Аргоновая сварка - особенности и правила проведения

 Чтобы сварить детали из нержавеющей стали, меди, титана, алюминия, различных цветных металлов и сплавов обычные методы сварки не всегда подходят.

Часто для этих целей многие опытные сварщики применяют сварку аргоном. Этот процесс достаточно тяжелый, длительный и специфический. Но чтобы понять технологию стоит рассмотреть важные особенности, нюансы, правила проведения. Это позволит создать прочную и неразъемную конструкцию.

Общее описание

Перед тем как приступать к работе стоит рассмотреть, что такое аргонная сварка и для чего она проводится. Это технология гибридного типа, которая позволяет соединять конструкции из капризных и устойчивых металлических основ - от огромных труб до мелких деталей статуэток из бронзового металла.

Прежде чем понять, что это такое аргонно-дуговая сварка, стоит разобраться с физикой данного процесса. Для того чтобы соединить металлические поверхности их требуется предварительно прогреть. Нагревание обычно производится при помощи огня. Именно это способствует вступлению в реакцию кислорода, который находится в воздухе - происходит процесс окисления. Стоит учитывать, что цветные металлы, легированные стали окисляются намного быстрее, чем обычные металлы.

Окисление, которое проявляется во время сварочного процесса, вызывает ухудшение качества соединений. В связи с тем, что в составе швов появляются многочисленные пузырьки, они теряют свою прочность и быстро разрушается. А алюминиевый металл варить невозможно, при нагревании он горит и разрушается.

Технология аргонодуговой сварки основывается на использовании сварочной ванны, которая защищает от газов и примесей. Для этих целей часто применяются инертные газы, которые выполняют роль защитной оболочки. Помимо аргона к инертным газам относится гелий, который обладает такими же свойствами. Однако гелий намного дороже аргона, и он расходуется намного быстрее и больше.

Применение аргона позволяет сэкономить силы и финансовые вложения. Кроме этого этот газ может использоваться для всех цветных металлов, включая нержавейку, медь, алюминий. К главным свойствам аргона стоит отнести:

• Аргон значительно тяжелее воздуха, по этой причине он отлично вытесняет его из сварочной ванны, тем самым защищая зону плавления от ненужных газовых примесей;
• Аргон является инертным веществом, которое не способно вступать ни с какими элементами, включая свариваемые металлические поверхности;
• Не стоит забывать про важный нюанс аргонового газа. Во время применения тока с обратной полярностью аргон переходит в состояние электропроводной плазмы со всеми негативными последствиями.

Классификация аргонодуговой сварки

Сварка аргоном цветных металлов может производиться несколько способами. Каждый из них обладает отличительными особенностями, от которых зависит качество и прочность сварного шва.

Выделяют следующие виды аргоновой сварки:

• Ручной способ - РАД сварка. Перед тем как приступать к РАД сварке, стоит рассмотреть, что это за процесс. Работа выполняется сварщиком, он производит перемещение горелки, подачу сварочной проволоки. Во время него применяются только вольфрамовые электроды;
• Механизированная или полуавтоматическая сварка металла аргоном. Во время этого процесса проволока подается при помощи машины, а горелку удерживает сварщик. К самому популярному примеру этого метода относится сварка нержавейки полуавтоматом. Механизированная аргоновая сварка дуговая при помощи плавящегося электрода также относится к этому методу. Сварочный процесс нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа - является еще одной узкоспециализированной технологией, которая также относится к этой группе;
• Автоматическая аргонодуговая сварка. Во время этого процесса автомат управляется дистанционно оператором и производит перемещение и подачу проволоки. В последнее время часто во время автоматических сварочных процессов применяются специальные устройства - роботы, которые не требуют участия человека. Данный метод пользуется популярностью на больших производствах.

Особенности сварного шва при аргонодуговой сварке

Рассматривая, что это такое аргонная сварка стоит обратить внимание на особенности сварного шва. Важно помнить о том, чем больше будет угол наклона между поверхностью основного металла и соединения, тем выше будет концентрация напряжения в области сварки. Если к сварному шву предъявляются высокие требования по равнопрочности, то после сварки требуется произвести стачивание шовного валика.

Техника сварки аргоном предполагает правильный подбор материала электрода и присадочной проволоки, также требуется выбрать необходимый режим сварки. Обязательно выбирается способ защиты металлического шва, который обеспечивается за счет меньшего количества примесей, а сама область шва при этом должна быть немного мягче основного металла.

