сварка tig что это холодная
Что такое ТИГ сварка и где она применяется?
Сварка металлических деталей известна человечеству давно. Однако с развитием металлургии, появлением новых сплавов, соединений технология начала улучшаться, чтобы отвечать всем требованиям складывающихся реалий. Любому начинающему сварщику нужно узнать побольше информации о ТИГ сварке: что это такое, как пользоваться оборудованием, какими сильными и слабыми сторонами она обладает.
ТИГ сварка
Что такое ТИГ сварка?
Прежде чем переходить к описанию оборудования, разбору преимуществ и недостатков, необходимо разобраться с принципами технологии, особенностями ТИГ сварки. TIG сварка — это способ соединения металлов, при котором используется вольфрамовый электрод с защитным газом. Стержень считается «неплавящимся». Сварщик должен затачивать его перед применением, чтобы дуга была стабильной, а шов получался ровным.
Вольфрамовый электрод закрепляется в горелке по центру сопла. По краям горелки находятся отверстия, через которые подаётся защитный газ. Для этого применяется аргон. Он защищает место сваривания от образования оксидной плёнки. Дополнительно нужно использовать присадочную проволоку. Желательно, чтобы она была изготовлена из того материала, который нужно сварить.
История появления
Сварка известна человечеству не одно десятилетие. Впервые идея того, что можно соединять металлические детали во время сильного нагревания появилась в начале 20 века. Над созданием подобного оборудования задумался Чарльз Л. Коффин — американский инженер. Однако первые образцы оборудования не позволяли использовать аппарат в промышленных условиях, сваривать сплавы металлов.
Впервые неплавящийся электрод из вольфрама и защитный газ (инертный гелий) были протестированы в 40-х годах 20 века. С помощью этой технологии удалось соединить алюминий, магний, никель. Метод стал популярен в самолёто- и ракетостроении, а потом получил популярность и среди других направлений промышленности.
Преимущества и недостатки
Любой технологический процесс обладает сильными и слабыми сторонами. Преимущества аргоновой TIG сварки:
Недостатки TIG сварки:
Учитывая недостатки ТИГ оборудования, можно подготовиться к возможным сложностям во время эксплуатации сварки.
Красивые швы сварки
Применение
Поскольку ТИГ технология позволяет соединять множество металлов и сплавов на их основе, её используют в различных направлениях промышленности:
Часто ТИГ технология применяется в домашних условиях. С помощью аппаратов с вольфрамовыми электродами заваривают детали от кузова автомобилей, чинят радиаторы.
Режимы
ТИГ оборудование работает с помощью однополярного или переменного тока. Каждый из отдельных режимов ТИГ сварки применяется для разных материалов.
Режим ТИГ сварки
Постоянный ток
Оборудование, работающее на постоянном токе, обладает определёнными преимуществами. К ним относятся:
Минус подаётся на вольфрамовый электрод, плюс идёт на обрабатываемую деталь. Оборудование, работающее на постоянном токе, подходит для соединения легирующих сталей, нержавейки.
Переменный ток
Оборудование, во время работы которого происходит автоматическая смена минуса и плюса. При увеличении обратной полярности поверхность эффективнее очищается от оксидной пленки.
Оборудование
Проводить сварочный процесс с защитным газом, неплавящимся вольфрамовым электродом можно с помощью обычного инвертора с горелкой, которая может подавать газ. Однако существует два вида специализированного инструмента:
Оборудование и расходные материалы нужно выбирать зависимо от того, какой металл или сплав будет обрабатываться.
Инвертор ТИГ сварки
Алгоритм сборки сварочного аппарата
После покупки установки, расходных материалов, соединительных элементов нужно собрать отдельные детали и механизмы вместе. Этапы сборки:
Чтобы не ошибиться при подключении элементов, можно посмотреть схемы и обучающее видео. После сборки необходимо провести настройку аппарата. От этого будет зависеть качество проводимых работ.
Техника сваривания
Процесс сварки своими руками требует предварительной настройки аппарата. Для этого сварщику нужно выполнить ряд действий:
Расстояние между окончанием электрода и рабочей поверхностью должно быть не менее 3 мм. Вести заострённую часть можно по-разному. Если увеличивать расстояние между вольфрамовым наконечником и металлом, шов будет получаться широким, а глубина проварки уменьшится. При соединении тонких заготовок нужно делать движения горелкой справа налево. Чтобы сделать корневой шов, нужно вести электрод ровно. Угловые стыки соединяются под углом 45 градусов.
ТИГ сварка используется для соединения металлов и сплавов на их основе. Защитный газ, применяемый во время проведения работ, не даёт появляться оксидной плёнке. Важно правильно настраивать оборудование, затачивать неплавящийся электрод перед работой, удерживать дугу на одном расстоянии от заготовки.
