Особенности и технология для начинающих

Сварка алюминия аргоном — особенности и технология для начинающих

• Введение.
• Особенности сварки алюминия.
• Достоинства TIG-сварки алюминия.
• Что применять для аргонодуговой сварки TIG-изделий из алюминия.
• Для чего используется переменный ток.
• Как и для чего подготавливают алюминиевые изделия перед сваркой.
• Сварка изделий из алюминия вольфрамовым электродом.

Введение

Алюминий по своей природе имеет ряд преимуществ перед другими металлами. Это в первую очередь малый вес, высокая прочность, стойкость к воздействию перепадов температур, невосприимчивость к коррозии и т.д. Именно по этим причинам алюминий используется в различных отраслях промышленности: пищевая, химическая, автомобилестроение, машиностроение, кораблестроение и т.д.

Для получения высокопрочного сварочного соединения используется несколько способов сварки, но одним из самых лучших считается метод аргонодуговой сварки TIG. Данный метод обеспечивает высокую прочность шва, глубокий и плотный провар, красивый внешний вид соединения. Поэтому ТИГ-сварка в простонародье имеет еще одно название – «элитная сварка».

Особенности сварки алюминия

Сварка алюминия обладает рядом особенностей по сравнению с другими металлами:

• Наличие оксидной пленки на поверхности изделия. Температура плавления оксидной пленки более 2050°С. Для ее удаления используется метод травления (очистки металла) и специальное сварочное оборудование.
• Невысокая температура плавления. Алюминий обладает низкой температурой плавления (660°С) и высокой теплопроводностью, в результате возрастает вероятность прожига заготовки.
• Требуется большее вложение энергии. За счет большой теплопроводности алюминия, нужно вносить при сварке до 6 раз больше тепла, чем при сварке простой стали, или применять метод предварительного прогрева.
• Образование пор в сварочном шве. Поры в алюминиевых заготовках, в отличие от стальных, формируются внутри сварочного шва, возле границ сплавления с обрабатываемым металлом у поверхности сварочного соединения.

Достоинства TIG-сварки алюминия

При контактах с кислородом, на поверхности алюминия создается тонкий слой оксидной пленки, для проплавления которой нужна очень высокая температура. Поэтому используется подача защитного газа аргона, который способен вытеснять кислород из зоны сварки. При этом присадочный пруток расплавляется, создавая прочный сварочный шов.

Достоинства сварки алюминия методом ТИГ на переменном токе:

• достигается аккуратный тонкий шов высокой прочности;
• возможность сваривать разные сплавы на основе алюминия;
• высокая стабильность сварочной дуги;
• плотный глубокий провар и высокопрочное соединение на протяжении всего шва.

Сварка алюминия на переменном токе методом ТИГ имеет свои особенности, о которых мы поговорим ниже.

Что применять для аргонодуговой сварки TIG изделий из алюминия

Для аргонодуговой сварки TIG алюминия используют специальные аппараты с возможностью сварки на переменном токе AC TIG.

Импульсный режим сварки TIG Pulse позволяет добиться более качественного проплавления алюминиевых заготовок с контролируемым тепловложением, исключая коробление, наплывы и прожиг металла.

Также важно использовать качественную маску типа «Хамелеон» или сварочный щиток. При использовании маски «Хамелеон» затемнение будет происходить автоматически, за счет специального светового фильтра.

Для чего используется переменный ток

При сварке алюминия на постоянном токе обратной полярности, оксидная пленка будет разрушаться, но при этом нужно использовать высокие токи для проплавления тугоплавкого материала.

При сварке на высоких токах начинает быстро разрушаться вольфрамовый электрод, и возрастает риск прожига заготовки. Сварка постоянным током при прямой полярности не позволяет разбить оксидную пленку, хотя и делает дугу более стабильной.

Режим переменного тока позволяет автоматически переключать полярность тока во время сварочного цикла. В результате в начале цикла будет разрушаться оксидная пленка, а при следующем цикле осуществляется глубокий и плотный провар алюминия. Настройка полярности и баланса тока позволяют минимизировать разрушение вольфрамового электрода, увеличивая его срок службы, и при этом регулировать зону очистки и глубину проплавления.

Как и для чего подготавливают алюминиевые изделия перед сваркой

От подготовки поверхности заготовки зависит качество будущего шва. Перед работой необходимо очищать каждое изделие, даже если визуально на его поверхности не видно следов масел, стружки и прочих загрязнений.

Процесс подготовки заготовки:

• с помощью растворителя (ацетон, бензин, уайт-спирит) обрабатывают рабочую поверхность алюминия;
• затем зачищают химическим или механическим методом поверхность, удаляя оксидную пленку;
• после чего необходимо просушить изделие до начала цикла сварки.

Для механического метода очистки используется наждачная бумага или проволочные щетки. Химический метод – применение щелочных растворов с последующей промывкой в горячей и холодной воде и просушкой заготовки.

Сварка изделий из алюминия вольфрамовым электродом

Сварка ТИГ алюминия выполняется вольфрамовым электродом.