Чтобы обеспечить высокую прочность и износостойкость, мягкая зона должна быть узкой. Это усложняет проведение сварочного процесса, но избавляет от необходимости усиления конструктивных элементов в области соединения.

Различные технологии

Помимо отечественной терминологии применяются зарубежные обозначения, которые помогают разделить сварку в среде аргона на несколько подвидов. Каждый из них обладает уникальными качествами, особенностями. Обычно они применяются для сваривания сталей с различными добавками, сплавов из алюминиевой основы.

Сварка в аргоновой среде разделяется на следующие подвиды:

• Сварка ММА. Процесс производится по ручной технологии в поле электрической дуги, образованном электродом с покрытием. При переменном токе данным способом можно варить углеродистую сталь. А если будет оказываться постоянным ток, то будет возможность производить сварку углеродистой и нержавеющей стали, а также алюминия и его сплавов;
• Сварочный процесс TIG. Он выполняется в ручном режиме в аргоне или в другом инертном газе при помощи вольфрамового электрода. При переменном токе так можно варить только алюминий и его сплавы. При постоянном - углеродистые и нержавеющие виды сталей;
• Сварка MIG. Это полуавтоматическое сваривание, которое производится при помощи плавящейся проволоки. Данная технология аргоновой сварки производится с использованием переменного тока. Свариванию подлежать оба типа металлов, а также алюминий со сплавами.

Оборудование для работы с аргоном

Чтобы получить прочные швы важно знать, что нужно для аргонной сварки. Для процесса требуется достаточно большой и широкий набор оборудования. В продаже часто встречаются универсальные аппараты, которые имеют все необходимые и важные элементы. Они стоят не слишком дорого.

Все оборудование для аргоно-дуговой сварки разделяется на три группы:

• Специализированное. Оборудования предназначено для работ с заготовками одного типа;
• Специальное оборудование для аргонной сварки. Оно устанавливается на промышленный производствах, его применяют для заготовок с одинаковым типоразмером;
• Универсальное оборудование. Оно предназначено для всех видов работ в среде аргона, к примеру, для сварки нержавеющей стали полуавтоматом.

Помимо сварочного аппарата обязательно требуются другие важные элементы. Для сварки в аргоне требуется целый пакет оборудования. При этом не обязательно все покупать, некоторые элементы можно сделать самому.

Итак, рассмотрим, что нужно для аргоновой сварки:

• Специальная горелка с вольфрамовым расходником;
• Трансформатор основного и вспомогательного вида. В качестве основного обычно применяется аппарат для дугового способа с показателем напряжения до 70 В. Вспомогательный трансформатор требуется для электропитания коммутирующих устройств;
• Осциллятор. Устройство подключается параллельно к источнику питания. Он требуется для разжигания дуги во время работы с неплавящимся вольфрамовым расходником при помощи подачи высокочастотных импульсов. В результате этого наблюдается ионизация дугового промежутка. Если показатель обычной сетевой частоты насчитывает около 55 Гц, а напряжение 220 В, то после преобразования осциллятором частота и напряжения увеличиваются до 500 кГц и 6000 В;
• Контактор. Этот элемент требуется для подачи напряжения на горелку;
• Реле. Оно осуществляет включение и отключение контактора и осциллятора;
• Электроды из вольфрамовой основы. Они идут с проволокой с соответствующим диаметром;
• Аргоновый баллон, который оборудован редуктором;
• Выпрямитель. Он требуется для получения постоянного тока с показателем напряжения 24 В;
• Амперметр. Этот компонент производит измерение силы тока;
• Таймер. Осуществляет контроль времени обдува аргоном;
• Электро-газовый клапан. Он требуется для подачи постоянного или переменного тока с показателями 24 и 220 В соответственно;
• Фильтр, который выполняет контролирование высоковольтных импульсов из осциллятора;
• Аккумулятор. Он требуется для последовательного подключения в электрическую цепь для стабилизации переменного тока.

Если во время аргоновой сварки используются металлы с более толстыми краями, а также требуется повышение производительности, то дополнительно во время процесса сваривания могут применяться усовершенствованные элементы:

• Специальная горелка, которая позволяет применять сразу несколько вольфрамовых электродов. Это повышает качество и прочность сварного шва, который выполняется на высокой скорости;
• Специальное приспособление для нагревания присадочной проволоки;
• Пульсирующий ток для периодических пауз его поступления, во время которых металлическая основа кристаллизуется. Если движение дуги синхронизировать с импульсами тока, то плавка выходит высокоэффективных во всех положениях в пространстве.

