Аргонно-дуговая сварка

Здрав­ствуй­те доро­гие читатели!

В этой ста­тье понят­ным язы­ком рас­смот­рим устрой­ство и про­цесс свар­ки TIG.

Когда речь идёт о кузов­ном ремон­те, свар­ка TIG в основ­ном ассо­ци­и­ру­ет­ся с ремон­том алю­ми­ни­е­вых кузо­вов транс­порт­ных средств. Кро­ме алю­ми­ния такой свар­кой мож­но соеди­нять любой дру­гой металл, в том чис­ле раз­ные виды метал­лов мож­но сва­рить в одну деталь. Рас­смот­рим устрой­ство, прин­цип дей­ствия и неко­то­рые подроб­но­сти при­ме­не­ния это­го вида сварки.

Свар­ка TIG пред­став­ля­ет собой руч­ной про­цесс, кото­рый тре­бу­ет от свар­щи­ка задей­ство­вать обе руки. Что отли­ча­ет TIG от дру­гих видов свар­ки, так это то, как созда­ёт­ся дуга и как пода­ёт­ся при­са­доч­ный мате­ри­ал. Одной рукой свар­щик дер­жит горел­ку, кото­рая созда­ёт дугу, а дру­гой пода­ёт при­са­доч­ный металл к месту сва­роч­но­го соеди­не­ния. Из-за того, что при­хо­дит­ся исполь­зо­вать обе руки, эта свар­ка счи­та­ет­ся наи­бо­лее слож­ной в усво­е­нии, но так­же, счи­та­ет­ся наи­бо­лее уни­вер­саль­ной, так как может при­ме­нять­ся даже при сва­ри­ва­нии раз­ных метал­лов. Про­цесс полу­ча­ет­ся доста­точ­но мед­лен­ный, но при пра­виль­ном при­ме­не­нии, полу­ча­ет­ся шов высо­ко­го каче­ства. Обыч­но свар­ку TIG при­ме­ня­ют, если тре­бу­ет­ся сва­рить что-то необыч­ное, отли­ча­ю­ще­е­ся от ста­ли и там, где нужен акку­рат­ный, тон­кий шов.

TIG (Tungsten Inert Gas Welding) пере­во­дит­ся как Свар­ка Воль­фра­мо­вым элек­тро­дом в сре­де Инерт­но­го Газа. Пол­ное и более пра­виль­ное назва­ние TIG – Gas Tungsten Arc Welding (GTAW, Дуго­вая Свар­ка Воль­фра­мо­вым элек­тро­дом в сре­де защит­но­го газа).

Впер­вые эта свар­ка была пред­став­ле­на в 1940‑х годах и при­ме­ня­лась с Гели­ем в каче­стве защит­но­го газа.

Почему используется Вольфрам для сварки?

Воль­фрам очень твёр­дый, сла­бо радио­ак­тив­ный и хруп­кий металл. Его при­ме­не­ние огра­ни­чен­но, в срав­не­нии с дру­ги­ми метал­ла­ми. В свар­ке TIG Воль­фрам при­ме­ня­ет­ся в виде непла­вя­ще­го­ся элек­тро­да, кото­рый исполь­зу­ет­ся, что­бы созда­вать дугу. Он нака­ля­ет­ся до 6000 гра­ду­сов по Цель­сию. Высо­кая точ­ка плав­ле­ния и хоро­шая элек­три­че­ская про­во­ди­мость поз­во­ля­ет ему не сгорать.

Как работает сварка TIG?

Для это­го вида свар­ки тре­бу­ет­ся три вещи: высо­кая тем­пе­ра­ту­ра, защит­ный газ и при­са­доч­ный металл. Высо­кая тем­пе­ра­ту­ра дости­га­ет­ся за счёт элек­три­че­ства, про­хо­дя­ще­го через Воль­фра­мо­вый элек­трод и созда­ёт дугу с метал­лом. Газ посту­па­ет из бал­ло­на и течёт к месту свар­ки, что­бы защи­тить шов от воз­дей­ствия воз­ду­ха. При­са­доч­ный металл – это про­во­ло­ка, кото­рая пода­ёт­ся свар­щи­ком в дугу и пла­вит­ся. Про­цесс про­ис­хо­дит в сле­ду­ю­щей после­до­ва­тель­но­сти: сна­ча­ла свар­щик откры­ва­ет газ, далее элек­трод под­но­сит­ся к соеди­не­нию сва­ри­ва­е­мых дета­лей на доста­точ­ном рас­сто­я­нии, что­бы не касать­ся метал­ла, потом нажи­ма­ет­ся педаль и обра­зу­ет­ся сва­роч­ная дуга. Начи­на­ет про­ис­хо­дит плав­ле­ние метал­ла сва­ри­ва­е­мых дета­лей, а свар­щик вто­рой рукой начи­на­ет про­со­вы­вать при­са­доч­ную про­во­ло­ку в зону сва­роч­ной дуги, кото­рая пла­вит­ся и запол­ня­ет сва­роч­ное соединение.