10 фактов о TIG-сварке
Содержание
Содержание
Сварка аргоном, также именуемая, как TIG-сварка, является универсальной. С ее помощью можно сваривать любые виды металлов. От сварщика потребуются только мастерство, умение подбирать присадки и наличие баллона с инертным газом – аргоном. Основной принцип аргонодуговой сварки – сваривание металлов и их сплавов в среде инертного газа неплавящимся электродом.
Факты о названии сварки
1. Маркировка буквами латинского алфавита
Интересно, что название данного вида сварки несколько отличается в разных странах, и незнание маркировки может ввести в заблуждение разнообразием аббревиатур. Например, в англоязычных странах аббревиатура, которой маркируется аргонодуговые сварочные инверторы – это TIG. Расшифровывается как «Tungsten Inert Gas» – сварка вольфрамовым (на шведском вольфрам – «tungsten») электродом в среде инертного газа. Именно эта маркировка часто употребляется на территории Европы и Средней Азии.
В Германии, в связи с особенностями немецкого языка маркировка состоит из букв WIG, то есть Wolfram Inert Gas. В Соединенных Штатах Америки аббревиатура GTAW или же Gas Tungsten Arc Welding, то есть сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа.
2. На территории Российской Федерации дуговая сварка в среде защитного газа имеет собственные обозначения
Согласно ГОСТ 14776-79, технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом обозначается ИН и ИНп. Маркировка ИН говорит о том, что сварочный процесс производится в среде инертного газа, при помощи неплавящегося электрода. Если же используются присадочные металлы, добавляется маленькая буква «п».
3. Как правильно говорить: «аргонно-дуговая» или «аргонодуговая» сварка?
Согласно ГОСТ 2601-84, существует единственно верное понятие аргонодуговой сварки.
Мифы о TIG-сварке
Существует ряд заблуждений и мифов, которые связаны со сварочным процессом в аргоновой среде. Важно знать, что сварочный процесс сам является опасным и вредным видом деятельности, а работа в среде защитных газов усугубляет ситуацию. В связи с этими факторами разработан комплекс обязательных мер и условий по обеспечению безопасности сварщика. Но при их несоблюдении может возникнуть целый ряд опасных ситуаций для жизни и здоровья рабочего, которые со временем превращаются в мифические утверждения о вреде и сложности сварочного процесса.
1. При сварке в аргоновой среде, аргон губительно воздействует на сварщика
Обратимся к химии. Данный газ является химически инертным и занимает третье место по объему в атмосфере планеты Земля после азота и кислорода. Аргон не обладает каким-либо характерным запахом, вкусом и цветом. Он не токсичен и не взрывоопасен.
Он весит практически в 1,4 раза тяжелее чем воздух и способен вытеснять кислород. И при работе с данным газом если не соблюдать меры безопасности он может привести к потере сознания и головокружению, если попадет в дыхательные пути человека.
Правила, которые обеспечат полную безопасность сварного при работе с аргоном:
2. Аргонодуговая сварка влияет на мужское здоровье
Данный миф распространен среди учеников сварщиков и любителей. Возникновение убеждения связано с низкой осведомленностью о технологии сварки и сварочном процессе в среде инертного газа. По мнению распространителей мифа, все дело в использовании слабого радиоактивного металла – оксида тория. Он нужен для заточк вольфрамовых электродов, однако его содержание не превышает допустимого количества, поэтому мнение считается ошибочным.
Если соблюдать меры безопасности при заточке электрода – надевать респиратор, включать вытяжку и хранить не более трех килограммов ториево-вольфрамовых электродов в одном месте – все будет в порядке.
Вольфрамовая пыль, как и прочие мелкие частицы иных металлов, раздражает дыхательные пути, но радикально повлиять на здоровье человека не может. Важно учитывать, что современные технологии производства вольфрамовых электродов создают безопасные и эффективные соединения, которые не были доступны в начале и середине XX века – во время возникновения мифа.
3. TIG-сварка «капризна» в работе
В подавляющем большинстве аргоновые TIG-аппараты оснащены большим количеством надстроек и регуляторов, нежели MMA-инверторы для ручной дуговой сварки и MAG-инверторы для полуавтоматической сварки.
Поэтому сварщик, работающий с TIG, должен иметь либо специализацию на данном виде сварки, либо высший разряд. Тогда весь спектр возможностей используется, а сварное соединение будет оптимальным.