Рекомендации при сварке алюминия:

• присадочный пруток перемещают перед электродом вдоль шва;
• аргон тяжелен, чем кислород, поэтому рекомендуется выполнять сварку алюминия только в горизонтальном положении;
• при вертикальной или потолочной сварке нужно применять смесь аргона и гелия;
• необходимо работать сварочной дугой минимальной длины, располагая электрод максимально близко к обрабатываемой поверхности алюминия;
• скорость сварочного цикла должна быть большой: чем выше скорость, тем качественнее шов;
• при вертикальном положении электрода можно добиться более стабильной дуги;
• присадочный материал должен подаваться плавно, так как при резких рывках увеличивается разбрызгивание металла и ухудшается качество шва.

Сварка алюминия аргоном — сложный процесс, имеющий как преимущества, так и недостатки. При работе нужно учитывать все свойства «капризного» металла. Однако только с помощью аргоновой сварки получаются эстетичные и прочные соединения, не требующие последующей обработки. Качество работы зависит от правильности выбора аппарата, электродов и соблюдения технологии.

Особенности сварки в аргоновой среде

При соединении алюминиевых деталей учитывают следующие моменты:

• Металл быстро вступает в химические реакции. Под воздействием воздуха поверхности заготовок покрываются оксидным налетом. Он расплавляется при температуре более +2000 ⁰C, основной металл — при +660 ⁰C. При попадании твердых частиц оксидной пленки в сварной шов характеристики соединения ухудшаются.
• Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов — трудно контролируемый процесс, т. к. цвет материала не меняется при расплавлении.
• Металл характеризуется гигроскопичностью. Он впитывает влагу, при нагреве она начинает испаряться с поверхности, прочность соединения снижается.
• Из-за увеличенного коэффициента расширения при охлаждении сварной шов может покрыться трещинами или искривиться. Для снижения усадки выполняют соединение с высоким расходом проволоки или подваривают готовый шов.
• При неправильной настройке подачи и давления аргона расплавленный металл вспенивается, формирование шва затрудняется.

Аргонодуговая сварка по принципу работы представляет собой сочетание газовой и электрической сварки. От первой она получила способ защиты соединяемых областей, от второй — формирование электрической дуги, передающей металлу тепловую энергию.

Преимущества и недостатки

Сварка алюминиевых изделий аргоном имеет следующие положительные качества:

• Более слабый, по сравнению с другими технологиями, нагрев металлических заготовок. Такое свойство помогает соединять элементы сложных конструкций.
• Шов, получаемый при сварке в среде аргона, характеризуется повышенной прочностью и однородностью. В нем нет шлаковых вкраплений, пустот и трещин.
• Получение равномерной глубины провара по всей протяженности соединения.

Технология имеет и недостатки, главный из которых — необходимость использования сложной аппаратуры, тонкой настройки режимов ее функционирования. Основные параметры — скорость формирования шва, равномерность распределения присадочного материала.

Если агрегат настроен некорректно, проволока в сварочную ванну поступает отдельными порциями, сварочная дуга становится нестабильной. Это повышает расход защитного газа и электрической энергии.

Необходимое оборудование

Для сварки алюминия потребуется агрегат, подающий переменный ток. Выполнить работы с помощью устройства с постоянным параметром не получится. Лучший вариант — инверторный сварочный аппарат с режимом ТИГ.

Он должен обладать следующими функциями:

• бесконтактное возбуждение электрической дуги;
• подваривание кратера на конце соединения;
• регулирование параметров тока;
• установка временного интервала, в течение которого газ подается при отключении дуги.

Для снижения расхода аргона потребуется горелка с газовой линзой, в полость которой помещена сетка. Проходя через ячейки, газ лучше защищает сварочную ванну, расходуется медленнее. Для установки линзы предусмотрены сопла разных размеров. Детали большего диаметра обеспечивают лучшую защиту.

Для сварки используют вольфрамовые электроды, предназначенные для работы с переменным током.

Стержни вставляют в сопло с выступом 3-5 мм. При сварке чистого алюминия используют проволоку №5356, сплавов — №4043. Для ТИГ-сварки требуется аргон высокой частоты (с долей аргона не менее 98%).

Настройка аппарата

При подготовке агрегата к работе задают следующие параметры:

• Расход газа (6-12 л). Показания считывают с манометра, расположенного ближе к шлангу. При работе в помещении выбирают величину, в 1,5 раза меньшую, чем при сварке на открытой площадке. При повышении расхода газ смешивается с воздухом, что ухудшает его защитные свойства.
• Сила. Настройку аппарата выполняют в соответствии с толщиной соединяемых деталей. Правильно выбрать величину помогают специальные таблицы.
• Время отключения дуги. В зависимости от толщины листового металла выбирают значения от 2 до 4 секунд.
• Длительность подачи газа после затухания дуги — 3-5 секунд.
• Полярность. Для алюминия выбирают значение 50/50. При работе с чистым материалом для снижения температуры нагрева регулятор тока смещают в отрицательную сторону. Для сплавов устанавливают положительные значения.

