ESAB-Основы TIG-сварки

Содержание:

     При TIG-сварке дуга горит между неплавящимся электродом и изделием. Электрод, дуга, сварочная ванна и присадочная проволока изолированы от окружающей атмосферы воздуха потоком инертного (химически неактивного) газа, обычно аргона. В состав воздуха входят кислород, азот и влага, которые не должны попадать в зону сварки.
    Сварку как правило выполняют на постоянном токе прямой полярности, когда к электроду подключен отрицательный потенциал, а для сварки легких сплавов обычно используют переменный ток. При сварке на переменном токе, в тот момент, когда движение электродов направлено то изделия к электроду, возникает эффект катодного распыления, благодаря которому разрушается окисная пленка на поверхности Al или Mg сплавов. Для разрушения окисной пленки сварку алюминия также можно выполнять на обратной полярности, когда к электроду подключен «+», но делать этого не рекомендуется (приходиться использовать электроды очень большого диаметра). Связано это с тем, что при сварке на постоянном токе примерно 70% тепловой энергии выделяется на положительном электроде. Поэтому, чтобы электрод разрушался не очень интенсивно, как правило к нему подключают отрицательный потенциал. При сварке на переменном токе распределение тепла между электродом и изделием составляет 50 на 50%.
    Если сварку алюминия выполнять на постоянном токе прямой полярности (DC-), когда электроны двигаются от электрода к свариваемой детали, разрушения поверхностной окисной пленки происходит недостаточно. Поэтому в качестве компромисса сварку алюминия выполняют на переменном токе.

    Электрод изготавливают из вольфрама, материала имеющего очень высокую температуру плавления (около 3400°С), и, если тепловая нагрузки на него не превосходит критических значений, он не плавиться.
    Сварку можно выполнять только за счет оплавления кромок свариваемых заготовок, однако чаще в сварочную ванну вводят дополнительный присадочный материал. Как правило, в качестве присадки применяют сварочные проволоки. Кроме того, через присадку в металл шва можно вводить дополнительные легирующие элементы, при этом сварочный ток через нее не протекает.
    Проволока, по которой не проходит электрический ток, подается в сварочную ванну отдельно со стороны. Таким образом, в отличии от MIG-сварки, легко контролируется отношение вложенного тепла к объему наплавленного металла.
    Очень важно, чтобы конец присадочной проволоки постоянно удерживался в зоне защиты инертного газа, что позволяет избежать ее окисления. После гашения дуги, конец присадочного прутка в течение некоторого времени рекомендуется удерживать в зоне обдуваемой защитным газом, что предупреждает попадание загрязненного металла в сварной шов при следующем поджиге дуги не обкусывая окисленный конец проволоки.
    Для начала сварки необходимо сперва зажечь дугу. Обычно это делается с помощью встроенного высоковольтного высокочастотного генератора –называемого осциллятором. Высокочастотное высокое напряжение, безопасное для человека,пробивает дуговой промежуток и дуга загорается.

    При сварке на постоянном токе сварочный аппарат отключает работу осциллятора сразу же после поджига дуги. При сварке на ~AC ток постоянно проходит через нулевую точку, поэтому, чтобы дуга не гасла, осциллятор должен работать постоянно.
    Существует и контактный способ зажигания дуги, когда электродом царапают по изделию с последующим его отрывом, а дугу зажигает напряжение холостого хода. Его применяют при сварке от источников без ВЧ-генератора (например для ММА-сварки).
    Сейчас появился относительно новый метод поджига, называемый «Lift-Arc», когда в момент замыкания электрода на изделие, величина тока достаточно мала. После поджига ток сварки поднимается до установленного значения.
    Поджиг царапанием имеет серьезный недостаток связанный с разрушением вольфрама при протекании через электрод высокого тока короткого замыкания, который попадает в шов, и эти включения вольфрама можно видеть на рентгеновских снимках. Lift-Arc и ВЧ-поджиг этого недостатка не имеют.
    ВЧ-зажигание имеет тот недостаток, что оно создает вокруг себя радиопомехи или может нарушить работу электронного оборудования, такого как компьютеры, если они не защищены надлежащим образом, поэтому современное оборудовании позволяет выбирать способ поджига.
    После поджига дуги ток сварки в течение установленного времени нарастает до заданного значения. Этот период называется «время нарастания тока сварки», в течение которого при ручной сварке сварщик успевает привести горелку в нужное положение.

    Для поджига дуги способом Lift-Arc, прикоснитесь кончиком электрода к изделию в той точке, откуда собираетесь начать сварку. Горелку установите вположение, в котором будет происходить сварка. При этом нет никакого риска короткого замыкания, т.к. электрод не находиться под напряжением.

    Теперь оторвите электрод от изделия, поднимая горелку либо вертикально вверх, либо опрокидывая ее, опираясь на газовое сопло. Электроника отслеживает этот момент, и начинает подъем тока. Сварочный ток достигает заданного значения, при этом в шве не остается следов вольфрама.
    Также, если электрод был холодным, то плавное нарастание тока позволяет избежать теплового удара. Это в свою очередь снижает вероятность попадания вольфрама в сварочную ванну. Увеличение времени нарастания тока увеличивает срок службы электрода. Это время также позволяет нормально сформировать сварочную ванну и начать сварку. Процесс сварки может проходить как в пульсирующем режиме, так и без пульсации тока. Ток в импульсе, ток дежурной дуги, время импульса и паузы являются регулируемыми параметрами.

    Нажмите кнопку на горелке. Электронная система управления по заложенному в нее алгоритму проконтролирует весь процесс старта. Пока электрод находиться в контакте с изделием, через него протекает небольшой стартовый ток, который не повреждает кончик электрода.

    Когда вы отпускаете кнопку на горелке, источник питания включает функцию гашения дуги и происходит плавная заварка кратера. Мощность снижается и дуга гаснет. Устанавливаемая скорость спада тока определяет время, в течение которого происходит гашение дуги. Соответственно, чем выше ток сварки, тем продолжительнее этот период. Эта функция позволяет избежать дефектов образующихся при остановке процесса сварки.
    У TIG-сварки большое количество параметров, которые необходимо учитывать. Ими являются:

• Ток сварки в импульсе
• Ток дежурной дуги
• Длительность импульса и паузы
• Напряжение на дуге (длина дуги)
• Скорость сварки
• Пространственное положение сварки
• Амплитуда колебаний горелки
• Скорость подачи присадочной проволоки

    Они по разному влияют на процесс сварки, и чтобы получить положительный результат, необходимо все их учитывать.
    При гашении дуги сила сварочного тока должна плавно снижаться до нуля. Это делается для того, чтобы заварить сварочный кратер. В противном случае можно получить дефект сварки типа усадочной раковины.
    После гашения дуги, необходимо чтобы защитный газ еще в течение некоторого времени, зависящего от тока сварки и диаметра электрода, продолжал выходить из сопла, т.к. остывающий металл и горячий электрод необходимо защищать от окисления.