдельными рукоятками «напряжение заварки кратера» и «ток заварки кратера». Данный режим позволяет более качественно завершить шов, на пониженном сварочном токе. В некоторых аппаратах режим заварки кратера может отсутствовать, в 3-м такте сварка продолжается в первоначальном режиме.
4-й такт: при отпускании кнопки горелки сварка прекращается.
Регулировка отжига проволоки. При завершении сварки, после отпускания кнопки горелки одновременно останавливается подача проволоки и отключается источник сварочного напряжения. При этом кончик проволоки может коснуться расплавленного металла и, при застывании сварочной ванны, прилипнуть к детали.
Чтобы этого избежать, необходимо, чтобы источник напряжения отключался не одновременно с остановкой подачи проволоки, а с некоторой задержкой, которая позволит сварочной дуге «отжечь» кончик проволоки на некоторое расстояние от поверхности металла.
Длительность данной задержки обычно составляет 0,1…0,5 с и регулируется сварщиком, исходя из практического опыта.
Регулировка длительности продувки. При завершении сварки необходимо поддерживать атмосферу защитного газа вокруг сварочной ванны до полной кристаллизации расплавленного металла, чтобы предотвратить его окисление, поэтому газовый клапан должен отключаться не одновременно с завершением сварки, а с некоторой задержкой.
Длительность данной задержки обычно составляет 0,5…5 с и регулируется сварщиком, исходя из практического опыта.
Режим Точка. При включении режима «точка» при нажатии и удержании кнопки горелки аппарат выполняет один короткий сварочный шов, длительность которого можно регулировать в определенном диапазоне.
При отпускании и повторном нажатии кнопки горелки выполняется аналогичный сварочный шов.
Импульсный режим. При включении импульсного режима подача проволоки происходит не непрерывно, а в виде толчков-импульсов. Такой режим позволяет более точно контролировать степень проплавления металла и исключить сквозные прожоги при сварке тонколистовых металлов.
Частота импульсов регулируется сварщиком, исходя из практического опыта.
Режим пульсации. Режим пульсации сварочного тока используется при полуавтоматической сварке алюминия. При протекании базового тока (пауза между импульсами) происходит сваривание металла, а импульсы повышенного тока позволяют расширить зону очистки металла от окисной пленки.
Частота пульсации регулируется сварщиком, исходя из практического опыта.
Приборы контроля. При сварке ответственных швов сварщик должен строго контролировать параметры сварки в соответствии с установленными технологическими требованиями. Для этих целей некоторые сварочные аппараты оборудованы приборами контроля сварочного процесса – амперметром и вольтметром.
Кроме того, наличие контрольных приборов упрощает настройку аппарата (соответствие скорости подачи проволоки установленному напряжению).
Мы предлагаем Вам широкий выбор аппаратов полуавтоматической сварки в среде защитных газов MIG/MAG, оснащенные вышеописанными функциями. Посмотреть аппараты, Вы можете по этой ссылке—>

Читайте также:  Технические характеристики ПП 750 У

Источник

Разновидности и особенности сварки неплавящимся электродом в среде защитного инертного газа

При сваривании неплавящимся электродом дуга возникает между электродом, находящимся в горелке, из которой подается защитный газ, и изделием. Для образования шва при этом в сварочную ванну подается присадочный материал. Если сварка ручная, то присадка подается непосредственно сварщиком, если автоматическая, процесс происходит без его участия.

Данный способ сваривания используется для сваривания неферромагнитных материалов, среди которых: магний, алюминий, цирконий, никель, титан, бронза, медь, нержавеющая сталь и другие. Этот метод сварки позволяет сварщику тонко чувствовать глубину проплавления металлов, что способствует хорошему качеству шва. При ручной сварке специалист сам управляет горелкой и присадочным материалом, что избавляет изделие от непроваров и других дефектов сварочного шва.

Область применения метода

Этот метод применяется в основном для сваривания тонкостенных цветных металлов. Он используется в производстве велосипедов, изготовлении различных заготовок. С его помощью изготавливаются различные предметы интерьера из нержавеющей стали и других материалов. Последующая обработка шва делает его практически незаметным.

