Чтобы начать сварку TIG, необходимо переключить аппарат в режим сварки TIG. Электрическая дуга возбуждается при соприкосновении электрода с изделием: — Газовое сопло горелки и наконечник вольфрамового электрода необходимо осторожно установить на изделие (протекает ток контактного зажигания, независимо от настроенного значения основного тока). — Опираясь на газовое сопло, повернуть горелку, пока между наконечником электрода и изделием не останется зазор 2-3 мм (возбуждается дуга, значение тока поднимается до настроенного значения). — Увеличить длину дуги до рабочего значения.
Как подобрать сварочный электрод? Сварочный электрод состоит из металлического стержня и электродного покрытия. Металлический стержень электрода должен быть схожим по химическому составу с металлом свариваемых деталей. Выбор диаметра электрода во многом зависит от толщины свариваемого изделия. В таблице представлены рекомендации для нижнего положения шва.
ТОЛЩИНА МЕТАЛЛА, мм
ДИАМЕТР ЭЛЕКТРОДА, мм
Что необходимо для стабильного горения дуги?
Сварка короткой дугой
Возможно залипание электрода
Ржавый, с окалинами или загрязненный металл
Затруднен поджиг дуги
Подводка тока далеко от места сварки
Нахождение у места сварки большого количества ферромагнитных масс
Отклонение дуги в сторону внешнего источника магнитных масс
Большое расстояние между электродом и свариваемым изделием
Невозможен поджиг дуги из-за большого воздушного промежутка
Какие газы используются для полуавтоматической сварки?
Давно хотел научиться варить аргонно — дуговой сваркой или с английского TIG (tungsten inert gas). В отличии от других видов сварки (MMA — обычный электрод и MIG — полуавтомат), TIG сварка производится не плавящимся вольфрамовым электродом, что отдаленно напоминает работу паяльником. Так же TIG сваркой можно варить практически все типы цветных металлов, включая наиболее распространенный — алюминий в режиме переменного тока, что не возможно другими видами сварки. В отличии от обычной сварки, TIG сваркой можно варить в закрытом помещении, она более пожаробезопасна, не брызжет и не выделяет дыма (только нужна система вытяжки, что бы не дышать газом). В общем сделал себе на новый год подарок, и собрал самый бюджетный набор начинающего TIG Сварщика. Перед этим естественно почитал немного литературы про TIG сварку и посмотрел некоторые ролики на youtube где все достаточно подробно разжевано. Для начала был приобретен обычный инвертор с функцией поджига дуги при TIG сварке.
Сам инвертор немецкий и вроде как даже немецкой сборки. Мне он достался новый на акции за 9 800 р. Т.к. аппарат бюджетный, то он варит только в режиме прямого тока DC (Direct Current), т.е. нет возможности варить алюминий. Алюминий варится в режиме переменного тока AC (Alternating Current). Так что если нужно варить алюминий, аппарат должен работать в режиме DC\AC. Так как я начинающий сварщик, и бюджет мой был ограничен, то было решено в качестве первого знакомства с TIG сваркой взять самый бюджетный вариант и научится варить нержавейку. Тем более у меня стоит первоочередная задача переварить часть выхлопа и сделать 4-е крепление подушки двигателя. Аппарат имеет максимальный ток в 160 А, чего в принципе достаточно что бы варить металл толщиной до 4 мм. Аппарат работает от розетки 220V, по размерам очень компактный, для него есть даже пластиковый чехол как для дрели=). Итак аппарат куплен. Далее к нему отдельно были куплены: горелка — 2 950 р, баллон с заправленным аргоном на 10л — 3 900 р, редуктор на баллон для регулировки давления газа — 2 350 р. (не посмотрел и взял с функцией подогрева, ну да ладно), перчатки — 300 р., фитинги — быстросъём для газового шланга. Шлем для сварки у меня уже был, рекомендую брать сразу хамелеон. Итого набор начинающего TIG сварщика мне вышел в районе ± 20 т.р. Если рассматривать сразу аппараты, с возможность варить алюминий, то это еще где то + 20 т.р. Горелка обычная с ручным вентилем (про-во Италия). В комплекте сопла 5 и 6, два электрода 1,6 мм и 2,4 мм и цанги к ним. Электроды — имеют серую цветовую маркировку — универсальные. Есть так же целая цветовая палитра электродов под разные задачи (об этом чуть позже). Горелка имеет отдельно шланг под газ и подключается напрямую к редуктору баллона (на более дорогих аппаратах горелка вместе с шлангом для газа подключается к сварочному аппарату). Шланг просто одевается на фитинг редуктора. Отдельно замутил фитинги и сделал быстросъём как на пневмо инструменте.