Для осуществления сварочного процесса каждый работник должен:
При соблюдении всех этапов, сварщик осуществляет сварочный шов на любом металлическом изделии. Причем данный вид сварки является универсальным, но используется не часто из-за большей материалоемкости. А во время сварочного процесса отсутствуют искры и шлак.
Факты о сварочных инверторах
1. TIG-инвертор имеет большее число надстроек и регуляторов нежели инверторы, работающие в среде активных газов – углекислого газа и кислорода
Данная особенность TIG-сварки обусловлена большой разновидностью углеродистых, а также высоко-, средне- и низколегированных сталей. Каждая имеет свои особенности и характеристики, на основе которых к стали должен подбираться оптимальный уровень напряжения тока. Толщина металла и наличие примесей в конструкции и изделии также требуют дополнительных настроек аппарата.
2. При аргонодуговой сварке важно контролировать целостность шлангов, которые соединяют баллон и TIG-инвертор
Наличие необходимого давления газа при работе позволит создать равномерный и хорошо проваренный шов. Также целостность шлангов подачи газа предотвратит нецелевой расход инертного газа и наступление опасной для здоровья ситуации.
3. Прототипом вольфрамового электрода для TIG-инвертора была вольфрамовая нить
В 1916 году американский ученый Ирвинг Ленгмюр опытным путем определил, что вольфрамовая нить, используемая в обыкновенной лампочке накаливания, станет лучше передавать заряд если покрыть её оксидом тория. Данное открытие стало предпосылкой для создания вольфрамовых электродов, которые используются в аргонодуговой сварке.
4. TIG-инвертор требует ухода
Как и любой сварочный инвертор, TIG-аппарат имеет множество мельчайших деталей, элементов и плат. Во время работы с металлическими конструкциями и изделиями в воздухе появляются частицы сталей и пыли, которые оседают как на внешнем корпусе сварки, так и внутри нее, попадая через вентиляционные отверстия.
Поэтому после работы с аппаратом важно очистить его от пыли и загрязнений, например, слабым потоком сжатого воздуха. Также нужно обязательно проверять исправность TIG-инвертора, рукава, горелки и массы до и после эксплуатации.
Все об аргонодуговой сварке. Обзор популярных TIG-аппаратов.
Содержание:
Основная сфера применения TIG-метода — сварка тонкостенных изделий (до 6 мм). Он является универсальным сварочным методом: на сегодняшний день с его помощью можно сварить не только цветные, но и нержавеющие, низколегированные и углеродистые стали, причем в любом пространственном положении. Несмотря на невысокую скорость работы, при TIG-сварке получается прочный аккуратный шов. Этот способ используется, когда самый важный фактор — высокое качество, а скоростью можно пренебречь.
Что же нужно для получения качественного результата работы?
Что такое TIG-сварка?
TIG (Tungsten Inert Gas) — ручная дуговая сварка с использованием неплавящегося электрода под защитой инертных газов. Дуга инициируется между деталью и вольфрамовым электродом, из газового сопла поступает газ, который защищает сварочную ванну и электрод. Он, в свою очередь, располагается в центре сопла и не плавится. Во время работы газ должен поступать постоянно, без перерывов, иначе страдает качество шва. Если необходима подача присадочного материала в зону сварки, то это можно сделать 2 способами: вручную и автоматически.
Преимущества TIG-метода
Особенности аргонодуговой сварки
На что стоит обратить особое внимание, прежде чем начинать работу, так это на выбор защитного газа. Самые распространенные, использующиеся для защиты сварочной ванны — аргон и гелий. Если металл пористый, то к аргону примешивается кислород до 3-5%. Это дает более активную защиту сварочного шва от воздействия атмосферного воздуха, исключая появления трещин и пор в шве. Но стоит помнить, что чистый аргон не защищает во время сварки металл ни от влаги, ни от грязи, которые могут попасть с присадочных материалов либо плохо очищенных кромок.
Популярные модели аппаратов для TIG-сварки
На качество аргонодуговой сварки влияют не только выбранный защитный газ или опыт сварщика, но и сварочный аппарат. К примеру, самая распространенная ошибка при выборе сварочного аппарата для работы с алюминием — не обращать внимание на способность устройства работать с переменным (АС) и постоянным (DC) током. Запомните: только на переменном токе можно работать с этим металлом.
Далее мы рассмотрим несколько моделей аппаратов, которые полностью подходят для TIG-сварки и наиболее востребованы из-за сравнительно невысокой стоимости и высокой функциональности.