Особенности сварочных работ в среде аргона

Принцип работы аргонодуговой сварки основан на соединении поверхностей рабочих металлов в среде защитного газа. В качестве рабочего элемента в данном процессе применяется горелка. В ее центральную часть вставляется электрод из вольфрамовой основы, его вылет должен быть в пределах 2-5 мм.

Фиксирование электрода внутри горелки осуществляется при помощи специального держателя. В него вставляется вольфрамовый стержень с любым требуемым диаметром. Для подачи защитного газа горелка оснащается соплом из керамической основы.

На фото ниже показан общий принцип работы аргоновой сварки.

 

Сварка под аргоном предполагает применять требуемую температуру, которую задает электрическая дуга. Формирование сварного шва выполняется при помощи присадочной проволоки, состав которой должен соответствовать составу обрабатываемой металлической поверхности.

Стоит изучить несколько правил принципа работы аргонно-дуговой сварки, от которых зависит прочность и качество сварного шва:

• Чем длиннее будет сварочная дуга, тем шире будет шов и меньше его глубина. Именно это снижает качество сварного соединения. По этой причине рекомендуется неплавящийся электрод держать как можно ближе к стыку свариваемых деталей;
• Чтобы сделать узкое и глубокое сварное соединение, важно чтобы электрод и горелка двигались в продольном направлении. Отклонение в сторону (поперечные движения) снижают качество сварного шва. По этой причине во время сварки требуется, чтобы сварщик был внимательным и аккуратным;
• Присадочная проволока и неплавящийся электрод должны находиться только в зоне сварочного процесса, они должны быть прикрытыми аргоном. Это предотвратит проникновение кислорода и азота внутрь сварочной зоны;
• Подача присадочной проволоки должна быть плавной и равномерной. При резкой подаче происходит сильное разбрызгивание металла. Правильная подача достаточно сложный процесс, который приходит с опытом;
• Стоит обратить внимание на важный показатель - проплавленность. В аргонной сварке он определяется самим сварочным соединением. Если он обладает округлой или выпуклой формой, то это может указывать на его низкое качество. Это означает, что проплавление поверхности было проведено недостаточно;
• Присадочная проволока подается перед горелкой с неплавящимся электродом. При этом ее подача должны выполняться под определенным углом. Данные показатели обеспечивают ровность сварного соединения и его небольшую глубину. Это позволяет полностью контролироваться сварочный процесс;
• Ни в коем случае не стоит начинать и заканчивать сварку с аргоном резко, это открывает доступ проникновения кислорода и азота в область сваривания. По этой причине необходимо начинать сварку после 15-20 секунд, как только будет начата подача в стык соединения двух металлов инертного газа. А заканчивать процесс (убирать присадочную проволоку) стоит до того момента, как будет выключена горелка. На этот процесс обычно отводится 7-20 секунд.

Заканчивать сварочный процесс требуется снижением показателей силы тока при помощи реостата, который имеет в составе конструкции сварочного аппарата. Если будет сделано отведение горелки, то это может открыть доступ в область сваривания азота и кислорода.

Этапы проведения аргоновой сварки

Технология сварки аргоном должна проводиться правильно с учетом всех требуемых правил. Во время этого процесс обязательно должны использоваться неплавящиеся электроды.

Для проведения сварки обязательно требуется подготовить необходимые элементы:

• Источник питания;
• Горелка с вольфрамовым электродом;
• Газовый баллон с аргоном;
• Присадочная проволока.

Электрод устанавливается в держатель горелки, он должен выступать вперед на 2-5 мм. Диаметр данного компонента подбирается в зависимости от характера сварного шва, толщины соединяемых металлических деталей. Вокруг держателя электрода располагается сопло, которое осуществляет подачу электрода в область сварки при проведении работ.

Как варить аргонной сваркой? Сварочный процесс с поддувом выполняется в следующей последовательности:

• Очищение поверхности зоны сварки;
• Приведение горелки в рабочее положение - подача аргона для создания защитного слоя и розжиг дуги;
• Процесс выполнения сварного шва.

Каждый сварщик должен знать, как варить аргоновой сваркой, важные особенности данного процесса и последовательность всех действий. Перед тем как приступать к сварке стоит произвести тщательное очищение кромочной поверхности соединяемых деталей от загрязнений и оксидной пленки. Для этих целей может применяться механический и химический способ очистки, после которого производится обезжиривание поверхностей.