Редуктор желательно брать с колбой с шариком.
При подключении фитингов и редуктора к балону используйте фум ленту для 100% герметичности. Сам газ — аргон продается в балонах 40, 10, и 5 литров. Я по не знанке купил в интернет магазине новый балон на 10л, и думал что он уже заправлен =), а он был конечно же пустой. Найти контору куда можно просто приехать и заправить балон не удалось, аргон везде продают на обмен (привез пустой, забрал другой полный и заплатил только за газ). Обычно на обмен новые балоны редкость, я нашел чуть чуть Б\У =).
Вылет электрода от сопла зависит от размера сопла, чем шире сопло, тем больше может вылет но и больше нужно расходовать газа. Основная задача — обеспечить работу сварки в среде газа. Отдельно заказал себе на ebay и aliexpress наборы газовых линз с соплами и отдельно большую газовую линзу для обеспечения цветных швов, а так же золотые и синие наборы электродов на 1,6 мм и 2,4 мм (пока жду посылку).
Отдельно купил б\у канальный вентилятор и замутил вытяжку над рабочим столом.
И так, все готово. Можно начинать делать первые шаги в TIG сварке. Для новичком рекомендуют начинать тренироваться на обычном прямом листе стали, что бы для начала почувствовать горелку в руке, научиться держать электрод над сварочной ванной на нужном расстоянии и вести горелку под правильным углом. У меня валялось два кусочка трубы — нержавейки 1,5 мм, поэтому решил не париться и начать с них. Выставил аппарат на 35 Ампер, режим TIG. Поджиг дуги осуществляет очень просто — касаешся кончиком электрода об металл и чуть его поднимаешь, дуга образуется мгновенно. Никаких чириканий и прочей херни делать не нужно, кайф))).
С верху что то вырисовывается, а вот изнутри провара нет. Значит нужно добавить тока. Чуть добавил и провар появился.
Если вы начинаете варить и у вас пошли искры как на MMA сварке значит забыли включить газ))) Вот так это выглядит, буквально за 2 секунды.
А вот так электрод. Еще пару секунд и сопло бы поплавилось.
Мокнуть электроду в сварочную ванну для начинающих дело пустяковое, у меня за пару часов тренировки пару разков получилось. После этого 100% нужно перетачивать электрод, да и по виду все понятно. Где то читал, что если правильно варить то на кончике электрода образуется маленький круглый шарик. У меня один раз так было. Если не затачивать электрод, то все сразу видно по дуге. Дуга становится не тонкая, а широкая и не сконцентрированная на одном участке, дуга постоянно гуляет по разным точкам металла. Далее решил потренироваться на обычной пластине металла. После трубы конечно все намного проще. У меня была пару кусочков от крепления, в итоге получились интересные цветные швы. Видимо такой металл.
Слишком мало тока, нет провара.
Поднял ток до 50А, С третьей попытки получилось даже красиво).
Далее решил вернуться к трубе. Отрезал как попало с большим зазором два кучка трубы нержавейки. В итоге получил такую картинку.
Для начала подумал много тока. Но примерно тоже самое получилось убавив ток с 50 до 35 Ампер. Значит дело не в токе. Просто имея зазор, металл начинал плавиться по зазору. Для этого нужно использовать присадочный пруток. У меня завалялся пруток нержа на 1,6 мм. Остался от ребят которые варили мне выхлоп. Первые разы сварки с прутком конечно не удобные, пруток в левой руке кажется инородным и не привычно держать. Потом постепенно рука немного начала привыкать и удалось заварить дырку, но шовчик получился жирненьким)))
Жаль конечно что максимально можно 20 фото выложить(, так бы чуть по более накидал.
В завершении скажу, что затея со сваркой мне понравилась и в принципе процесс интересный. Нужно конечно набивать руку и пробовать разные варианты соединений металла. Возможно в будущем поснимаю сам процесс. В общем продолжение следует однозначно).