Подготовка деталей к сварке

Перед соединением заготовки очищают от пыли и грязи, обезжиривают растворителем. Оксидный налет снимают напильником или металлической щеткой. Использование шлифовальной машины нежелательно: остающиеся на поверхности частицы проникают в шов, снижая его прочность. С краев толстого листа срезают фаски под наклоном 45-60⁰.

Перед тем как варить алюминий аргоном, детали просушивают, прогревая до +150 ⁰C.

Для снижения вероятности прожога тонкого листа под заготовки подставляют стальную пластину — она обеспечивает отвод тепла, ускоряя сварку, снижая расход газа и энергии. Работу начинают сразу, не давая металлу окислиться.

Технология аргоновой сварки

Соединение алюминиевых деталей выполняют с учетом некоторых правил. Нарушение технологии способствует ухудшению эксплуатационных характеристик металлоконструкции.

Для начинающих сварщиков разработаны такие рекомендации:

• Для формирования однородного шва заготовки захватывают с двух сторон.
• Присадочный материал подают после образования сварочной ванны. Медлить нельзя, это приводит к появлению прожога.
• Длина дуги при аргоновой сварке составляет 3 мм.
• Электрод размещают под углом 80⁰. Проволоку выставляют перпендикулярно стержню. Плавная подача расходного материала снижает вероятность образования брызг.
• При сварке тонких листов стержень ведут вдоль стыка в продольном направлении. При работе с толстыми заготовками допускаются выполнение поперечных движений.
• Завершают работу, нажимая кнопку включения таймера затухания дуги.
• Горелку оставляют в неизменном положении до окончания подачи аргона.

Процесс сварки пошагово

Все действия по соединению металлических заготовок выполняют в строгой последовательности.

Пошаговая инструкция включает следующие этапы:

• Создание сварочной дуги. Правильно заточенный электрод облегчает выполнение этого действия. Прикасаться стержнем к проволоке или металлу нельзя. В противном случае потребуется повторная заточка или замена элемента. В левую руку берут присадку, в правую — горелку. Включают аппарат, после чего начинается подача тока и газа. Между металлической поверхностью и электродом появляется дуга. Она расплавляет присадочный материал и края заготовок, создавая сварное соединение.
• Формирование сварочной ванны. Не стоит начинать введение присадки в обрабатываемую область. Для начала создают сварочную ванну в месте нагрева деталей. Для этого требуется несколько секунд. При этом следят, чтобы металл не перегревался. Время образования ванны в секундах соответствует толщине алюминия в миллиметрах.
• Создание сварного соединения. После образования ванны начинают введение расходного материала. Горелку ровно ведут вдоль линии соединения. Резкая подача проволоки запрещена. На этом этапе электрод удерживают под наклоном 60-80°. Расходный материал подают под углом 10-20°. Качество получаемого шва зависит от скорости сварки, которая должна быть высокой. Наплавочные валики должны иметь одинаковые размеры.
• Завершение работы. Устранение кратера — важный этап сварки. Для удаления шлаковых включений снижают расход проволоки, начинают быстрее перемещать горелку. Работу продолжают до исчезновения сварочной ванны.

После завершения всех этапов осматривают соединение на наличие дефектов. Способ выявления недостатков подбирают в соответствии с назначением металлоконструкции.

При сварке декоративных изделий достаточно внешнего осмотра.

В остальных случаях применяют более точные методы, например цветную дефектоскопию. Изъяны чаще всего обнаруживаются при нарушении технологии. Их устраняют теми же методами, что и при сварке других металлов.

Часто возникает необходимость соединять детали, например, из алюминия, меди, титана и т.д. В таких случаях используют аргонодуговую сварку, которая является гибридом электродуговой и газовой. Перед тем как варить аргоном, надо научиться держать расстояние между деталью и электродом, правильно вести горелку.

Аргонная сварка является очень востребованной.

Определение сварки аргоном

В этом виде сварки электрическая дуга горит в среде инертного газа аргон, который защищает свариваемые поверхности от воздействия кислорода.

Иногда аргон заменяют гелием: он имеет аналогичные свойства, но стоит дороже, поэтому используется реже. Принцип работы в гелиевой и аргонной среде одинаковый.

Область применения

Данный вид сварки широко применяется не только на разных производствах в дуговой, плазменной или лазерной сварке. Домашние умельцы активно используют его в быту, для соединения высоколегированных сплавов и редкоземельных металлов. Газосварка является достаточно опасной, и хранить такое оборудование в гараже не стоит, но это не касается аргона, т.к. он полностью безопасен и не взрывается.

В продаже есть стальные баллоны с этим газом емкостью от 15 до 40 л. Если варить надо нечасто, можно приобрести небольшой резервуар, которого хватит надолго. Так как вредные токсины при работе с таким оборудованием не выделяются, рядом с ним неопасно находиться посторонним людям.

Общий принцип технологии

Инертный газ защищает место проведения сварочных работ от негативного воздействия кислорода. Из-за разности потенциалов между электродом и деталью появляется электрическая дуга и создается высокая температура. Кромки деталей начинают плавиться, в результате чего образуется сварочная ванна. В эту зону постоянно подают присадку, а также аргон под давлением: он защищает свариваемые материалы от окисления.