Тем, кто ищет недорогой, но мощный аргонодуговой аппарат, советуем инвертор Ресанта САИ 180 АД, который значительно проще и удобнее в работе (по сравнению с выпрямителями и трансформаторами) благодаря трем функциям: ArcForce, AntiStick и HotStart. Сила сварочного тока небольшая — 180А, однако ПВ на максимальном токе составляет 70%. Это свидетельствует о высокой производительности данного аппарата, так как он может работать без перерыва 7 минут и только 3 минуты — отдыхать. Отчасти такой длительной работе без перерыва способствует туннельная система охлаждения. Другим важным преимуществом Ресанта САИ 180 АД является его работа даже при пониженном напряжении в 198В. И это еще одна причина остановить свой выбор на этой модели.
Мастерам, подыскивающим более мощное устройство, советуем обратить внимание на инвертор Сварог TIG 300S. Это профессиональный аппарат, работающий от сети 380 В, при этом сварочный процесс можно проводить даже при скачках напряжения в сети ± 15%. Сила сварочного тока регулируется плавно, что позволяет задать точные параметры для сварки, которые отражаются на цифровом дисплее устройства.
Встроенный вентилятор и эффективная система охлаждения обеспечивают продолжительную работу «сварочника» без перерыва — ПВ его на максимальном токе составляет 60%. Весит он 19 кг, а для простоты его перемещения по рабочей зоне удобной пользоваться ручкой на корпусе.
Если Вы хотите приобрести не инвертор, а выпрямитель для TIG-сварки, то советуем присмотреться к BLUE WELD KING TIG 280/1 AC/DC-HF/Lift 832201, который пользуется особым доверием покупателей. С его помощью можно сваривать такие металлы как титан, алюминий, нержавеющая сталь, медь и т.д. Этот аппарат может работать не только TIG, но и ММА-методом. Управление рабочими характеристиками очень простое — на передней панели расположен цифровой дисплей, на котором и отображаются данные.
Сравнительная таблица технических характеристик
| Технические характеристики/модель | Ресанта САИ 180 АД | Сварог TIG 300S | BLUE WELD KING TIG 280/1 AC/DC-HF/Lift 832201 |
| Мощность, кВт | 5,3 | 8,3 | |
| Min, max ток, А | 10-180 | 20-300 | 5-250 |
| ПВ на макс. токе, % | 70 | 60 | 20 |
| Напряжение, В | 220 | 380 | 380 |
| Габариты, мм | 360х135х232 | 480х205х355 | 960х340х820 |
| Вес, кг | 8,1 | 19 | 105 |
| Страна-производитель | Китай | Китай | Италия |
Эта статья была создана для того, чтобы еще раз напомнить нашим читателям: если приходится иметь дело с деталями и металлоконструкциями из цветных металлов, то для поддержания высокого качества выполняемой работы, знать правила и особенности сварочного метода и свойства обрабатываемых материалов нужно обязательно. А еще – выбирать подходящий сварочный аппарат, обладающий необходимыми функциями. В нашем интернет-магазине представлен широкий выбор сварочных аппаратов для аргонодуговой сварки с различными характеристиками — от бытовых до профессиональных. Приобрести нужную модель очень просто: позвоните по бесплатному номеру телефона 8-800-333-83-28. Опытные специалисты проконсультируют Вас и помогут сделать заказ. Кроме этого, в интернет-магазине «ВсеИнструменты.ру» вы сразу же сможете приобрести необходимые расходные материалы — вольфрамовые электроды, прутки, щетки, защитные сварочные маски и т.д.
Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG)
Сущность процесса сварки ТИГ
Полное наименование этого процесса сварки таково: Ручная дуговая сварка в инертном газе вольфрамовым электродом (ДСТУ 3761.3-98 «Сварка и родственные процессы. Часть 3 Сварка металлов: соединения и швы, технология, материалы и оборудование. Термины и определения»). Схема и сущность процесса сварки ТИГ показана на рисунке ниже.
Кромки свариваемого изделия и присадочный металл расплавляются дугой, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и изделием. При этом используется электрод либо из чистого, либо из активированного вольфрама. При необходимости в сварочную ванну добавляется присадочный металл. По мере перемещения дуги расплавленный (жидкий) металл сварочной ванны затвердевает (то есть кристаллизируется), образуя сварной шов, соединяющий кромки деталей. Сварное соединение образуется либо только за счет расплавленного основного металла, либо за счет, как основного металла, так и металла присадочной проволоки. Дуга, сварочная ванна, торцы вольфрамового электрода и присадочной проволоки, а также остывающий шов защищены от воздействия окружающей среды инертным газом (аргоном или гелием), подаваемым в зону сварки горелкой. Сварка выполняется либо постоянным током прямой полярности, когда плюсовая клемма источника питания подключается к изделию, а минусовая – к горелке, либо переменным током (при сварке алюминия).