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.Такая характеристика обеспечивает постоянство заданного значения тока сварки при нарушениях длины дуги, например, из-за колебаний руки сварщика.
Пример универсального инвертерного аппарата AC/DC Итальянской фирмы INE:
Аппарат Miller Maxistar постоянного тока DC:
Аппарат ESAB постоянного тока DC:
Аппарат ESAB универсальный AC/DC:
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.
Типы сварочных горелок и их внешний вид:
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.
Вид «стандартных» газовых сопел:
Возможно применение цангодержателя большего размерного ряда. Например для цанги+электрода ф1,6мм можно поставить цангодержатель ф3,2мм, но это ухудшит тепловой контакт цанга-цангодержатель, что теоретически должно усилить нагрев цанги и ускорение её выхода из строя.
не забыть выложить фотки жженных цанг.
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.
Фотографии прочих цанг и керамики:
Разница в потоке при исп. простой керамики и газовой линзы
Обычное сопло Сопло с газовой линзой
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.
Электроды
Внешний вид вольфрамовых электродов:
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%).
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.
Пример машинки для заточки электрода:
Сообщение отредактировал Sakhalin_Cat: 02 Декабрь 2014 14:58
Популярное сообщение!
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
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).
Охрана здоровья и охрана труда применительно к процессу сварки TIG
Ниже изложены некоторые дополнительные меры предосторожности относительно сварки ТИГ. На первый взгляд этот способ сварки представляется наименее опасным, так как, либо дымов вообще не видно, либо они выделяются в очень небольшом объеме. Но нельзя обманываться, считая, что при этом способе сварки вообще не выделяются опасные вещества. Они выделяются и могут попадать во вдыхаемый воздух. Концентрация опасных веществ зависит от силы тока сварки, от типа стали (нелегированная, низколегированная или высоколегированная) и от степени очистки поверхности основного металла от, например, масла, используемого при резке металла или от антикоррозионных покрытий.
Сообщение отредактировал Sakhalin_Cat: 28 Ноябрь 2014 20:31
Популярное сообщение!
Защитные газы и их влияние на технологические свойства дуги
В качестве защитных газов при дуговой сварке плавлением ТИГ применяют инертные газы. Защитный газ выбирают с учетом способа сварки, свойств свариваемого металла, а также требований, предъявляемых к сварным швам.
Инертные газы
Инертными называют газы, не способные к химическим реакциям и практически не растворимые в металлах. Поэтому их целесообразно применять при сварке химически активных металлов и сплавов на их основе (алюминий, алюминиевые и магниевые сплавы, легированные стали различных марок). При сварке ТИГ используются такие инертные газы как аргон (Ar), гелий (He) и их смеси.
Аргон выпускается согласно ГОСТ 10157-79 двух сортов: высшего и первого. Высший сорт рекомендуется использовать при сварке ответственных металлоконструкций из активных и редких металлов и сплавов, цветных металлов. Аргон первого сорта применяют для сварки сталей и чистого алюминия.
Часто используются смеси аргона и гелия, причем оптимальным составом считается смесь, содержащая 35-40% аргона и 60-65% гелия. В смеси в полной мере реализуются преимущества обоих газов: аргон обеспечивает стабильность горения дуги, гелий – высокую степень проплавления.
При сварке меди используется азот, так как он к ней химически нейтрален, т.е. не образует с ней никаких химических соединений и в ней не растворяется.
Вспомогательные газы
Смеси защитных газов
Иногда является целесообразным употребление газовых смесей. За счет добавок активных газов к инертным удается повысить устойчивость дуги, увеличить глубину проплавления, улучшить формирование шва, уменьшить разбрызгивание, повысить плотность металла шва, улучшить перенос металла в дуге, повысить производительность сварки. Существенное значение при выборе состава защитного газа имеют экономические соображения.
Сообщение отредактировал Sakhalin_Cat: 28 Ноябрь 2014 20:26
Популярное сообщение!
ОСОБЕННОСТИ АРГОНОДУГОВОЙ (ТIG) СВАРКИ
В качестве инертного газа, в общем, применяют аргон, свойство которого регламентируется стандартом JIS K 1105 (аргон), Гелий применяют изредка и только тогда, когда свойство газа гелия необходимо, так как в нашей стране гелий стоит очень дорого (в несколько раз больше, чем аргон).