Принцип сварки основан на соединении поверхностей металлов в среде защитного газа.

Чтобы понять, как правильно варить аргоном, надо разобраться со строением главного рабочего элемента оборудования. Это горелка, в которой закреплены вольфрамовый неплавящийся электрод и сопло, через которое подается аргон. При небольшой толщине соединяемых заготовок сварка может выполняться без использования присадочного материала.

Подключение к электросети выполняют 2 способами:

• прямая полярность (на заготовку подают минус, а на рабочий стержень — плюс);
• обратная (здесь все наоборот, но это приводит к неустойчивому горению дуги и преждевременному износу вольфрама).

Чаще всего работают постоянным током, а при сваривании алюминия и бериллия применяют переменный.

Свойства газа и влияние на металл

Благодаря физико-химическим характеристикам аргон не вступает в химические соединения с другими веществами: даже при высоких температурах он не взаимодействует с кислородом. Его возможно применять при сваривании разных металлов и сплавов в промышленных и домашних условиях. Инертный аргон практически полностью изолирует в сварочной ванне расплавленный материал от кислорода, имеющегося в воздухе, поэтому шов не окисляется.

Основные свойства аргона:

• почти на 40% тяжелее компонентов, входящих в состав воздуха, поэтому легко вытесняет их из зоны проведения сварочных работ;
• не принимает участия в непосредственной сварке металлов и никак не влияет на их структуру;
• в случае использования обратной полярности выступает в качестве электропроводной среды.

Особенности использования инвертора

При выполнении аргонодуговой сварки в промышленных и домашних условиях используют инвертор. Это оборудование служит для преобразования переменного тока в постоянный. В отечественных электросетях часто бывают скачки напряжения, но современные инверторы хорошо к этому приспособлены и обеспечивают стабильные выходные показатели.

При выполнении аргонодуговой сварки используют инверторы.

Используемые в данном виде сварки аппараты отличаются небольшим весом и габаритами, высокой надежностью и простотой обслуживания. Все это позволяет начинающим сварщикам легко освоить используемое оборудование и сам процесс аргоновой сварки.

Инверторная сварка нержавеющей стали в среде аргона, по сравнению с другими способами соединения таких сплавов, отличается простотой. Здесь сварщику надо только правильно двигать горелку вдоль шва.

Если края заготовок соединены плотно, то работу можно выполнять без использования присадочной проволоки.

Виды аргонной сварки по технологии выполнения

В зависимости от способа выполнения, существует несколько видов сварки аргоном.

Ручная

При таком методе сварщик использует только неплавящиеся вольфрамовые стержни, самостоятельно подает горелку и присадку.

При ручном методе сварщик самостоятельно подает горелку.

Механизированная

Этот вид еще называют полуавтоматическим, т.к. здесь исполнитель работ вручную ведет только горелку, а присадочная проволока подается механизированным способом. Такой принцип часто используют при выполнении аргоновой сварки деталей из нержавеющей стали полуавтоматом.

Механизированный способ применяют и при работе плавящимся электродом.

Полностью автоматическая

Применение автоматического вида аргонной сварки предусматривает, что оператор дистанционно управляет подачей проволоки и горелки. Самые современные системы полностью роботизированы и работают без участия человека. Создание нержавеющих трубопроводов при таком способе проходит эффективнее. Автоматическая сварка неплавящимся электродом в среде аргона чаще всего применяется в разных отраслях промышленности, в домашних условиях использовать этот вид нерационально.

Автоматическая сварка применяется в разных отраслях промышленности.

Свойства аргона позволяют использовать данный вид сварки не только в самых разных отраслях промышленности и быту, но и работать с чугуном, нержавейкой, алюминием, медью, другими черными и цветными металлами, сплавами.

Алюминий

Аргонодуговая сварка — это практически единственный способ, позволяющий надежно соединять детали из алюминия и его сплавов. Это распространенный материал как в быту, так и на производстве. Трудности в проведении сварочных работ возникают в связи с быстрым образованием на его поверхности оксидной пленки, которая мешает выполнить качественное соединение.

Проблема в том, что температура плавления оксида намного выше, чем у самого алюминия. Подача в сварочную ванну аргона позволяет вытеснить из нее кислород, поэтому окислительный процесс не запускается. В результате металл и присадка плавятся при подходящей температуре, шов получается прочным и красивым.

Работа выполняется переменным током. При прямой полярности получается стабильная короткая дуга, но ее мощности не хватает для разрушения оксидной пленки. Обратная полярность приводит к повышению температуры плавления за счет катодной очистки оксида алюминия, что позволяет улучшить качество шва, поэтому работу выполняют таким способом.

Аргонодуговая сварка позволяет надежно соединять детали из алюминия.

Варить алюминий можно и постоянным током, но в таком случае надо использовать гелий. Он стоит дороже, и от сварщика требуется более высокая квалификация.