Область применения сварки ТИГ
Этот способ сварки широко применяется в химической, теплоэнергетической, нефтеперерабатывающей, авиационно-космической, пищевой, автомобилестроительной и других отраслях промышленности для сварки практически всех металлов и сплавов: углеродистых, конструкционных и нержавеющих сталей, алюминия и его сплавов, титана, никеля, меди, латуней, кремнистых бронз, а так же разнородных металлов и сплавов; наплавка одних металлов на другие.
Сварочный источник питания
Сварочный источник питания обеспечивает сварочную дугу электрической энергией. В качестве источника питания при сварке ТИГ используются:
— сварочные трансформаторы – при сварке на переменном токе;
— сварочные выпрямители и генераторы – при сварке на постоянном токе;
— универсальные источники питания, обеспечивающие, как сварку переменным, так и постоянным током.
Источники питания для сварки ТИГ должны иметь крутопадающую внешнюю вольт-амперную характеристику (Источники питания для дуговой сварки). Такая характеристика обеспечивает постоянство заданного значения тока сварки при нарушениях длины дуги, например, из-за колебаний руки сварщика.
Сварочная горелка
Основным назначением горелки для дуговой сварки ТИГ является жесткое фиксирование вольфрамового электрода (W-электрода) в требуемом положении, подвода к нему электрического тока и равномерного распределения потока защитного газа вокруг сварочной ванны. Она состоит из корпуса (ручки) и головки покрытой изолирующим материалом. Обычно, в рукоятку горелки встроена кнопка управления для включения и выключения тока сварки и защитного газа. Некоторые современные горелки имеют кнопку управления током в процессе сварки. Цанга позволяет жестко закрепить W-электрод в горелке; для этого необходимо закрутить тыльный колпачок до отказа. Обычно, тыльный колпачок достаточно длинный, чтобы вместить в себя всю длину электрода, как это показано на рисунке. Но для работы в стесненных условиях горелки могут снабжаться и короткими колпачками.
Горелки для сварки ТИГ разработаны самых разных конструкций и размеров в зависимости от максимального требуемого тока, а также от условий ее применения. Размер горелки также влияет на то, как горелка будет нагреваться и охлаждаться при сварке. Конструкция некоторых горелок предполагает их охлаждение потоком защитного газа (это так называемые, горелки воздушного охлаждения). Горелки также отводят тепло в окружающее пространство. Имеются также горелки с водяным охлаждением. Они, обычно, предназначаются для использования на повышенных токах сварки. Горелки ТИГ с водяным охлаждением, как правило, имеют меньшие размеры, чем горелки воздушного охлаждения для тех же токов сварки.
Газовое сопло. Функцией газового сопла является направлять защитный газ в зону сварки с тем, чтобы он замещал окружающий воздух. Газовое сопло крепится к горелке ТИГ на резьбе, что, в случае необходимости, облегчает его замену. Они обычно изготавливаются из керамического материала для того, чтобы противостоять интенсивному нагреву.
Газовые линзы. Другим типом сопел являются сопла со встроенными газовыми линзами, в которых поток газа проходит через металлическую решетку, что придает ему большую ламинарность, обеспечивающую более надежную защиту, так как такой поток более устойчив к воздействиям поперечных воздушных потоков и действует на большее расстояние. Преимуществом сопла, обеспечивающего ламинарный поток газа, заключается в том, что можно устанавливать больший вылет электрода, что дает сварщику лучший обзор сварочной ванны. Газовые линзы также снижают расход газа.
Обычное сопло (слева) и сопло с газовой линзой (справа)
Форма потока защитного газа от обычного сопла
Форма потока защитного газа от сопла с газовой линзой
Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ
Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ могут быть, как очень простыми, так и очень сложными с различными функциями. Самый простой блок управления позволяет регулировать только ток сварки. В то время как расход защитного газа настраивается регулятором, вмонтированном в горелку ТИГ. Современные блоки управления позволяют включать защитный газ до зажигания дуги и продолжать его подачу некоторое время после выключение тока сварки. Последнее обеспечивает защиту вольфрамового электрода и остывающей сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха. Блоки управления установками для сварки ТИГ могут также обеспечивать контроль нарастания и снижения тока сварки, а также импульсный режим сварки (пульсацию тока). Регулирование времени плавного нарастания тока до номинального уровня при зажигании дуги предохраняет вольфрамовый электрод от разрушения и попадания частичек вольфрама в сварной шов. Регулирование времени плавного снижения тока при окончании сварки предотвращает образование кратера и пористости.