На рис. 1.1 представлен принцип Аргонодуговой сварки. Между вольфрамовым электродом и основным металлом зажигается дуга, инертный газ, вытекающий по соплу из окружения вольфрамового электрода, защищает электрод, дугу и ванну расплавленного металла. Вытекающий по соплу газ называется «защитным газом» и защищает по своей функции расплавленный металл от вредного влияния от попадающего кислорода, азота и пр. из атмосферного воздуха и защищает вольфрамовый электрод от окисления и износа.
Вольфрамовый электрод, который не плавится называется неплавящимся электродом и применяется в качестве электрода только для формирования дуги, кроме случаев с тонкостенными листами, когда требуется только расплавление основного металла, и не требуется добавление присадочного металла для дополнения сварного шва. Присадочный металл подают сбоку от дуги и к краю расплавленной ванны вручную или подающим автоматом.
ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ
При Аргонодуговой сварке в связи с тем, что электрод не подвергается плавлению, дуга легко стабилизируется и поэтому качественно можно сваривать углеродистую сталь, легированную сталь, алюминий, титан, никель. магний, медь и прочие металлы. Причиной такого свойства служат следующие достоинства.
(1) Инертный газ изолирует дугу и ванну расплавленного металла полностью от атмосферы, не позволяет попадание кислорода, азота, водорода и другого газа или примесей в металл шва, и как следствие формируется качественный сварной шов с высокими химическими и физическими свойствами.
(2) Можно поддерживать стабильную дугу, начиная с области слабых токов порядка несколько ампера и кончая областью сильных токов порядка несколько сотен ампера, что позволяет находить широкомасштабное применение сварки, начиная со сверхтонкого листа и кончая толстым листом.
(3) Электрод используется только для обеспечения зоны сварки теплотой и присадочный металл добавляется отдельно, так что можно управлять количеством присадочного металла и тепловложением отдельно, исключая ограничения положением сварки и формой соединения.
(4) Можно четко наблюдать дугу и ванну расплавленного металла, и ванна расплавленного металла спокойна, что облегчает формирование обратного валика.
(5) Не нужно использовать флюс, что позволяет, в общем, производить чистую сварку, почти не образуя дыма, кроме как при сварке специальных металлов и сплавов.
Внешний вид сварных швов красив так как во время сварки не образуется шлак и нет брызг. Следовательно после сварки не нужно проводить работу по их устранению.
С другой стороны можно перечислить следующие недостатки;
(1) По сравнению с дуговой сваркой в среде углекислого rasa и другой сваркой плавящимся электродом производительность сварки низкая.
(2) Аргон и вольфрамовый электрод стоят сравнительно дорого, что поднимает себестоимость.
(3) Применяют защитный газ, и поэтому сварка зависит от такого фактора как ветер).
ПОЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ И ЭФФЕКТ ОЧИСТКИ
Когда дуга горит между двумя электродами с помощью источника питания постоянного тока, получается напряжение дуги, как представлено на рис. 1.2. Электрод, подсоединенный к плюсовой стороне источника питания, называется анодом, электрод, подсоединенный к минусовой стороне, называется катодом, и зона между анодом и катодом называется столбом дуги.
При Аргонодуговой сварке сварочной машиной постоянного тока в зависимости от вольфрамового электрода на катоде (основного металла на аноде) или основною металла на катоде (вольфрамового электрода на аноде) луга, глубина прославления основного металла и величина износа электрода бывают разными.
Чтобы различать эти две полярности, как представлено на рис. 1.3 (а), в случае, когда вольфрамовый электрод присоединен к минусовой клемме источника питания (вольфрамовый электрод на катоде), полярность называется «отрицательной полярностью электрода». Наоборот, как представлено на рис. 1.3 (б), в случае, когда вольфрамовый электрод присоединен к плюсовой клемме (вольфрамовый электрод па аноде), называется «положительной полярностью электрода».