Независимо от способа сваривания алюминия и мастерства исполнителя работ, важна предварительная подготовка деталей. Пренебрегать этим этапом нельзя.

Очистка поверхности проводится в таком порядке:

• Заготовки обезжиривают растворителем.
• Оксидную пленку удаляют механическим или химическим способом.
• Очищенную поверхность просушивают.

Медь

Одно из положительных свойств меди — высокая устойчивость к коррозии и агрессивному воздействию. При необходимости сваривания медных деталей работа выполняется постоянным током. При этом электроды могут быть плавящимися и неплавящимися.

Сваривание медных деталей выполняется постоянным током.

Присадка бывает из меди или медно-никелевого сплава, в виде проволоки или прутков. Чтобы соединить детали толщиной более 4 мм, их предварительно разогревают до 800 °C. Медь имеет высокую теплопроводность, поэтому кромки деталей перед началом работ надо обязательно разделывать. При толщине заготовок до 12 мм достаточно обработать только 1 кромку.

Черный металл и аргон

Черный металл хорошо сваривается и обыкновенными способами. Применение в таких случаях аргонодугового метода позволяет получать еще более качественное соединение. Используют присадку без специального покрытия, т.к. от негативного воздействия кислорода сварочную ванну надежно защищает аргон.

Перед работой очищают поверхность будущего соединения. Если на ней есть остатки масла, его удаляют с помощью растворителя. После этого раскладывают флюс: он поможет сохранить важные элементы в составе соединяемых заготовок и обеспечит правильные параметры процесса.

Черный металл сваривается обычным способом.

Во время сварки инструмент подводят к деталям, когда образуется сварочная ванна. Его постепенно продвигают и одновременно подают присадку.

Чтобы шов получился одинаковой консистенции по всей длине, останавливать процесс не рекомендуется.

Нержавеющая сталь

Работать с нержавеющей сталью достаточно сложно. Часто сварочные швы начинают трескаться и расходиться. Чтобы этого не происходило, такие заготовки надо соединять при помощи аргонодуговой сварки.

Технология сваривания нержавеющей стали такая же, как и простой, но есть несколько нюансов:

• присадку и неплавящийся электрод можно перемещать только вдоль шва, поперек никаких движений делать нельзя;
• для получения более качественного шва стык с лицевой и обратной стороны обдувают аргоном, но это приводит к увеличению расхода газа;
• присадка не должна выходить за пределы зоны, защищенной аргоном;
• вольфрамовым стержнем нельзя прикасаться к поверхности свариваемых изделий даже во время розжига дуги (для этого используют специальные пластины).

Нержавеющую сталь нужно соединять при помощи аргонодуговой сварки.

Как и при сваривании в аргонной среде других металлов и сплавов, после окончания сварки нержавейки нельзя сразу прекращать подачу газа. Это необходимо для остывания электрода и шва и предотвращения окисления. Достаточно подавать аргон на протяжении 10-15 секунд.

Часто в промышленности и быту требуется сварка нержавеющих труб. Технология подготовки изделий такая же, как и листовых деталей. Особенность в том, что в этом случае надо обдувать сварочный шов аргоном с обеих сторон.

Снаружи это сделать просто, а для обдува изнутри поступают таким образом:

• На одной из труб отверстие закрывают тканевой, бумажной или другой пробкой.
• Стык закрывают скотчем или изолентой.
• Через отверстие во второй трубе медленно напускают аргон, чтобы не вылетела пробка, и плотно его закрывают.
• Снимают скотч или изоленту и сваривают трубы, как в случае работы с листовыми материалами.

Виды сварочного оборудования

Рассматриваемая сварка применяется при соединении разных изделий.

Для выполнения таких работ требуется определенный вид сварочного оборудования:

• специализированное — применяется для работы с однотипными деталями (круглый каркас, двутавровая балка и т.д.);
• специальное — используется на больших предприятиях, где есть серийное производство деталей 1 типоразмера;
• универсальное — используется для любых соединений, выполняемых при помощи аргонной сварки, в т.ч. и при работе с нержавейкой полуавтоматическим оборудованием.

Для выполнения работ требуется специализированное оборудование.

Аргоновые горелки и их особенности

На горелке закреплены электрод (к нему подается напряжение), а также сопло (через него во время сварки аргон попадает в рабочую зону).

При выборе горелки учитывают следующие критерии:

• мощность и силу тока, которые максимально допустимы для рассматриваемой модели;
• наличие в комплекте держателя для вольфрамового стержня;
• материал, из которого сделано сопло (лучше, если оно будет керамическим);
• способ охлаждения (это важно при работе с толсто- и тонкостенными заготовками);
• возможность ее использования с разными сварочными аппаратами;
• длину электрокабеля.

При выборе горелки учитывают мощность и силу тока.

Когда запускается горелка, сразу начинает циркулировать жидкость в системе охлаждения, подается аргон. После создания защитного слоя образуется газовая дуга и разогреваются кромки заготовок. В это время начинают подавать присадочный материал. На следующем этапе вдоль стыка заготовок продвигают горелку с электродом и присадку.