При импульсном режиме сварки устанавливаются два уровня тока: ток импульса и ток базы. Значение тока базы выбирается из условия поддержания горения дуги. Плавление основного металла осуществляется током импульса, в то время как во время паузы сварочная ванна остывает (вплоть до полной кристаллизации в зависимости от параметров импульсного режима). Длительности импульса и паузы могут регулироваться.
При импульсной сварке шов выглядит, как ряд наложенных друг на друга сварных точек, причем степень их перекрытия зависит от скорости сварки.
Основные параметры режима ручной сварки ТИГ
К основным параметрам режима сварки ТИГ относятся:
— тип вольфрамового электрода;
— диаметр электрода;
— тип защитного газа;
— сила тока сварки (Iсв);
— напряжение на дуге (Uд);
— скорость сварки (Vсв).
Используемые сварочные материалы
Защитные газы
Защитный газ выполняет несколько функций. Одна из них заключается в том, чтобы вытеснять собой из зоны сварки окружающий воздух и, тем самым, исключить его контакт со сварочной ванной и раскаленным вольфрамовым электродом. Он также выполняет важную роль в обеспечении прохождения тока и передаче тепла через дугу. При сварке ТИГ используются два инертных газа: аргон (Ar) и гелий (He), из которых первый газ используется чаще. Они оба могут быть смешаны друг с другом, или каждый из них с другим газом, который обладает восстановительной способностью, т.е. вступает в связь с кислородом. При сварке ТИГ в качестве газов с восстановительной способностью используются два газа, водород (H2) и азот (N2). Выбор типа защитного газа зависит от типа материала, подлежащего сварке.
Выбор надлежащего защитного газа.
| Газ | Нелегированные и низколегированные стали | Нержавеющие стали | Никелеевые сплавы | Медные сплавы | Алюминиевые сплавы |
| Ar | X | X | X | X | X |
| Ar/H2 | X | X | |||
| Ar/He | X | X | X | ||
| He | X | X |
В качестве защитного газа для корневой стороны сварного шва рекомендуется использовать смесь газов с восстановительной способностью N2/H2.
Более подробная информация о защитных газах, а также о присадочных прутках приведена в статье Введение в дуговую сварку в защитных газах (TIG, MIG/MAG)
Электроды
Неплавящиеся вольфрамовые электроды для дуговой сварки в защитных газах изготавливаются 4-х типов (согласно ГОСТ 23949-80):
ЭВЧ – чистый вольфрам без специальных добавок;
ЭВЛ – вольфрам с добавкой окиси лантана (1,1 – 1,4%);
ЭВИ – вольфрам с добавкой окиси иттрия (1,5 – 3,5%);
ЭВТ – вольфрам с добавкой двуокиси тория (1,5 – 2%).
Диаметр вольфрамового электрода выбирают в зависимости от его марки, величины и рода сварочного тока. Электроды ЭВЧ используют для сварки на переменном токе, а прочие для сварки на переменном и постоянном токах прямой и обратной полярности.
| Диаметр электрода, мм | Постоянный ток, полярность | Переменный ток, А | |||||||
| прямая | обратная | ||||||||
| ЭВЛ | ЭВИ | ЭВТ | ЭВЛ | ЭВИ | ЭВТ | ЭВЛ | ЭВИ | ЭВТ | |
| 2 | 80 | 180 | 120 | 20 | 25 | 25 | — | — | — |
| 3 | 230 | 380 | 300 | 35 | 50 | 30 | — | 150 | 180 |
| 4 | 500 | 620 | 590 | 60 | 70 | 60 | 180 | 170 | 220 |
| 5 | 720 | 920 | 810 | — | — | 70 | — | 210 | 270 |
| 6 | 900 | 1500 | 1000 | 100 | 120 | 110 | 250 | 250 | 340 |
Род тока и полярность влияют, прежде всего, на форму провара. Эта зависимость условно представлена на рисунке.
Процесс заточки электрода показан на рисунке ниже. При заточке электрода могут использоваться переносные аппараты, или стационарные со специальными направляющими для электрода или без них.
ЭВЧ – 8,4 г/час, ЭВЛ – 1,2 г/час, ЭВИ – 0,18 г/час, ЭВТ – 1,4 г/час. Чтобы уменьшить расход электрода, подачу инертного газа следует начинать до включения сварочного тока, а прекращать после выключения тока и остывания электрода.
Циркониевые и гафниевые электроды используют в горелках для плазменной сварки. Сварка графитовым электродом используется очень редко – главным образом для получения сварных соединений неответственного назначения при изготовлении изделий из низкоуглеродистой стали, заваривании дефектов на чугунном литье и при сварке меди в азоте на постоянном токе прямой полярности.
