Аргонный метод сварки (система TIG) в основном используется для работы с тонкостенными заготовками толщиной не более 6 мм. По конфигурации выполнения и видам доступного для обслуживания металла эту технологию можно назвать универсальной. Ограничения сферы применения аргоновой сварки обуславливаются лишь ее низкой эффективностью в работе с большими объемами. Техника ориентируется на высокую точность операции, но при больших ресурсах.
Общие принципы технологии
Это разновидность дуговой ручной сварки, при выполнении которой используется вольфрамовый электрод в среде защитного газа. Посредством дуги, возбуждаемой между электродом и целевой заготовкой, осуществляется расплав. В процессе работы должна обеспечиваться подача газа и правильное направление вольфрама. Для получения качественного шва газовая смесь должна поступать постоянно и без перерывов, но медленно. Один из базовых принципов аргоновой сварки заключается в ручном выполнении рабочих манипуляций, но в зависимости от технологического обеспечения, к примеру, процесс направления присадочного материала может быть автоматизированным. Газ же выбирается исходя из характеристик свариваемого металла. Чаще используют гелий и аргон, откуда и название метода. В случае с пористыми структурами заготовок используются защитные газовые ванны с подачей кислорода до 3-5 %. Такая добавка повышает защитные свойства сварочного шва от появления трещин и воздействия атмосферного воздуха. При этом чистый аргон как таковой не способен создавать барьер перед прохождением влаги, грязи и других частиц, которые могут оказать непосредственное негативное влияние на образуемую структуру шва. Источниками инородных тем могут быть и сторонние факторы окружающей среды и плохо очищенная поверхность детали.
Аппарат для TIG-сварки
В качестве источника тока применяются инверторы или трансформаторы. Чаще – первые, поскольку отличаются более эргономичным устройством и оптимизированными для большинства типовых задач характеристиками. Инверторы могут работать в двух режимах – с подачей постоянного или переменного токов. Для обслуживания твердотельных металлов (например, стали) используют постоянный ток, а для мягких (алюминия и его сплавов) – переменный. Современный аппарат для аргоновой сварки обеспечивается возможностью точной настройки тока, имеет защиту от перегрева и перенапряжения, а в некоторых модификациях и дисплей с отражением всех основных параметров. В последнее время пользуются спросом и модификации с облегченным поджигом дуги и стабилизацией сварочных параметров. Это функции Hot-Start и Arc-force, соответственно.
Характеристики оборудования
Выбирают инверторы по напряжению, массе, мощности, спектру сварочного тока, наличию определенных функций и размерам. Средние диапазоны основных эксплуатационных параметров аппарата для аргоновой сварки можно представить так:
- Мощность – от 3 до 8 кВт.
- Значения тока – минимальные 5-20 А, максимальные 180-300 А.
- Напряжение – 220 В для бытовых моделей и 380 В для промышленных.
- Вес – от 6 до 20 кг.
Для выполнения несложных операций используют недорогие модели с максимальной силой тока порядка 180 А. Причем у такого оборудования недостаток мощности обычно компенсируется высоким коэффициентом продолжительности времени включения – в среднем 60-70 %. Это значит, что оператор сможет без остановки процесса на охлаждение аппарата работать 7 мин и, к примеру, 3-4 мин отдыхать. Профессионалы же в основном задействуют мощные устройства, работающие от трехфазных сетей на 380 В. К преимуществам таких аппаратов относят возможность сварки при скачках напряжения до 15 %, плавную регулировку силы тока и эффективную систему охлаждения.
Дополнительное оснащение
Помимо генератора тока, в работе потребуется баллон с газовой смесью, горелка, электроды и присадочная проволока. Баллон имеет в конструкции редуктор с настройкой объема подачи газов и шланг, подключаемый к инструменту. Для непосредственного направления защитного газа используют горелку в виде пистолета. Она соединяется со шлангом баллона, а в держателе фиксирует вольфрамовый электрод. На рукоятке горелки предусматриваются кнопки для включения подачи газа и тока. Параметры горелки для аргоновой сварки подбираются и под формат электрода, и под требования к обслуживанию целевой детали. Учитываются размерно-конструкционные характеристики, пропускная способность сопла и т. д. Что же касается присадочной проволоки, то она применяется не всегда – обычно в случаях работы с толстыми заготовками из углеродистых металлов. Это металлический пруток, который тоже поддается свариванию.
Условия получения качественной сварки
Главным образом успешность операции будет поддерживаться навыками исполнителя. Опытный мастер отличается умением удерживать горелку в правильном положении длительное время, а также выполнять корректную подачу присадочных материалов, если они требуются в решении конкретной задачи. Помимо умений мастера, качество будет определяться и соблюдением технологии сварки. Существует множество нюансов и тонкостей как при организации процесса, так и в ходе физического выполнения работы. Например, далеко не все знают, что горелка должна удерживаться под углом в 20-40° относительно направления термического воздействия. Игнорируя это правило, можно получить хрупкое и ненадежное соединение. Также и сам аппарат для аргоновой сварки имеет большое значение в получении качественного результата. И дело даже не в технико-эксплуатационных параметрах, а в надежности инструмента, эргономики его конструкции и эффективности функционала.
Подготовка материала к сварке
Перед выполнением сварки следует зачистить поверхность целевой детали. На первом этапе производят физическую обработку, а затем – обезжиривание. Масляные и жировые пятна устраняются ацетоном или растворителями для металлических поверхностей. Есть и еще одна хитрость, связанная с подготовкой деталей толщиной более 4 мм. Выполняется так называемая разделка кромок. Они скашиваются так, чтобы сварочная ванна в дальнейшем могла находиться ниже поверхности детали. Это позволит эффективнее сформировать соединительный шов. Перед работой с тонколистным материалом используют и технику отбортовки, при которой выполняется сгиб кромки под прямым углом. Чтобы аргоновая сварка оставила после себя минимум прожигов и деформаций, с заготовки удаляется и оксидная пленка. Для этой операции можно использовать абразивные материалы с инструментами. Например, в ручном процессе часто используют напильник или наждачную бумагу.