Кроме того, по другому методу обозначения отрицательная полярность электрода может называться «прямой полярностью» или » SP ( Straight Polarity )», положительная полярность электрода может называться «обратной полярностью» или » RP ( Reverse Polarity )». Однако эти методы обозначения, основанные на потоке электрона, являются противоположными потоку тока, что может легко вызвать ошибку. Поэтому в последнее время обычно применяется обозначение «отрицательная полярность электрода» и «положительная полярность электрода»
При отрицательной полярности электрода, в которой вольфрамовый электрод присоединяется к минусовой клемме, термоэлектроны, когда вылетают от служащего катодом вольфрамового электрода, захватывают энергию, необходимую для эмиссии, так что электрод не подвергается перегреву. В результате этого износ электрода не значителен, и можно подводить относительно сильный ток к тонкому электроду. Кроме того, концентричность дуги хороша, что позволяет получать узкий валик с глубоким проплавлением. Это характерная особенность сварки так что при обычной Аргонодуговой сварке применяется «отрицательная полярность электрода».
С другой стороны, при положительной полярности электрода, в которой вольфрамовый электрод подсоединяется к плюсовой клемме, служащий анодом вольфрамовый электрод склонен подвергаться перегреву, изнашивается больше, так что необходимо использовать более толстый электрод, чем в случае отрицательной полярности электрода. Кроме того, концентричность дуги неудовлетворительная и получается широкий валик с мелким проплавлением. Так что эта полярность применяется очень редко в специальных случаях.
Вышеизложенные характеристики двух полярностей оформлены таблицей 1.1.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ДУГИ В АРГОНЕ НА
ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
При Аргонодуговой сварке с использованием источника питания переменного тока полярность тока меняется через каждую полуволну, так что получается характеристика, являющаяся сочетанием характеристики отрицательной полярности электрода с характеристикой положительной полярности электрода, как показано на рис. 1.4. Полуволны отрицательной полярности электрода не имеют эффект очистки, но выявляет эффект охлаждения в связи с эмиссией термоэлектрона. Наоборот, полуволны положительной полярности электрода не имеют эффекта охлаждения, но выявляют эффект очистки столкновением катионов.
При аргонодуговой сварке на переменном токе электрод и основной металл становятся или анод (плюс) или катод (минус) поочередно, так что электрод перегревается больше, чем при отрицательной полярности электрода, но меньше, чем при положительной полярности электрода, что способствует использованию относительно сильного тока.
В связи с тем, что полуволны положительной полярности электрода имеют эффект очистки, для сварки алюминиевого сплава и магниевого сплава, требующей устранение оксидной пленки с поверхности основного металла, применяется переменный ток.
Некоторые последние типы установок Аргонодуговой сварки на переменном токе снабжены функцией изменения пропорции времен между отрицательной полярностью электрода и положительной полярностью электрода. Это изменение пропорции времен приводит к изменению эффекта очистки. Чем меньше длительность времени положительной полярности электрода (чем больше длительность времени отрицательной полярности электрода), тем меньше становиться ширина зоны очистки, как представлена рис. 1.5.
Не говоря уже о случае, когда вносятся изменения в пропорцию времен положительной полярности электрода и отрицательной полярности электрода, как изложено выше, даже если пропорция времен равномерна, степени трудности горения дуги отличаются в зависимости от полярности. Следовательно, ток в в полуволне положительной полярности электрода и ток в в полуволне отрицательной полярности электрода не становятся равными.
Сообщение отредактировал Sakhalin_Cat: 28 Ноябрь 2014 22:40
Популярное сообщение!
Как представлено на рис. 1.6, в периодах положительной полярности электрода дуга не склонна гореть, напряжение дуги высоко и сварочный ток слаб. Наоборот, в периодах отрицательной полярности электрода дуга склонна гореть, напряжение дуги низко и сварочный ток силен. В результате этого ток положительной полярности электрода и ток отрицательной полярности электрода становятся асимметричными относительно оси абсцисс нулевого уровня. Эта форма волн тока представляется как сложение формы волн переменного тока, симметричной относительно оси абсцисс нулевого уровня, и постоянной составляющей IDC. следовательно, называется неуравновешенным током с включением постоянной составляющей ( IDC). Эта тенденция к несимметричности особенно значительна и случае основного металла из алюминиевого сплава.
УСТАНОВКИ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ
2-1 КОНФИГУРАЦИЯ УСТАНОВОК АРГОНОДУГОВОИ СВАРКИ
2-2 СВАРОЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
2-2-1 Внешние характеристики сварочного источника питания аргонодуговой сварки Источники питания, используемые для Аргонодуговой сварки, бывают разными, а также их классификация варьируется в зависимости от ее критерия. Например, если классифицировать по форме волны, можно подразделять источники питания на:
ü источник питания постоянного тока,
ü источник питания переменного тока,
ü универсальный источник питания.