Плавящиеся электроды

Плавящиеся вольфрамовые стержни чаще всего используют при полуавтоматической и автоматической аргонодуговой сварке. Дуга образуется между поверхностью свариваемых изделий и присадочным материалом. Система охлаждения (воздушная или жидкостная) зависит от производительности оборудования. Принцип работы горелки и конструкция сопла такие же, как и в случае использования неплавящихся электродов.

Неплавящиеся электроды

При выполнении ручной аргоновой сварки используют неплавящиеся вольфрамовые стержни. Они позволяют качественно соединять детали из металлов и сплавов, отличающихся высокой химической активностью, например из титана, алюминия, магния, нержавейки.

При выполнении аргоновой сварки используют электроды.

Крепление электрода выполняется в токоподводящей цанге горелки, через рядом расположенное сопло подается инертный газ. В зависимости от толщины заготовок, которые будут соединяться, выбирают силу тока и диаметр рабочего стержня.

При выполнении таких работ не образуются брызги. Для равномерного распределения аргона на горелку устанавливают сетчатый фильтр. Полуавтоматическая горелка дополнительно имеет маховик, при помощи которого поднимают и опускают электрод, а токопроводящая цанга фиксируется резьбовым соединением, чтобы можно было менять вольфрамовые стержни.

Выбор режима

Чтобы при соединении черных и цветных металлов, их сплавов шов получался качественным, надо правильно выбирать режим аргоновой сварки. Для этого возможно регулировать силу тока в используемом оборудовании.

Ток и полярность

Для данного вида сварки может использоваться постоянный или переменный ток. При работе с обратной полярностью надо быть готовым к тому, что дуга будет гореть плохо и понадобится слишком большое напряжение. Заряженные частицы движутся в сторону положительного потенциала, а т.к. это электрод, то он будет перегреваться и быстро сгорит.

При аргоновой сварке можно пользоваться постоянным или переменным током.

При выборе силы тока учитывают такие параметры:

• вид тока (постоянный или переменный);
• диаметр вольфрамового стержня;
• толщину соединяемых заготовок.

Есть специальные таблицы, при помощи которых быстро и просто определяют необходимые значения. Например для деталей толщиной 1-2 мм понадобится переменный ток 20-100 А или постоянный, при увеличении толщины до 4 мм — 65-160 А: переменный ток 140-220 А, постоянный — 250-340 А.

Высота напряжения

Чтобы получить качественное соединение, при работе аргонной сваркой рекомендуется выставлять напряжение не более 14 В. Это позволяет получать дугу длиной 1,5-3 мм, что является оптимальным показателем для соединения изделий разной толщины, обеспечивает хорошую глубину провара, т.е. прочный и надежный шов.

Скоростной режим

Каждый мастер решает сам, с какой скоростью удобно вести горелку. Этот параметр подбирается на месте в индивидуальном порядке. Главное не делать это быстро, т.к. сварка цветных металлов и сплавов — это достаточно сложная задача, не терпящая спешки.

Каждый мастер выбирает свой скоростной режим.

Расход газа

Расход газа будет зависеть от размеров создаваемого шва, диаметра используемого электрода, материала соединяемых деталей. Кроме того, влияют скорость подачи аргона, внешние условия (например, при сильном ветре расход увеличивается). Рассчитать, сколько понадобится защитного газа для выполнения определенной задачи, поможет только практика.

Можно ориентироваться на приблизительный расход инертного газа при работе с разными металлами:

• алюминий — 15-20 л/мин;
• медь — 10-12 л/мин;
• титан — 35-50 л/мин;
• никель -10-12 л/мин.

Для сварки чистый аргон не используется: в нем есть до 5% кислорода.

Это необходимо для удаления имеющихся примесей, которые просто сгорают, вступая в реакцию с кислородом.

Расстояние до детали

При выборе данного параметра все зависит от толщины свариваемых изделий и способа их стыковки. Если работа выполняется встык, то электрод от детали надо держать на расстоянии 3-5 мм. При соединении заготовок под углом это расстояние увеличивают до 5-8 мм.

Расстояние до детали зависит от толщины свариваемых изделий.

Среди основных преимуществ такой сварки надо отметить следующие:

• Рабочая температура невысокая, поэтому заготовки не меняют своей формы и размеров.
• Благодаря инертности аргона сварочная зона надежно защищена от негативного воздействия внешних факторов.
• Дуга небольшой мощности обеспечивает высокую оперативность работ.
• Сварка аргоном позволяет соединять металлы и сплавы, которые варить другими способами не получается.
• Высокое качество шва позволяет использовать этот метод в отраслях, где требования к соединению высокие.
• Автоматическая сварка обеспечивает оперативность и качество при соединении нескольких деталей при минимальном участии человека.

Кроме того, не надо часто менять электрод, можно варить разнородные материалы и сплавы.

Сварка аргоном позволяет соединять металлы и сплавы.

