Электродуговая сварка неплавящимся электродом

Электродуговая сварка неплавящимся электродом

Электродуговая сварка – это классическая сварка металла, когда для нагрева поверхности металла и плавления используют электрическую дугу. Температура дуги достаточно высокая, до 7000 0 С, чтобы расплавлять самые разные по твердости металлы. Еще в 1802 году ученые обнаружили явление электрической дуги высокой температуры. А в 1882 году ученый Бенардос Н.Н. изобрел и запатентовал электрическую сварку, применяя для этого угольный электрод. Электродуговая сварка бывает с плавящимся электродом и неплавящимся. При неплавящемся способе используют прочный к температуре материал. Подходящим материалом для этого служит вольфрамовый электрод, угольный или графитовый.

Что такое аргонная сварка?

Электрическую дуговую сварку в 1881 году изобрел русский инженер Н. Н. Бенардос, ему же принадлежат лавры точечного, а также шовного сплавления различных металлов.

[stextbox Алюминий весьма капризный металл, особенно при сильном нагреве и взаимодействии с молекулами кислорода — в результате поверхность мгновенно оказывается скрытой за тонкой пленкой.[/stextbox]

Аргон защищает нагреваемый металл от взаимодействия с кислородом, исключая его негативные воздействия на качество сварочных швов.

Аргоно-дуговую сварку используют для соединения таких металлов: титана с чугуном, сталь с медью и других, в том числе золото, серебро, соединение которых при помощи других видов сварки невозможно. Популярность такой сварки объясняется следующими преимуществами:

  • Качество сварного шва.
  • Большая долговечность.
  • Доступность аппаратов в розничной торговле.

При использовании надежного оборудования швы получаются невидимыми по факту, что важно для ремонтируемого изделия, кроме этого, повышается прочность деталей.

Автоматическая сварка

Наиболее популярна автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом.

Современное оборудование данного назначения может работать и на выпрямленном электрическом токе любой полярности, и при переменном напряжении. Кроме того, существует возможность подавать в рабочую зону различные защитные газы или их смеси. Подача сварочной проволоки осуществляется в автоматическом режиме, при этом регулировка скорости ее подачи позволяет получать швы с различными характеристиками.

Основные достоинства установок для автоматической аргонодуговой сварки:

  • Высокая степень защиты рабочей зоны.
  • Возможность работать в различных режимах.
  • Качество получаемого сварного соединения.

Широкое применение такие сварочные агрегаты получили в автомобилестроении, а также при работах с тонкими металлами.

Сварка неплавящимся электродом в защитной среде позволяет выполнять широкий спектр работ. Для получения качественного соединения необходимо обращать выбор на параметры электродов и выбор режима сварки.

Особенности сварки металлов неплавящимся электродом и аргоном

Чтобы свариваемые заготовки эффективно плавились под действием неплавящегося электрода и аргона, необходимо точно соблюдать некоторые особенности аргонодуговой сварки. Именно так можно добиться максимального качества конечного результата.

  • Неплавящийся вольфрамовый стержень должен как можно глубже проникать в зазор между заготовками. Сварочная дуга должна быть максимально короткой. Таким способом можно глубже проводить плавку, что отразиться на размерах сварного шва. Он будет меньше, а качество выше.
  • Движение электрода должно производиться строго по центру зазора, и посередине. Отклонения снижают качество шва и его внешний вид.
  • Присадочная проволока не должна выходить за пределы сварного участка, и всегда находиться в зоне аргона. Именно таким образом достигается защита ванны от негативного воздействия кислорода и азота, находящихся в воздухе. Их воздействие приведет к повышению хрупкости сварного шва. Те же самые требования и к неплавкому электроду.
  • Нельзя резко подавать присадку в сварную зону. Это приведет к большому разбрызгиванию металла и к его перерасходу.
  • Подача проволоки при ручной сварке должна производиться под углом. Никаких поперечных отклонений.
  • Нельзя при окончании сварки обрывать шов отводом электрода из зоны сваривания. Нужно просто погасить дугу с помощью реостата.
  • Подавать защитный газ и выключать его после окончания сварки можно только через (за) 10 секунд. Таким способом защищается еще неостывший плавящийся металл, который при соприкосновении с воздухом тут же покроется оксидной пленкой.
  • Обязательно перед началом сварочных работ производится подготовка соединяемых металлических заготовок. Это касается и стали, и алюминия, и других металлов. Нужно стыкуемые плоскости очистить от грязи, ржавчины и других материалов, используя железную щетку или болгарку с металлической щетковидной насадкой. Зачищать надо до металлического блеска. Если есть необходимость (жирные и масляные пятна), то соединяемые поверхности придется обезжирить растворителем или спиртом.
  • Обязательно сопоставляются режимы сварки с толщиною стыкуемых заготовок, учитывая диаметр неплавящегося электрода.