ü источник питания для импульсно-дуговой сварки
Если классифицировать по методу управления током, можно подразделять на:
ü источник питания с подвижным сердечником,
ü источник питания с тиристорным управлением,
ü источник питания с транзисторным управлением.
Однако в любом источнике питания внешняя характеристика, показывающая отношение между выходным током и напряжением, является падающей характеристикой или характеристикой при постоянном токе, как представлено на рис. 2.3.
Эти характеристики располагают преимуществом, что при изменении напряжения дуги, то есть длины дуги, сварочный ток меняется лишь незначительно, так что колебание длины дуги вследствие дрожи руки и пр. не так часто будет оказывать вредное влияние на результат сварки.
2-2-2 Источники питания постоянного тока Источники питания постоянного тока подразделяются па источники питания с тиристорным управлением и источники питания с магнитным усилителем (с насыщенным реактором), однако в настоящее время в большинстве случаев применяются источники питания с тиристорным управлением. Источники питания с тиристорным управлением, конфигурация которых представлена на рис. 2.4, не только преобразовывают переменный ток от сети в постоянный ток с помощью тиристора, но и регулируют выходной ток, так что позволяют регулировать сварочный ток с помощью ручки легко и непрерывно. Кроме того, работник может регулировать ток рукояткой, установленной на ручном пульте у себя. На рис. 2.5 представлен пример источников питания постоянного тока с тиристорным управлением. Эти источники питания не только включают в себя блок управления, но и обладают функцией регулировки дугового кратера, функцией таймера активного пятна дуги и т.д.
2-2-3 Источники питания переменноготока Как источники питания переменного тока, кроме источников питания, специализированных на Аргонодуговую сварку, обычно используются источники питания переменного тока для дуговой сварки покрытым электродом, как представлено на рис. 2.6. Эти источники питания не включают в себя блок управления, так что используются в сочетании с блоком управления отделенного типа. Регулировка сварочного тока осуществляется поворотом регулировочной рукоятки, которая расположена па лицевой стороне источника питания и приводит подвижный сердечник в перемещение, как представлено на рис. 2.7. следовательно, не позволяет работнику выполнять регулировку у себя так, как на источнике питания с тиристорным управлением.
2-2-4 Универсальные источники питания Под универсальными источниками питания подразумеваются источники питания, 1 единица которых позволяет совместное применение переменного тока и постоянного тока. Имеются система сочетания источника питания переменного тока с подвижным сердечником с выпрямителем и система тиристорного управления. В большинстве случаев обе системы включают в себя схему управления и схему генерации высокой частоты, которые необходимы для Аргонодуговой сварки, и обладают не только функцией Аргонодуговой сварки, но и функцией дуговой сварки покрытым электродом. В универсальных источниках питания, принцип которых представлен на рис. 2.8, выходные клеммы, используемые при переменном токе и при постоянном токе, отличаются друг от друга, Однако, как представлено на рис. 2.9, имеются только две выходных клеммы источника питания и переключение между ними осуществляется внутри источника питания.
2-2-5 Источники питания импульсно-дуговой сварки Под импульсно-дуговой сваркой подразумевается сварка, при которой силе тока придают изменение по определенным периодам, как представлено на рис. 2.10, и используют источник питания импульсно-дуговой сварки. Импульсно-дуговая сварка может быть произведена на постоянном токе и на переменном токе, и в случае переменного тока амплитуда меняется, как представлено на рис. 2.11.
2-2-6 Источники питании с инверторным управлением За новейшие типы источника Аргонодуговой сварки принимают источники питания с инверторным управлением. Эти источники питания представляют собой разновидность источников питания с транзисторным управлением, и обладают такой особенностью, как высокой частотой управления и к тому же управление выходом осуществляется на 1-ой цепи сварочного трансформатора.