После этого оборудование приводится в рабочее состояние:

• Источник питания подключается к электрической сети;
• К детали, которая подлежит сварке, при помощи кнопок на горелке подается защитный газ. А сама деталь подключается к «массе»;
• При помощи высокочастотного импульса разжигается дуга. Она будет замыкать цепь между электродом и металлом сварного изделия;
• Газ должен подаваться заранее, примерно за 20 секунд перед подачей тока. Это требуется для обеспечения защитного слоя.

При проведении процесса ни в коем случае нельзя допускать касания вольфрамового электрода свариваемой поверхности. Он должен располагаться на минимальном расстоянии от нее (2 мм), это позволит создать малую сварочную дугу. В данной ситуации она сможет обеспечить максимальное проплавление металла по толщине.

Сразу же после разжигания дуги сварщик приступает к созданию шва в области, которая защищена аргоном. Что такое аргоновая сварка и как она производится? Рассмотрим весь процесс:

• При помощи горелки, которая располагается в правой руке, сварщик медленно ведет дугу строго по линии шва;
• Левой рукой специалист навстречу движению горелки подает присадочную проволоку в область сварки;
• Присадочная проволока должна постоянно находиться перед горелкой под небольшим углом от 150 до 300 по отношению к свариваемой поверхности;
• Электрод с горелкой должен образовывать угол в 900.

Во время выполнения ручных сварочных работ не стоит допускать резкую подачу присадочной проволоки. Это может привести к сильному разбрызгиванию металла и к образованию неровной линии сварного шва. После окончания сварочных работ подача аргона не должна прекращаться сразу, это предотвратит окисление еще не остывшего металла.

Инверторная сварка в аргоне

Что это инверторная аргоновая сварка? Этот метод считается самым востребованным видом аргонодуговой технологии. Его используют в промышленных и бытовых условиях. Во время этого процесс применяется инвертор для аргонодуговой сварки, это тип аппарата дуговой сварки, который преобразует ток из постоянного в переменный. Кроме этого оборудование обладает дополнительным преимуществом, которое состоит в адаптации к скачкам напряжения источника питания.

Инверторный сварочный аппарат обладает компактными размерами, он нетяжелый и выполнен из прочной основы. Он прекрасно подходит для проведения сварочных работ в любых условиях - дома и на производстве. Кроме этого он обладает легким управлением, с которым смогут справиться даже новички.

Что можно варить инверторной аргоновой сваркой? Данная технология отлично подходит для сваривания нержавейки, меди, алюминия, цветных металлов. При помощи инвертора процесс выполняется достаточно легко, требуется только двигать горелкой вдоль шва. Если соблюдать все технологические требования, сварное соединение выходит узким и ровным.

Правильная аргоновая горелка

Главные задачи горелки состоят в подаче электроэнергии и создании газовой защиты. При проведении сварочного процесса важно выбрать правильную горелку, это также важно, как выбор правильных расходников. В аргонодуговой сварке применяется специальная горелка с неплавящимся вольфрамовым электродом - именно таким способом производится сваривание нержавеющей стали.

К главным техническим свойствам правильной горелки, в соответствии с которыми нужно ее выбирать, относят:

• Допустимые показатели сварочного тока или его мощность;
• Тип охлаждения горелки при сильных и слабых токах;
• Показатели длины кабеля;
• Наличие сопла из керамической основы и фиксатора вольфрамового электрода;
• Универсальность горелки - способность подключаться к разным сварочным аппаратам.

Принцип работы горелки в аргонной сварке состоит в следующем:

• Включается все сразу - подается газ на горелку, начинается активная циркуляция охлаждающей жидкости, а затем подключается сам сварочный аппарат;
• После того как образуется защитный слой из аргона производится поджигание дуги, осуществляется разогрев заготовок до температуры плавления, а присадочная проволока помещается в образовавшуюся рабочую ванну;

Размещение присадочной проволоки и электрода из вольфрамовой основы вдоль сварного соединения.

Розжиг дуги при разных электродах

Во время использования расплавленных электродов розжиг дуги происходит при соприкосновении электрода с изделием. Электродная проволока при касании металлического изделия начинает искрить и вокруг нее начинается активное испарение паров железа. Именно они оказывают влияние на степень ионизации аргона, они ее снижают, поэтому розжиг дуги происходит достаточно быстро и легко.