Разновидности и предназначение

При проведении сварки чаще всего применяются следующие виды неплавящегося электродного покрытия:

  • на основе угля;
  • чистое графитовое;
  • из вольфрама.

Независимо от покрытия электродов для ручной дуговой сварки все они относятся к одной категории, но при этом предназначаются для вполне конкретных целей.

Угольные

Так, угольные расходные материалы применяются при проведении воздушно-дуговой резки, а также востребованы при устранении дефектов, имеющихся на поверхности заготовок.

Сварка неплавящимися стержнями с угольным покрытием проводятся в режимах с токами не более 500-600 Ампер, которых хватает для соединения не очень массивных стальных конструкций, а также исправления поверхностных дефектов литых изделий.

При этом сваривание с их помощью может быть организовано как с присадочным материалом, подаваемым в зону формирования будущего шва, так и без него.

Графитовые

Чисто графитовые электроды чаще всего применяются при работе с цветными металлами (алюминием или медью), а также с их сплавами. Этот вид сварного материала в отличие от угольных образцов более экономичен и выгоден на практике.

К тому же такие неплавящиеся стержни обладают целым рядом достоинств, а именно: устойчивость к воздействию высоких температур, меньший износ и простая подготовка к работе (резке).

Особое распространение графитовые стержни получили при сварке проводов и других изделий из меди.

Вольфрамовые

Вольфрамовые неплавящиеся электроды неплавящегося типа относятся к разряду самого востребованного на производстве и в бытовых условиях расходного материала.

С их помощью удаётся обрабатывать в защитной среде аргона или других газов разнообразные марки металлов, включая алюминий.

Они изготавливаются в форме длинного покрытого прутка с диаметром от 1-го до 4-х миллиметров и очень тугоплавки. Температура плавления такого электрода намного превышает тот же показатель для рабочей дуги, вследствие чего он обладает универсальными свойствами и может применяться даже для сварки сложной в обработке нержавейки.

Вольфрамовые неплавящиеся электроды могут делать с добавлением тория, оксида лантана (лантанированные) или иттрия. Каждая из марок предназначена для определенного вида сварки.

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.

Читайте также  Высота ванны

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.

Сварочное оборудование и материалы

В зависимости от назначения, объемов и видов предполагаемых работ, оборудование для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом подразделяется на два класса: универсальное и специализированное. Специализированное оборудование чаще всего применяется при обработке больших объемов металлических изделий в механизированных производственных процессах.

Держак для аргоновой сварки.

Ввиду этого, наибольшее распространение получили универсальные (ручные и автоматические) сварные приборы. Востребованность, простота использования и неприхотливость в обслуживании обеспечивают высокий спрос на универсальные агрегаты обоих типов. Их производство носит массовый характер.

Сварочное оборудование для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом включает в себя:

  • генератор постоянного/переменного тока (многие приборы технологически могут вырабатывать токи обоих видов);
  • набор горелок для разных токов;
  • прибор первичного возбуждения дуги (и последующей ее стабилизации);
  • газовое оборудование;
  • средства управления сваркой и газовой блокадой.

Автоматическое оборудование, производящее сварку в среде аргона, также состоит из генератора тока и сварного агрегата. Его параметры характеризуются значениями сварного тока, напряжения, скорости сварки, диаметрами неплавящегося электродного прута и присадочной проволоки, скоростью подачи присадки и расхода тяжелого газа.

Схема поста для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на переменном токе.