Свар­ка TIG похо­жа на элек­тро­ду­га­вую свар­ку элек­тро­да­ми. Рукав с дер­жа­те­лем элек­тро­да от свар­ки TIG может быть уста­нов­лен на аппа­рат для элек­тро­ду­го­вой свар­ки, и такая кон­струк­ция будет рабо­тать как TIG.

Сва­роч­ная дуга в свар­ке TIG может обра­зо­вы­вать­ся так­же, как и в элек­тро­ду­го­вой свар­ке элек­тро­да­ми, но чаще аппа­ра­ты TIG име­ют функ­цию «высо­ко­ча­стот­ный старт» (high frequency start). Это поз­во­ля­ет не касать­ся метал­ла, что­бы создать сва­роч­ную дугу. Как толь­ко пода­но элек­тро­пи­та­ние на элек­трод, дуга обра­зу­ет­ся на рас­сто­я­нии до 2.5 см от метал­ла. Это осу­ществ­ля­ет­ся за счёт корот­ко­го момен­та пода­чи высо­ко­го напря­же­ния, кото­рое помо­га­ет пре­одо­леть рас­сто­я­ние до метал­ла и создать элек­три­че­скую дугу. Сра­зу после обра­зо­ва­ния дуги напря­же­ние пада­ет до зна­че­ния, кото­рое выстав­ле­но на аппа­ра­те. Таким обра­зом, Воль­фра­мо­вый элек­трод не полу­ча­ет физи­че­ско­го воз­дей­ствия и не изнашивается.

Защитный газ для сварки TIG

Защит­ный газ защи­ща­ет место свар­ки от воз­ду­ха. Могут при­ме­нять­ся Аргон/Ar и Гелий/He. Чаще все­го при­ме­ня­ет­ся аргон. Так как эти газы явля­ют­ся инерт­ны­ми, они не изме­ня­ют харак­те­ри­сти­ки сва­роч­но­го шва. Реже исполь­зу­ют­ся три типа сме­си газов. Пер­вая – Аргон и Гид­ро­ген, вто­рая – Аргон и Нит­ро­ген, тре­тья – Аргон и Гелий. Аргон, сме­шан­ный с Гели­ем при­ме­ня­ет­ся при сва­ри­ва­нии тол­стых метал­лов для луч­ше­го про­ник­но­ве­ния шва. Для боль­шин­ства сва­роч­ных работ хоро­шо под­хо­дит чистый Аргон.

Типы Вольфрамовых электродов

Воль­фрам явля­ет­ся глав­ным ингре­ди­ен­том, из кото­ро­го изго­тов­лен элек­трод для свар­ки TIG. Ино­гда добав­ля­ют незна­чи­тель­ный про­цент дру­гих метал­лов, для улуч­ше­ния харак­те­ри­стик сва­роч­ной дуги, созда­ва­е­мой элек­тро­дом. Добав­ля­ют­ся Церий, Лан­тан, Цирконий.

Элек­тро­ды быва­ют раз­ных диа­мет­ров и име­ют раз­ные фор­мы кон­цов. От фор­мы кон­ца зави­сят харак­те­ри­сти­ки созда­ва­е­мой сва­роч­ной дуги. Фор­му кон­цу элек­тро­да нуж­но при­да­вать вручную.

Ост­рый «нако­неч­ник» при­ме­ня­ет­ся для сва­ри­ва­ния ста­ли. Такую фор­му кон­цу мож­но при­дать на мел­ко­зер­ни­стом точиль­ном кру­ге или спе­ци­аль­ном заточ­ном при­спо­соб­ле­нии для Воль­фра­мо­вых электродов.

Элек­трод с закруг­лён­ным «нако­неч­ни­ком» обыч­но при­ме­ня­ют для свар­ки алю­ми­ния и маг­ния. Что­бы полу­чить такую фор­му, нуж­но создать сва­роч­ную дугу, по воз­мож­но­сти над медью (но мож­но и дру­гой металл). В каче­стве защит­но­го газа дол­жен быть Аргон. Сва­роч­ный аппа­рат настра­и­ва­ет­ся опре­де­лён­ным обра­зом, так что­бы Воль­фра­мо­вый элек­трод начал пла­вить­ся и обра­зо­ва­лась кап­ля на его кон­це. Когда кап­ля сфор­ми­ру­ет­ся в виде неболь­шо­го шара, нуж­но оста­но­вить сва­роч­ную дугу.

