Сварочные работы, проводимые с использованием аргона, осуществляются на переменном токе. Основная их задача, особенно при работе с алюминием, заключается в разрушении оксидной пленки, которая образуется на поверхности данного металла. В каждом сварочном аппарате это регулирование может носить различные названия: некоторые производители называют эту настройку «баланс переменного тока», другие — «баланс очистки» или «обратная полярность». Однако по своей сути, эта настройка относится именно к балансировке переменного тока, подразумевающей настройку времени включения обратной полярности.
Аргонодуговая сварка: принцип, технология, применение и особенности
Термин «аргонодуговая сварка» впервые появился в контексте использования инертного газа. Со временем разработчики начали экспериментировать с различными газами и их смесями. С появлением инверторных источников сварочного тока в повседневной практике закрепилась английская аббревиатура TIG (Tungsten Inert Gas — вольфрамовая инертная газовая сварка). В настоящее время более точным будет следующее наименование: сварка неплавящимся электродом с применением защитного газа.
Использование газа аргона открыло путь к новому, очень перспективному методу соединения металлов — полуавтоматической сварке с плавящимися электродами в среде защитного газа. В этом процессе всё чаще применяют не только аргон, но и другие газы, сварочную проволоку с обмазкой, а также сварку под флюсом, однако основанием для всех этих технологий стал именно аргон. В данной статье мы познакомимся с аргоновой сваркой более детально.
Газ аргон
Эксперименты по получению азота из воздуха давали различные результаты в плане плотности, что зависело от применяемой методики. Причиной такой разницы считалось присутствие ещё одного газа в смеси, который ранее не был известен. Вскоре учёным удалось выделить этот газ, который впоследствии получил название аргона.
Аргон был открыт, но на протяжении 25 лет его существование оставалось малозначимым, поскольку никто не знал, как его можно использовать. Ранее в таблице Менделеева не находило места лишь аргон, но затем в таблицу не вписался ещё один газ — гелий. В результате было принято решение выделить их в отдельную нулевую группу между галогенами и щелочными металлами.
Электронные оболочки атомов аргона полностью заполнены, что объясняет моноатомность его молекул и крайне низкую химическую реакцию с другими веществами. Аргон относится к инертным газам, которые, как правило, являются тяжёлыми. Несмотря на то, что аргон является самым лёгким среди инертных газов, он всё же в 1.38 раз тяжелее воздуха. В рамках своих химических свойств, представляющих интерес для сварщиков, стоит отметить, что аргон не растворяется в металлах, что исключает возможность влияния на химический состав шва.
Что нужно для новичков?
В данной статье мы сосредоточимся на самом распространённом варианте — сварке алюминия с использованием аргона.
Полезно отметить! TIG-сварка обеспечивает эстетически привлекательный и качественный сварной шов.
Для выполнения сварки вам понадобится следующий набор оборудования и материалов:
- TIG-инвертор;
- специальная горелка для аргона;
- баллон с аргоном (это оборудование соединяется с горелкой при помощи специализированного шланга и располагается на безопасном расстоянии от рабочего места);
- присадочная проволока (которая должна соответствовать характеристикам обрабатываемого сплава).
Электроды и защитные газы
Для сварки алюминия применяются исключительно неплавящиеся электроды и защитные газы, а именно вольфрамовый или угольный электрод с аргоном.
Аргон предоставляет лучшие условия для качественного соединения алюминия, создавая уникальную защитную среду вокруг сварочной ванны, которая устойчива к воздействию кислорода и других негативных факторов внешней среды. Кроме того, аргон может использоваться для предварительного нагрева металла как перед сваркой, так и после неё.
При выборе электрода необходимо учитывать их различные маркировки, среди которых:
- WT 20 (с красным наконечником);
- WC 20 (с серым);
- WL 15 (с жёлтым).
Сварка алюминия. Основные способы
Металлообработка алюминия, как правило, осуществляется с использованием полуавтоматического, аргонового, либо инверторного аппарата.
При использовании полуавтоматического аппарата (MIG/MAG) вместо электрода применяется сварочная проволока, которая может быть как омедненной, так и с флюсом. Поскольку проволока подаётся автоматически, сварщику не нужно беспокоиться о контроле расстояния между горелкой и обрабатываемым металлом — оно остаётся постоянно.
Шов, получаемый при этом методе, характеризуется высокой качественностью, хотя скорость выполнения работ может быть ниже по сравнению со сваркой с использованием другого метода.
При аргонодуговой сварке (TIG) работают с вольфрамовыми электродами. При этом нагрев деталей производится с помощью электрической дуги, которая образуется между электродом и местом соединения. В процессе плавления металла подаётся алюминиевая проволока, благодаря чему формируется сварочный шов.
Варить алюминий инверторными аппаратами может быть не всегда удобно, так как их использование затрудняет качество сварки. В комбинации с плавящимися электродами с покрытием сварка осуществляется на постоянном токе, при этом держатель с электродом подключается к положительной клемме инвертора, тогда как в случае с вольфрамом применяется переменный ток.