Влияние полярности тока на процесс сварки тиг
Полярность тока сварки существенным образом сказывается на характере протекания процесса дуговой сварки в инертном газе вольфрамовым электродом. В отличии от сварки плавящимся электродом (к которой относится сварка ММА и МИГ/МАГ) при сварке неплавящимся электродом в защитной среде инертного газа различия в характере процесса сварки на обратной и прямой полярности носят противоположный характер.
Так при использовании обратной полярности процесс сварки ТИГ характеризуется следующими особенностями:
— сниженный ввод тепла в изделие и повышенный в электрод (поэтому при сварке на обратной полярности неплавящийся электрод должен быть большего диаметра при одном и том же токе; в противном случае он будет перегреваться и быстро разрушится);
— зона расплавления основного металла широкая, но неглубокая;
— наблюдается эффект катодной чистки поверхности основного металла, когда под действием потока положительных ионов происходит разрушение окисной и нитридной пленок (так называемое катодное распыление), что улучшает сплавление кромок и формирование шва.
В то время как при сварке на прямой полярности наблюдается:
— повышенный ввод тепла в изделие и сниженный в электрод;
— зона расплавления основного металла узкая, но глубокая.
Как и в случае сварки ММА и МИГ/МАГ, различия свойств дуги при прямой и обратной полярности при сварке ТИГ связаны с несимметричностью выделения энергии на катоде и аноде. Эта несимметричность, в свою очередь, определяется разностью в значениях падения напряжения в анодной и катодной областях дуги. В условиях сварки неплавящимся электродом катодное падение напряжения значительно ниже анодного падения напряжения, поэтому тепла на катоде выделяется меньше, чем на аноде.
Ниже приведен примерный объем выделения тепла на различных участках дуги применительно к сварке ТИГ при токе сварки 100 А и при использовании прямой полярности (как произведение падения напряжения в соответствующей области дуги на ток сварки):
— в катодной области: 4 В х 100 А = 0,4 кВт на длине ≈ 0,0001 мм
— в столбе дуги: 5 В х 100 А = 0,5 кВт на длине ≈ 5 мм
— в анодной области: 10 В х 100 А = 1,0 кВт на длине ≈ 0,001 мм.
В связи с тем, что при сварке на прямой полярности наблюдается повышенный ввод тепла в изделие и сниженный в электрод, при сварке на постоянном токе используют прямую полярность. При этом, благодаря тому, что тепло выделяется, в основном, в анодной области, плавятся только те участки основного металла, на которые направляется дуга, т.е. где оказывается размещенным анод.
Основные международные обозначения, относящиеся к сварке ТИГ
 Установка длины дугового промежутка |  Высокочастотный разряд |  Зарождение и развитие дуги |  Формирование рабочей дуги |
При этом используется осциллятор, который вырабатывает кратковременный импульс напряжения, обеспечивающий пробой и последовательное развитие искрового разряда вплоть до дугового. Благодаря высокой частоте и малой мощности осциллятора высокое напряжение неопасно для человека. Высокочастотный поджиг обеспечивает самое высокое качество сварного шва, так как при нем не происходит контакта вольфрамового электрода с изделием, и, поэтому, исключается попадание частичек вольфрама в сварочную ванну. При таком поджиге также не происходит разрушения торца вольфрамового электрода. Однако, применение осцилляторов может приводить к выходу из строя устройств чувствительных к электромагнитному воздействию.
Зарождение малоамперной дуги
Формирование рабочей дуги
Этот способ зажигания дуги, хотя и не исключает контакта электрода с изделием, не имеет недостатков предыдущего способа, так как в момент КЗ протекает заблаговременно сниженный ток.
Настройка параметров сварки ТИГ
На рисунке ниже показана последовательность определения и регулировки параметров сварки ТИГ.
Техника сварки ТИГ
При сварке ТИГ боковой угол горелки должен всегда поддерживаться равным 90 градусам. Горелку следует держать под углом В то время как угол наклона горелки к поверхности изделия в направлении обратном сварке должен составлять 70 … 80 градусов. Присадка подается по мере перемещения горелки под углом от 15 до 30° к основному металлу.
Сварка ТИГ выполняется «углом вперед» (т.е. горелка наклонена в сторону формирующегося сварного шва) с регулярной подачей присадки мелкими шагами. При сварке очень важно, чтобы конец присадочной проволоки не выводился из зоны газовой защиты; в противном случае, будучи расплавленным или нагретым, он окислится от контакта с окружающим воздухом. Любая степень окисления или загрязнения присадочной проволоки неизбежно вызовет загрязнение сварочной ванны. Поэтому очень важно, чтобы сварщик использовал присадочные прудки чистые грязи, смазки или влаги. Обычно грязь и смазка попадает на присадочный металл с грязных рукавиц. Поэтому, непосредственно перед сваркой, очень желательно обрабатывать прутки, например, ацетоном. Смазка и влага, как на присадочном прутке, так и на основном металле могут вызвать серьезные дефекты сварного шва, такие как пористость, водородное растрескивание и др.