Данные источники питания, конфигурация которых представлена на рис. 2,14, выпрямят переменный ток от сети, преобразуют его в постоянный ток, а затем сформирует инвертором высокочастотный переменный ток и, снова выпрямив его, произведут сварку на переменном токе. В отличие от традиционных источников питания управление током осуществляется на 1-ой цепи сварочного трансформатора. Кроме того, за счет использования высокочастотного трансформатора источники питания обеспечены компактностью и легковесностью, в связи с тем, что частота управления высока, их работоспособность управления током намного улучшается по сравнению с традиционными машинами. Далее, бывают источники питания переменного тока, в которых на выходную клемму, представленную на рис. 2.14, еще установлен инвертор вторичной цепи, чтобы выходной постоянный ток еще раз был преобразован на переменный. Такие источники питания могут дать дуге гореть на переменном токе с прямоугольной формой волны с любой пропорцией полярностей без приложения напряжения высокой частоты.
На рис. 2.15 представлен пример источников питания с инвсрторным управлением. По сравнению с традиционными источниками питания с тиристорным управлением эти источники питания легче в 1/5 раза и по объему меньше в 1/4 раза. Однако он включает в себя не только блок управления Аргонодуговой сварки, но и функцию средне-и низкочастотной импульсно-дуговой сварки и Т.Д.
2-3 БЛОКИ УПРАВЛЕНИЯTIGСВАРКОЙ
Пример панели управленияуниверсального инвертерного аппарата AC/DC Итальянской фирмы INE:
Пример панелей от других источников, скачанные с инета:
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. 2-3-1Схема генерации высоких частот При Аргонодуговой сварке вольфрамовые электроды используются как неплавящиеся электроды, так что обычно зажигание дуги осуществляется, не приводя электрод в контакт с основным металлом для защиты электрода o т износа. В связи с этим применяется система, в которой к промежутку между электродом и основным металлом прилагается высокое напряжение высокой частоты, иод наведением которого зажигается дуга. При сварке на постоянном токе, если зажечь дугу, сварочный ток принимает постоянное значение а также дуга приобретает стабильность, так что приложение напряжения высокой частоты осуществляется только при зажигании. Однако при сварке на переменном токе, поскольку повторное зажигание затрудняется при переходе синусоидального переменного тока к положительной полярности электрода, в процессе сварки требуется постоянное приложение напряжения высокой частоты. Однако в случае переменного тока с прямоугольной формой волны в инверторном управлении полярность чередуется мгновенно, что позволяет легкое повторное зажигание, поэтому не требуется приложение напряжения высокой частоты. Генерация напряжения высокой частоты осуществляется методом искрового промежутка, обычный пример которого представлен на рис 2.16. (а) показывает метод, в котором питание к схеме высокой частоты осуществляется с первичной цепи сварочного источника питания, а (б) показывает метод, в котором питание осуществляется с вторичной цепи. Метод (б) больше применяется к сварке на переменном токе, которая постоянно нуждается в приложении напряжения высокой частоты, и позволяет понизить радиопомехи из-за высокой частоты по сравнению с методом (а).
2-3-3 Реле давления охлаждающей воды В случае использования горелок водяного охлаждения вследствие нехватки подачи охлаждающей воды, ее прекращения и т.д. горелка может перегореть. Чтобы предотвратить это, сконструирована схема управления, которая при снижении давления охлаждающей воды ниже заданного значения прекращает горение дуги с помощью реле давления. При этом следует обращать внимание на то, что эта схема бессильна перед нехваткой подачи, вызванной засорением корпуса горелки или шланга охлаждающей воды.
2-3-4 Схема управления последовательностью Как изложено выше, в качестве схемы управления для Аргонодуговой сварки существуют схема генерации высокой частоты, схема управления защитным газом и т.д., которые осуществляют ряд действий;
(1) Нажатием выключателя горелки начнется подаваться защитный газ. будет приложено напряжение высокой частоты, под наведением которого зажжет дуга.
(2) В случае сварки на постоянном токе после зажигания дуги напряжение высокой частоты автоматически прекращается, но в случае сварки на переменном токе приложение высокой частоты продолжается и в процессе сварки.
(3) Повторным нажатием выключателя горелки дуга прекратится, но защитный газ будет подаваться в течение несколько секунд.
Управление этими действиями осуществляет схема управления последовательностью.
На рис. 2.17 представлена последовательность основных действий Аргонодуговой сварки. Кроме этого, в зависимости от производимых работ имеются разновидные последовательности, но в любом случае управление действиями осуществляется путем операции выключателя горелки.
Сообщение отредактировал Sakhalin_Cat: 02 Декабрь 2014 12:33