Подготовка металла для сварки TIG

Под­го­тов­ка метал­ла осо­бен­но важ­на, когда про­из­во­дит­ся свар­ка TIG. На нём не долж­но быть ржав­чи­ны, окис­ле­ния, ока­ли­ны, остат­ков крас­ки, мас­ла и про­чих загряз­не­ний. Дол­жен быть толь­ко чистый металл. Он дол­жен быть очи­щен физи­че­ски­ми спо­со­ба­ми, либо хими­че­ски­ми кис­лот­ны­ми очи­сти­те­ля­ми, в слу­чае сва­ри­ва­ния алюминия.

Настройка сварочного аппарата TIG

Суще­ству­ет две глав­ных настрой­ки аппа­ра­та – изме­не­ние силы тока и регу­ли­ров­ка пото­ка защит­но­го газа. Настрой­ка вели­чи­ны силы тока зави­сит от типа метал­ла и его тол­щи­ны. Поток защит­но­го газа регу­ли­ру­ют в зави­си­мо­сти от усло­вий окру­жа­ю­щей сре­ды, типа метал­ла и рас­тру­ба дер­жа­те­ля электрода.

Сварка алюминия

Для свар­ки алю­ми­ния при­ме­ня­ет­ся элек­трод из чисто­го Воль­фра­ма или Воль­фра­ма с добав­кой Цер­ко­ния. Тре­бу­ет­ся, что­бы его нако­неч­ник был под­го­тов­лен в фор­ме неболь­шо­го шара (см. выше). Аппа­рат дол­жен быть настро­ен на A/C (пере­мен­ный ток). Тре­бу­ет­ся, что­бы сва­роч­ная дуга созда­ва­лась дистан­ци­он­но (функ­ция «high frequency start»). В каче­стве защит­но­го газа при­ме­ня­ет­ся 100%-ый Аргон. При пра­виль­ной настрой­ке сва­роч­но­го аппа­ра­та и выбо­ре под­хо­дя­ще­го элек­тро­да мож­но сва­ри­вать листы алю­ми­ния любой тол­щи­ны. Как вид­но на фото ниже шов полу­ча­ет­ся с высо­ки­ми деко­ра­тив­ны­ми и проч­ност­ны­ми характеристиками.

Процесс сварки TIG

Нович­кам луч­ше учить­ся варить свар­кой TIG, начи­ная с 2 — 3 мм ста­ли. При свар­ке необ­хо­ди­мо кон­тро­ли­ро­вать дистан­цию меж­ду элек­тро­дом и при­ва­ри­ва­е­мым метал­лом. Для это­го нуж­но занять устой­чи­вое поло­же­ние. Элек­трод рас­по­ла­га­ет­ся при­мер­но на 20 гра­ду­сах от вер­ти­каль­ной пози­ции. Рас­сто­я­ние меж­ду элек­тро­дом и метал­лом долж­но состав­лять от 1 до 1.5 диа­мет­ра элек­тро­да. Если , к при­ме­ру, исполь­зу­ет­ся элек­трод диа­мет­ром 1.6 мм, то рас­сто­я­ние будет при­мер­но 2 мм. Перед нача­лом свар­ки нуж­но мед­лен­но про­ве­сти рукой над поверх­но­стью, кон­тро­ли­рую угол поло­же­ния элек­тро­да и рас­сто­я­ние, что­бы понять, что ниче­го не мешает.

Нач­ни­те с обра­зо­ва­ния сва­роч­ной дуги. Дли­на дуги вли­я­ет на нагрев в обла­сти свар­ки. Чем боль­ше дуга, тем боль­ше нагрев. Про­чув­ствуй­те, как она дей­ству­ет на металл, рас­плав­ляя его. Про­буй­те сна­ча­ла варить без при­са­доч­но­го метал­ла. После пони­ма­ния все­го про­цес­са, начи­най­те добав­лять при­са­доч­ную про­во­ло­ку в область свар­ки. При­са­доч­ный металл дол­жен пра­виль­но пода­вать­ся, и пла­вит­ся под воз­дей­стви­ем сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла, а не сва­роч­ной дугой. Он дол­жен пода­вать­ся рядом с дугой и попа­дать в область дей­ствия защит­но­го газа.

В заклю­че­ние мож­но ска­зать, что свар­ка TIG, не смот­ря на пер­во­на­чаль­ную слож­ность осво­е­ния, счи­та­ет­ся одним из самых уни­вер­саль­ных видов свар­ки, даю­щая свар­ной шов высо­ко­го качества.