Как и у любой другой, у аргонной сварки есть и некоторые недостатки:

• Сложная конструкция аппарата для аргонной сварки не позволяет неопытному сварщику правильно настроить режим работы.
• При выполнении соединения высокоамперной дугой надо дополнительно охлаждать стык.
• Чтобы инертный газ максимально выполнял свое предназначение, место проведения работ необходимо надежно защитить от ветра и сквозняка.
• Требования к профессионализму сварщика высокие.

Как новичку научиться варить с помощью аргона

Для новичков техника аргоновой сварки доступна, если:

Дополнительные советы от мастеров

Чтобы при выполнении аргонодуговой сварки своими руками получить качественное соединение, мастера дают следующие рекомендации:

• Очистка свариваемых поверхностей от грязи, масла, краски и т.д. является обязательным этапом. Ее выполняют механическим или химическим способом.
• Газ подают за 20 секунд до начала непосредственной сварки. В руки берут горелку и присадочный материал, а после подачи электричества создают дугу.
• Горелку ведут вдоль стыка. Нельзя делать поперечных движений.
• Присадку в зону сварки вводят медленно, чтобы не спровоцировать образования брызг раскаленного металла.
• Проволоку ведут впереди горелки, совершая быстрые поступательные движения, позволяющие добавлять ее или убирать.
• Добиваются максимально короткой дуги. Особенно это важно при работе неплавящимся стержнем: тогда шов получится глубоким и эстетичным.
• Присадку и горелку располагают внутри защитной оболочки из аргона.
• Кратер заваривают не путем прерывания дуги, а за счет понижения подаваемого на электрод напряжения.
• Аргон перекрывают не сразу после окончания сварочных работ, а через 10-15 секунд.

Соблюдение технологии аргонодуговой сварки позволяет надежно соединять металлы и сплавы, которые другими методами варить нельзя. Правильная подготовка и порядок выполнения работ исключают вероятность возникновения опасных ситуаций.

ГОСТы на аргон для сварки

Аргоновая сварка является самым совершенным способом соединения металлических деталей, но широкому ее распространению препятствует высокая стоимость расходных материалов. Затрачиваемое количество энергии, присадочной проволоки, примерно одинаковое для всех видов сварки, а вся разница в аргоне. Чтобы как-то минимизировать эти производственные издержки, технический аргон выпускается нескольких сортов.

Аргон — инертный газ, добываемый из воздуха. Ввиду того, что его содержание очень невелико, установка для получения аргона должна прокачивать огромные объемы воздуха. Примеси постепенно накапливаются, а их присутствие сразу же отражается на качестве сварного шва.

Почему нужен такой чистый аргон?

Если для шва использовался аргон с недостаточной степенью очистки, то шов покрыт окислами, имеет пятна. Профессионализм сварщика тут может быть сколько угодно высоким. Будет равномерное заполнение, ровные линии, но если аргоновая защита работает недостаточно, окисления не избежать. Поэтому опытные сварщики обязательно делают пробные швы при подключении каждого нового баллона аргона. Мы тоже пользуемся этой практикой.

По мере накопления опыта эксплуатации деталей, сваренных аргоновой сваркой, требования в чистоте аргона постепенно повышались. Так, ГОСТ 10157-62 предусматривал не более 0,0003% примесей. Это 3 миллионные доли (или три десятитысячных процента). Это был самый высший сорт аргона, предназначенный для сварки титановых реакторов, деталей высокого давления и силовых элементов самолетов. Более новый ГОСТ 10175-79 предусматривал уже чистоту 99,993% для высшего сорта и 99,987% для первого. Первый и более низкие сорта и поныне поступают на различные предприятия.

Аргон для сварки в частных мастерских

Аргон ВЧ (высокой чистоты) используется для сварки самых ответственных конструкций: детали, работающие под давлением, рамы велосипедов, мотоциклов, каркасы безопасности. Если изделие имеет больше декоративное значение, то можно использовать более дешевый сорт аргона, что снизит цену на сварку. Так, некоторые виды нержавейки прекрасно свариваются техническим аргоном, в котором содержание азота доходит до 20%.

В условиях частной мастерской не всегда точно удается определить сплав, особенно для деталей импортного производства без маркировки. В этом случае либо берется самый лучший аргон, либо делаются пробы, чтобы подобрать такой состав газа, при котором шов не чернеет.

Использовать более дешевый аргон целесообразно при большой длине сварочных швов. Например, трубки кондиционера и подобные мелкие детали можно сваривать на самом чистом аргоне, а если речь идет о восстановлении алюминиевого картера с трещинами, то уже можно подобрать газ.

В нашей мастерской всегда в наличии несколько сортов аргона, включая самый чистый для ответственных деталей. Качество швов проверяется клиентом. Вы сами осматриваете деталь, проверяете наличие окислов, почернения шва (это верный признак плохого аргона), если все устраивает, шов зачищается.

Мы приобретаем аргон от сертифицированных производителей. Качество аргона проверяется простым методом спектрального анализа газов. Он отличается особо высокой чувствительной и специфичностью, этим занимаются аккредитованные лаборатории.