Неплавящиеся электроды и их типы

На сегодняшний день при изготовлении металлоконструкций с помощью описываемого способа используются такие виды электродов:

  • вольфрамовые. Наиболее распространенный вид, используемый при сварке неплавящимся электродом. Представляет собой стержень диаметром 1-4 мм. Вольфрам имеет очень высокую температуру плавления, что позволяет применять этот материал для изготовления электродов. Делятся на стандартные, иттрированные, лантанированные, торированные;
  • угольные. Часто применяются для сварки изделий из цветных металлов и сталей, имеющих малую толщину стенок и для воздушно-дуговой резки металлов. Используются как с присадкой, так и без, могут складываться по линии сварки или подаваться непосредственно в сварочную ванну. Сварочный процесс при использовании этих материалов проводится на токе величиной не больше 580 А;
  • графитовые. Особенно активно эти электроды применяются при работе с кабелями из меди. Отлично приспособлены к обработке, устойчивы к температурному воздействию и не подвержены быстрому износу. Благодаря всем этим качествам, весьма распространены на отечественном рынке.

Технология, особенности и оборудование необходимое для сварки

Способ сваривания неплавящимся электродом чаще всего применяют для соединения металлов с толщиной не более 5-6 мм, но это не значит, что его нельзя использовать для сваривания более толстостенных металлов. При сварке без применения присадки шов формируют, оплавляя кромки металла, при использовании присадки она подается в место формирования шва по тому же принципу, что и сварочная проволока при газосварке.

Оборудование, необходимое для сварки неплавящимся электродом, включает в себя:

  • источник сварочного тока, на котором расположен регулятор силы тока, и вольтметр с амперметром для контроля процесса регулирования;
  • TIG-горелку и рукав, которые подсоединяются к сварочному источнику. По рукаву на горелку подается защитный газ, в случае с использованием водяного охлаждения подается также охлаждающая жидкость;
  • газовый баллон с защитным газом, подсоединенный с помощью рукава к источнику сварочного тока и оборудованный регулятором расхода и расходомером газа;
  • обратный кабель для соединения изделия с источником сварочного тока.

При автоматической сварке используются автоматизированные системы для подачи изделий и управления инструментами для сварки.

Аргонная сварка неплавящимся электродом выполнятся переменным (TIG-AC) и постоянным (TIG-DC) токами. При сварке постоянным током может применяться обратная и прямая полярности. Если электрод подключен к плюсовому полюсу источника сварочного тока, то полярность является обратной, и в таком случае для сваривания применяются электроды большего диаметра, чем при прямой. Сваркой на переменном токе пользуются в основном для соединения беррилия, магния и алюминия, имея при этом не такую хорошую стабильность дуги, как на прямом токе, что, впрочем, исправляется наличием режима импульсной сварки на некоторых сварочных аппаратах.

В процессе сваривания длина дуги должна составлять 1,5-3 мм, её напряжение — 22-34 В. Размер вылета неплавящегося электрода не должен быть больше 3-5 мм, а в случае со стыковыми и угловыми швами — не более 5-7 мм.

В роли защитного газа чаще всего используются аргон или смесь аргона с гелием, они немного ухудшают стабильность сварочной дуги, но при этом усиливают её энергию, тем самым увеличивая скорость сварки. Для сваривания изделия толщиной до 10 мм применяют левый тип положения горелки для того, чтобы защитный газ имел прямой доступ к месту формирования шва. Для сварки более толстостенных материалов способ меняют на правый.

Недостатки и преимущества

Среди достоинств данного метода соединения следует указать:

  • высокую скорость сварки;
  • по окончании сварочных работ шов не требует дополнительной обработки;
  • простота освоения техники сваривания при этом методе;
  • прочность соединения, благодаря использованию аргона в качестве защитного газа;
  • металл не деформируется при сварке, так как прогревается на минимальной площади;
  • большое количество свариваемых металлов.

Из недостатков можно отметить:

  • неудобство сваривания деталей под острым углом из-за формы сварочной горелки;
  • затрудняется выполнение работы при сквозняках или на улице при ветреной погоде, так как нарушается правильная подача защитного газа в зону формирования шва;
  • металл перед процессом сварки требует тщательной подготовки.

Источник