Рабочий процесс
К рабочей заготовке крепится кабель массы, горелка соединяется с инвертором и газовым баллоном. В одну руку мастер берет горелку, а в другую – присадочную проволоку. Далее переходят к настройке рабочих параметров оборудования. Необходимо установить оптимальную силу тока, исходя из параметров детали. Как выбрать оптимальный режим? В случае с крупноформатными основными сталями и их сплавами работа аргоновой сваркой реализуется на постоянном токе прямой полярности. Если речь идет о цветных металлах, то оптимальные условия создаст переменный ток с обратной полярностью. Перед непосредственным началом операции необходимо примерно на 15-20 сек включить подачу газовой смеси. После этого сопло горелки подносится к поверхности детали, причем расстояние от электрода должно составлять 2-3 мм. В этом промежутке сформируется электрическая дуга, которая в дальнейшем обеспечит расплав кромки и присадочного прутка.
Особенности работы с титаном
В случае с титаном сложности обуславливаются его химической активностью, которая имеет место при взаимодействии с газовой смесью. В частности, при расплаве происходит окисление, формируется твердая пленка и водород снижает качество шва. Более того, в силу низкой теплопроводности титана возникает необходимость вторичного наложения швов вокруг существующего соединения, которое обеспечено при первом проходе аргоновой сваркой. Своими руками выполнить качественную обработку данного металла можно с помощью комбинации вольфрамовых электродов и присадочного прутка, выдерживая угол между этими элементами в 90°. По крайней мере, эту рекомендацию можно использовать в работе с листами от 1,5 мм.
Особенности работы с медью
Проблемы сварки данного металла отчасти схожи с рассмотренными выше. В ходе работ наблюдается то же окисление, приводящее к получению неоднородного шва. Есть и другие особенности, связанные с закисью медной заготовки из-за реакции с водородом. Образуются пары, заполняющие структуру места соединения, что логично приводит к сохранению воздушных пузырьков. Как варить аргоновой сваркой медь, чтобы исключились подобные эффекты? Работать следует только с обратной полярностью или переменным током. Используемый газ – аргон, а электроды не вольфрамовые, а графитовые. В отличие от сварки титана применяется метод расплавки кромок без присадочного прутка.
Особенности работы с алюминием
Пожалуй, это наиболее капризный в сварке металл, что можно объяснить сложностью удержания формы при расплаве, высокой окисляемостью, высокой теплопроводностью и склонностью к образованию трещин, вмятин и прочих дефектов. Аргоновая смесь в данном случае будет выполнять не только роль защиты от кислорода, но и выступит активатором электропроводной плазмы. В процессе нагрева сформируется тугоплавкий слой, который необходимо будет разрушить в условиях обратной полярности или переменного тока. Во многом качество аргоновой сварки алюминия будет зависеть и от степени интенсивности направления аргона. Так, в работе с алюминиевым листом толщиной 1 мм при силе тока не более 50 А расход инертного газа составит 4-5 л/мин. Толстые же детали до 4-5 мм варятся при силе тока на 150 А с подачей аргона до 8-10 л/мин.
Соблюдение мер безопасности при сварке
Даже при незначительных по объему работах следует предусматривать целый комплекс защитных мер, в числе которых следующие:
- Для предотвращения термомеханических воздействий в виде разбрызгивания расплава с попаданием на кожу, необходимо использовать специальную экипировку – куртку, штаны, перчатки и нарукавники из термостойкой плотной ткани.
- Минимизировать риск пожара при аргоновой сварке следует путем очистки рабочего места от легковоспламеняющихся веществ и предметов. Тщательно проверяется оборудование, его каналы соединения, а газовые коммуникации предварительно продуваются.
- Важен и вопрос электротехнической безопасности. Оборудование должно иметь диэлектрическое покрытие, а проводка – заземление и защиту от короткого замыкания.
Преимущества и недостатки метода
Одно из главных достоинств технологии заключается в универсальности и возможности работы с разными металлами на высокой скорости. Как уже говорилось, даже сплавы, которые боятся взаимодействия с кислородом, при определенных условиях могут успешно обслуживаться. Другой плюс выражается в защитной газовой среде, благодаря которой снижается риск образования пор и инородных включений в структуре шва. Во многих ситуациях требуется максимально ограждать рабочую зону, чтобы остальной участок поверхности остался нетронутым. И в этом смысле аргоновая сварка будет наилучшим решением, так как прогрев осуществляется локально и не деформирует сторонние элементы и конструкционные детали. Если же говорить о недостатках, то их немного. Во-первых, это сложность физического исполнения задачи, что требует определенных навыков и знаний. Во-вторых, неизбежна высокая нагрузка на сеть с большими расходами электроэнергии.
Заключение
Реализовать сварку по методу TIG сегодня может любой желающий, приобретя соответствующее оборудование и расходники. Для бытовых задач в хозяйстве, например, можно обзавестись аппаратом "Ресанта" САИ 180 АД, который позволит выполнить функциональную и производительную аргоновую сварку. Оборудование этого типа с силой тока 180 А стоит порядка 18-20 тыс. руб. Профессионалам же рекомендуются модели наподобие "Сварог" TIG 300S и FUBAG INTIG 200 AC/DC. Они отличаются высокой мощностью порядка 6-8 кВт, силой тока от 200 А, но и стоят не менее 25 тыс. руб. Такое сварочное оборудование часто используют в строительстве, специализированных автомастерских и на крупных производствах.