Если вам необходима аргоновая сварка различных мелких деталей, а также более крупных (картеры, колесные диски), приезжайте в наши мастерские. Мы — профессионалы TIG-сварки. Наш сервис расположен в САО Москвы. Проезд — Дмитровское или Коровинское шоссе. Рядом Химки и город Долгопрудный.

Три сорта технического газа аргона

Несмотря на то, что государственный стандарт делит этот технический газ на два сорта, большинство производителей предлагают купить аргон трёх сортов. Отличия между ними заключаются в показателях объёмной доли содержания таких компонентов, как аргон, кислород, азот, водяные пары и углеродсодержащие соединения.

Аргон определённого сорта выбирается в зависимости от того, с каким металлом предстоит работать сварщику.

Газ аргон высшего сорта, в составе которого должно быть не менее 99,993 процента аргона, 0,0007 процента кислорода и 0,005 процента азота, можно использовать при сварке таких металлов и их соединений, как цирконий, титан, молибден. Также этот сорт газа используется для работы с опорными и несущими конструкциями, созданными из нержавеющей стали.

Газ аргон второго сорта содержит 99,95 процента аргона. Заправка аргоном данного сорта осуществляется, если планируется проведение сварки алюминия, нержавейки и различных жаропрочных сплавов.

Кроме чистого аргона, во время сварки зачастую применяются и его соединения с такими газами, как углекислота и кислород.

Наряду с установленной сортировкой газ аргон делят на технический, сырой и чистый. В зависимости от этого устанавливается цвет маркировки ёмкостей, содержащих этот газ. Сырой аргон в баллонах чёрного цвета имеет белую маркировку с полосой такого же цвета.

Технический аргон поставляется в чёрных баллонах, на которых надписи и полосы делаются синим цветом. Самый качественный чистый газ маркируется зелёным цветом.

Деление на сорта происходит в соответствии с качеством содержащегося в баллонах аргона. Поэтому и цена каждой ёмкости будет отличаться. Самым дорогим сегодня является чистый газ, а самым дешёвым — сырой.

Какого бы сорта газ вам не потребовался, не забывайте о технике безопасности обращения с ним. Аргон любого типа в больших концентрациях действует на человеческий организм как наркоз. Особенно опасной считается его концентрация, превышающая 70 процентов. Такое содержание, как правило, образуется в помещениях закрытого типа.

Поэтому при использовании аргона для сварки необходимо обеспечить хорошую вентиляцию в помещении, чтобы концентрация кислорода в нём не снизилась и сварщик не испытывал кислородной недостаточности.

Чистота аргона. ГОСТы и ТУ

В зависимости от области применения к чистоте аргона предъявляют различные требования. Нормативная документация разделяет газообразный аргон на следующие сорта и марки:

Устаревший ГОСТ 10157-62 разделял аргон на три марки: А, Б и В.

Состав аргона по ГОСТ 10157-62

Сферы применения марок аргона при сварке и резке:

• марка «А» — редкие и активные металлы (Ti, Zr, Nb) и их сплавы.
• марка «Б» — сплавы на основе алюминия и магния; сплавы, чувствительные к примесям растворенных в них газов. Обработку проводят плавящимися или неплавящимися вольфрамовыми электродами.
• марка «В» — чистый алюминий, жаропрочные, хромо-никелевые, коррозионностойкие сплавы, легированные стали.

Обновленный ГОСТ 10157-79 с изменениями 1,2,3 повышает требования к чистоте и разделяет аргон на два сорта — высший и первый.

Аргон газообразный и жидкий (ГОСТ 10157-79)

Повышение требований к чистоте аргона

В связи с повышением требований современных стандартов к качеству промышленной продукции и точности измерительных приборов, повысились и требования к чистоте применяемых газов. Для точного спектрального анализа особенно важно чтобы аргон, используемый в работе спектрометра, соответствовал требуемой чистоте. Например, подаваемый в эмиссионный спектрометр аргон должен быть марки ВЧ с содержанием аргона 99, 998 % или более. Ухудшение качества аргона ведет к изменению параметров плазмы искрового разряда и, как следствию, искажению результатов анализа. По этой причине многие производители рекомендуют подключать спектрометр к баллону через фильтры очищающие аргон до нужной степени.

Для удовлетворения современных требований к качеству, производителями аргона были усовершенствованы технологии получения и очистки, разработаны новые нормативы на газообразный и сжиженный аргон. На данный момент можно приобрести аргон ВЧ , соответствующий следующим стандартам:

* Объёмная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на СО2

Обозначения вида «марка X.Y» используются также зарубежными производителями и потребителями аргона. Оно напрямую связано с чистотой газа: первая цифра «X» это количество «девяток» в объёмной доле аргона в газовой смеси, а вторая цифра «Y» — это последняя значащая цифра. Например, аргон ВЧ высшего сорта по ГОСТ 10157-79 можно назвать «аргон марки 4.3», это просто значит, что объёмная доля аргона аргона там не менее 99,993%.

Иногда в документации упоминается аргон газообразный высокой чистоты производимый по ТУ 2114-001-76237928-2013 с массовой долей аргона 99,998%, но подробного химического состава не приводится.