Технология аргоновой сварки
Данная технология актуальна там, где требуется высокое качество и привлекательный вид сварного соединения. Для её осуществления понадобится источник тока, баллон с аргоном, устройство для подачи, которое проталкивает присадочную проволоку в рабочую область, а также сам сварочный аппарат. Если аппарат двухрежимный, то в этом случае необходимо выбрать режим переменного тока (AC). В начале работы следует использовать высокую силу тока для более быстрого прогрева металла, затем её рекомендуется уменьшать, чтобы избежать перегрева и ожога металла.
Для снижения расхода аргона желательно оснастить горелку специальной сеткой-газовой линзой.
Другие рекомендации по сварке аргоном
При сварке конструкций из нержавеющей стали рекомендуется использовать постоянный ток с прямой полярностью, тогда как для алюминия предпочтительнее постоянный ток с обратной полярностью. Сила тока подбирается согласно таблицам, основываясь на толщине свариваемых деталей, диаметре электрода и типе металлов, которые соединяются. Одна из основных трудностей для начинающих сварщиков — это правильный выбор силы тока. Поэтому в процессе обучения важно запомнить таблицы значений. Опытные сварщики, основываясь на своем опыте, могут оценивать силу тока «на глаз» — однако для новичков такой подход не является допустимым.
Подача газа, как правило, не вызывает сложностей, однако важно, чтобы поток был равномерным, без пульсаций. Медь, находясь в расплавленном состоянии, под действием кислорода окисляется, в то время как алюминий может воспламеняться. Если поток газа будет периодически прерываться, это может привести к попаданию кислорода или загоранию металлов.
Последовательность сварки в среде аргона
Сварка металлических конструкций или изделий в общем случае выполняется в следующей последовательности:
- Первым этапом является зачищение свариваемых деталей. Крайне важно удалить любые масла и загрязнения. Для этого может использоваться механическая или химическая чистка.
- Затем подключается масса к свариваемым деталям. Если конструкции имеют большие размеры, подключение массы осуществляется напрямую. В случае, когда размеры изделий не позволяют сделать это, обычно подключение производится на рабочем столе.
- Следующим шагом является выставление силы тока и полярности. Эти параметры выбираются на основании заранее утверждённых таблиц.
- После этого осуществляется подача аргона на металлические поверхности. Важно, чтобы сначала был подан защитный газ.
- Горелка подносится к деталям. Оптимальное расстояние до свариваемых поверхностей составляет примерно 2 мм. Это может вызвать сложности у новичков, потому что касаться электродом свариваемых металлов не следует.
- Горелка, вместе с наплавляемой проволокой, ведётся строго по формируемому шву, не допуская никаких колебательных движений.
Расход аргона при сварке подбирается в соответствии со скоростью подачи присадочной проволоки, а также учитывая условия проведения сварочных работ. В помещениях обычно не требуется слишком большого расхода газа. Однако если сварщик работает на открытом воздухе при сильном ветре, то эффект может быть значительно иным.
Нередко применяется не чистый аргон, а смесь с небольшим добавлением кислорода. Даже если проведена шлифовка или механическая обработка металлов, на их поверхности может остаться пыль и загрязнения. Кислород в газовой смеси помогает сжигать эту грязь или превращает её в шлак. Однако стоит помнить, что кислород не должен использоваться при сваривании меди.
По мере получения опыта и навыков сварщики склонны не сталкиваться с трудностями при работе с инертным газом. Ключевое значение имеет соблюдение вышеописанных рекомендаций, что позволит избежать проблем при работе со сталью, алюминием и другими металлами.
Под каким углом должен быть электрод
Правильный угол наклона горелки имеет огромное значение. Многие эксперты рекомендуют держать расстояние в диапазоне от 3 до 6 миллиметров от поверхности материала, при этом угол наклона должен варьироваться от 70 до 80 градусов с некоторыми исключениями в зависимости от техник сварки, таких как метод «lay wire» (техника, при которой лежащий горизонтально присадочный пруток подвергается воздействию встречной электрической дуги, которая плавит этот пруток по мере движения к нему). Важно обратить внимание на нюансы: слишком большой угол наклона может вызвать рикошет теплового потока, что приведёт к преждевременному расплавлению стержня и формированию сгустков, способных загрязнить сварочную ванну. Квалифицированные сварщики могут делать такую оценку на глаз, но для этого необходимо иметь серьёзный опыт работы.
Важные моменты
Избегайте прикосновения наконечника к сварочной ванне, так как это может повредить вольфрамовый стержень, и в таком случае потребуется его повторная обточка.
Старайтесь поддерживать постоянную ширину сварочной ванны в пределах 6-7 мм. Для предотвращения сдувания защитного газа под действием горячего воздуха используется экранирование в виде двух концентрических газовых потоков. Альтернативным вариантом может стать сварка в контролируемой атмосфере.