Особенности сварки алюминия и алюминиевых сплавов
При сварке ТИГ большинства металлов используется постоянный ток прямой полярности. Однако эти условия сварки неприемлемы, когда речь идет об алюминии и магнии. Обусловлено это наличием на поверхности этих металлов прочной и тугоплавкой окисной пленки. Алюминий характеризуется высокой химической активностью. Он легко вступает во взаимодействие с кислородом воздуха, т.е. окисляется. При этом образуется тонкая плотная пленка из оксида алюминия (Al2O3). Своей высокой коррозионной стойкостью алюминий обязан именно этой пленке. Температура плавления чистого алюминия – 660 ºС, а температура плавления окиси алюминия более чем в три раза выше – 2030 ºС. Окись алюминия – это керамический материал, твердый и не электропроводный. При расплавлении алюминия он растекается крупными каплями удерживаемыми от слияния окисной пленкой. В случае если фрагменты пленки окажутся в закристаллизовавшемся металле шва, то его механические свойства ухудшаться. Таким образом, для того чтобы сварить вместе две алюминиевые детали, прежде всего, необходимо эту окисную пленку разрушить. Это можно выполнить:
— механически (однако, это практически невозможно, так как из-за высокой химической активности алюминия он тут же вступает в связь с кислородом, и новый слой окиси алюминия начинает образовываться. Причем, в условиях дуговой сварки при высокой температуре окисление алюминия и образование окисной пленки происходит еще более интенсивно);
— химической обработкой (довольно сложно и трудоемко);
— сваркой на обратной полярности;
— сваркой на переменном токе.
При подключении электрода к отрицательному полюсу (сварка на прямой полярности) изделию будет передаваться значительное количество тепла, однако пленка разрушаться не будет. Если полярность изменить и подключить электрод к положительному полюсу (сварка на обратной полярности), то тепла изделию будет передаваться меньше, однако, как только будет возбуждена дуга, окисная пленка начнет разрушаться (происходит, так называемая катодная очистка).
Существует две теории, объясняющие механизм разрушения окисной пленки на обратной полярности.
Катодное пятно, перемещаясь по поверхности сварочной ванны, приводит к испарению окислов алюминия, при этом эмиссия электронов с активных катодных пятен отталкивает фрагменты окисной пленки к краям сварочной ванны, где они формируют тонкие полоски.
Поток ионов обладает достаточной кинетической энергией, чтобы при столкновении с поверхностью катода разрушать окисную пленку (аналогичный эффект имеет место при пескоструйной обработке). В пользу этой теории говорит тот факт, что чистящий эффект выше при использовании инертных газов с более высоким атомарным весом (аргон)
Однако наряду с этим положительным явлением будут наблюдаться такие отрицательные последствия сварки на обратной полярности как перегрев электрода, на котором будет выделяться слишком много тепла (вызывая его перегрев), и низкое проплавление основного металла. Решением этих проблем является сварка на переменном токе. Комбинация прямой и обратной полярности позволяет использовать преимущества обоих полярностей; мы получаем и необходимое тепловложение (т.е. проплавление основного металла) в полупериоды прямой полярности и очистку поверхности от окиси алюминия (в полупериоды обратной полярности). Сварка на переменном токе этой частотой является идеальным процессом соединения всех типов алюминиевых и магниевых сплавов.
Достоинства и недостатки процесса ручной сварки ТИГ
По сравнению с другими способами сварки (ММА, МИГ/МАГ, сварка под флюсом) сварка ТИГ характеризуется следующими преимуществами:
— позволяет получить сварные швы высокого качества применительно к практически всем металлам и сплавам (включая трудносвариваемые и разнородные, например алюминий со сталью);
— обеспечивается хороший визуальный контроль сварочной ванны и дуги;
— благодаря отсутствию переноса металла через дугу не имеет места разбрызгивание металла;
— практически не требуется обработка поверхности шва после сварки;
— как и в случае сварочных процессов МИГ/МАГ и ММА сварку ТИГ можно выполнять во всех пространственных положениях;
— также как и в случае сварки МИГ/МАГ при сварке ТИГ нет шлака, а это означает, что не бывает шлаковых включений в металл шва.
К недостаткам этого способа сварки можно отнести низкую производительность, сложность и высокую стоимость источника питания (по сравнению со сваркой плавящимся электродом).