Работу сварочного оборудования определяют следующие технические функции и особенности:

  • способ подводки к дуге электроэнергии, регулировка электроподачи;
  • движение горелки в рабочей зоне, регулировка скорости хода;
  • способ и скорость подачи присадочной проволоки;
  • способ подачи газа в рабочую зону, регулировка его расхода;
  • выбор длины сварочной дуги;
  • автоматический контроль вектора сваривания.

Материалами аргонодуговой сварки неплавящимся электродом выступают аргон и гелий в комбинации с вольфрамовым прутом и присадочной проволокой. Гелий получают методом фракционной конденсации (сжатия и сжижения природного газа), поэтому он гораздо дороже аргона (получаемого напрямую из воздуха). В целях экономии применение гелия зачастую стараются исключить. Это определяет повсеместное распространение аргона. К тому же аргон способен стабильно поддерживать эластичную (более длинную) дугу.

Виды неплавящихся электродов

Для дуговой сварки металлоконструкций применяются неплавящиеся электроды. Это расходный материал для сварочных работ, который не имеет металлической природы и свойств, присущих металлам. Подобный метод сварных операций был изобретен очень давно руками Н. Н. Бенардоса.

Разновидности сварочных электродов.

Сегодня при выполнении соединений конструкций из металла применяются три основных типа неплавящихся стержней:

  1. Угольный неплавящийся электрод активно применяется при воздушно-дуговой резке металлов с целью устранения с поверхности изделий разного рода дефектов.
    При этом сварку нужно проводить на токах силой, не более 580 Ампер. Также такой расходный материал для сварки используют при создании соединений металлических деталей в тонкостенных конструкциях из стали и цветных металлов. Угольные сварные электроды бывают круглыми и плоскими, сложенными вдоль линии варки или подающимися в сварную ванну. Они могут применяться вместе с присадкой или без нее, что определяется технологией проведения сварных работ.
  2. Графитовые стержни актуальны при сварке цветных металлов, а также их сплавов.
    Но особенно часто они применяются при работе с медными проводами. Графитовые расходники доступны по стоимости и довольно распространены на отечественном рынке, так как характеризуются рядом неоспоримых достоинств. Среди них: низкий износ, высокая стойкость к температурному воздействию, отличная способность к обработке.
  3. Вольфрамовый сварной электрод изготавливается в виде стержня с диаметром 1-4 мм и наиболее часто применяется в производстве и быту.
    Такой расходный материал отличается высокой тугоплавкостью, то есть, плавится при более высоких температурах, нежели иного рода стержни. Он позволяет сваривать разнообразные металлы без применения защиты в виде газа. Хотя вполне реально осуществлять сварку вольфрамовым электродом и при таких условиях, если в этом есть необходимость. В зависимости от состава, изделия делят на несколько групп: лантанированные, иттрированные, торированные, стандартные.

[box type=”info”]На заметку! Электроды вольфрамового типа с добавлением тория отличаются радиоактивностью. Несмотря на то, что этот показатель невелик, они перестали применяться на крупных промышленных предприятиях.[/box]

Все описанные виды электродов для сварных работ причисляются к классу неплавящихся, так как в процессе выполнения сварочных работ стержень либо вовсе не плавится, либо плавится незначительным образом.

При любом варианте развития событий материал стержня практически не участвует в процессе образования наплавленного металла и сварного соединения.

Сварка алюминия

Ведется на переменном токе. Перед началом сварки нужно обязательно зачистить и подвергнуть травлению (смачиванию кислотой) кромок.

Недостатки аргонно-дуговой сварки вольфрамом
Как и у всякого способа сварки, этот метод так же имеет и минусы. Это проблемы при работе на улице, на сквозняке, процесс становится труднее при работе на большом токе (работа с алюминием), так как требуется принудительное охлаждение.
Некоторые обязательные правила аргонодуговой сварки

Чтобы правильно провести сварку, нужно следовать простым правилам:
1. В работе с тонколистовым металлом, для получения точности нужно использовать сборочно-сварочную оснастку.
2. Стержни должны иметь идеальную чистоту на конце.
3. Рекомендуется подобрать правильный режим сварки.
4. Надежно защищать и держать ванну под струей аргона.
Придерживаясь всех правил и пользуясь нужными знаниями для проведения сварочных работ, вы добьетесь качественного шва и наградите себя долгими годами спокойствия.