При применении неплавящихся электродов розжиг дуги таким способом будет невозможен. Дело в том, что чистый сварочный аргон обладает высоким показателем ионизации, и для розжига он требует более сильную искру. А при касании вольфрамового электрода поверхности металла ее не удается получить. Также во время ее касания происходит сильное загрязнение поверхности и ее оплавление.

По этой причине для разжигания дуги при вольфрамовом электроде используется вспомогательный прибор, который называется осциллятором. При помощи него после включения устройства на электрод подается высоковольтное напряжение с высокой частотой импульсов, которые обеспечивают ионизацию промежутка между дугой и металлической поверхностью изделия с последующим розжигом дуги.

Обычно для создания сварного шва применяется аргонодуговая сварка с постоянным и переменным током. Если сварочный процесс выполняется в режиме переменного тока, то осциллятор выполняет роль стабилизатора, который подает импульсы в моменты замены полярности. Это обеспечивает стабильное горение сварочной дуги.

Во время сварки с применением постоянного тока на анодном и катодном конце величина выделяемого тепла может быть разной. При значении меньше 300 ампер до 70 % выделяемого тепла образуется на аноде и только 30 % на катоде.

Для обеспечения большого нагрева металла, которое приводит к его расплавлению и исключению перегрева электрода, используется прямая полярность. В этом случае самое сварное изделие является анодом, а электрод служит катодом.

А что варят аргоновой сваркой с такой схемой? Она отлично подходит для сваривания меди и ее сплавов, ее применяют для цветных металлов, исключением является алюминий и его сплавы. Для этого металла используется сварка с переменным током, которая позволяет эффективно удалить окисный поверхностный слой.

Какие аппараты применяются для аргонодуговой сварки

Чтобы понять, как работает аргонная сварка, стоит рассмотреть устройства, которые применяются при ее проведении. Оборудование может иметь разное управление и определенный принцип работы, от которого зависит скорость получения сварного шва, а также его качество.

При проведении аргонодуговой сварки могут применяться следующие аппараты:

• Сварочные трансформаторные устройства. Они работают на использовании переменного тока;
• Аппараты, выполняющие роль выпрямителей и генераторов. Они применяются для обеспечения выпрямленного (постоянного) тока при проведении сварочных работ;
• Универсальные устройства. Они предназначены для сварочных работ при постоянном и переменном токе.

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки

Рассматривая, что такое аргонодуговая сварка стоит изучить ее важные положительные и отрицательные особенности. Они оказывают влияние на проведение процесса, на свойства получаемого соединения, на его прочность и другие важные нюансы.

Среди преимуществ стоит выделить:

• Принцип аргонной сварки предполагает проведение нагрева с невысокой температурой. Именно это свойство позволяет в полной мере сохранить размеры и формы двух свариваемых изделий;
• Аргон для сварки является инертным газом, а именно он плотнее и тяжелее воздуха. Именно это обеспечивает максимальную защиту зоны сваривания;
• Тепловая мощность дуги обладает высокими показателями, именно это позволяет проводить процесс сварки за короткий промежуток времени;
• Аргонодуговая сварка обладает простой техникой проведения, которую смогут понять даже неопытные сварщики;
• Сварочный процесс позволяет соединить разные виды металлов, которые не получается состыковать при помощи других типов сварок.

Но не стоит забывать про некоторые недостатки аргонной сварки:

• В теории указывается, что сварка аргоном не должна проводиться при сильных сквозняках и ветре. Во время данных условиях происходит улетучивание часть аргонной защиты. Именно это снижает качество сварного шва. По этой причине весь процесс требуется проводить в закрытых помещениях с хорошей вентиляцией;
• Сварочное оборудование, которое применяется для сварочного процесса, обладает сложной конструкцией и тяжелым управлением. Это может усложнить проведение настройки режимов сварки;
• Если в процессе соединения потребуется высокоамперная дуга, то обязательно требуется продумать дополнительное охлаждение стыкуемых компонентов.

Что это такое аргонная сварка и для чего она нужна? Чтобы понять этот процесс и его главное назначение, стоит рассмотреть его главные особенности, характерные качества и нюансы. Данная техника может использовать для капризных и устойчивых металлов ,к примеру для сваривания меди, бронзы, алюминия и разных цветных металлов.

Проведение процесса простое и легкое, с ним сможет справиться даже начинающий сварщик. Но все же не стоит забывать про правила и главные особенности сварочных работ в аргоне.

Интересное видео