Что собой представляет сварка неплавящимся электродом

Среди прочих видов сварочных работ, проводимых в среде инертных газов, основным считается сварка неплавящимся электродом. Такой ее вид еще называют аргонной сваркой. Принцип ее работы основан на разогреве металлов в среде тяжелых газов. Главным инструментом выступает неплавящийся вольфрамовый электрод и электрическая дуга. При аргонной сварке электроэнергия дуги переходит в тепловую энергию. Ее воздействия вполне достаточно для разогрева свариваемых поверхностей.

Схема аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом имеет свои технологические особенности. Поскольку азот и кислород оказывают негативное влияние на качество сварного шва, в условиях окружающей атмосферы (78% – азот, 21% – кислород, 1% – прочие составляющие) крайне важно блокировать зону плавления от воздействия воздуха.

Для этого в рабочую зону подают аргон – газ, который на 40% тяжелее воздуха. Для заполнения зазорной полости, возникающей при плавке свариваемых поверхностей, в рабочую зону подается специальный присадочный материал.

Помимо аргона, технология сварки неплавящимся электродом также допускает использование и других вытесняющих газов: гелия (He), активного азота (N2), свободного водорода (H2) и двуокиси углерода (СО2 – углекислого газа). При подаче в зону углекислого газа вместо вольфрамового электрода применяют угольный аналог.

Виды аргонной сварки

Схема аппарата для аргонодуговой сварки.

В зависимости от сложности проводимых работ и уровня механизации сварочного процесса, различают четыре вида сварки неплавким электродом:

• ручная;
• механизированная;
• автоматизированная;
• роботизированная.

При ручном виде сварки рабочий ход горелки и смещения заготовки осуществляются вручную. Механизированная аргонная сварка предполагает перемещение горелки ручным способом, но при этом подача присадочного материала (проволоки) происходит механически.

В автоматизированном варианте все перемещения сварочной горелки и подача присадочного материала полностью механизированы, но сам процесс контролирует оператор механического агрегата. Роботизированная сварка с применением неплавящегося электрода полностью автономна. Все рабочие процессы происходят самостоятельно, без вмешательства оператора.

Сварочное оборудование и материалы

В зависимости от назначения, объемов и видов предполагаемых работ, оборудование для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом подразделяется на два класса: универсальное и специализированное. Специализированное оборудование чаще всего применяется при обработке больших объемов металлических изделий в механизированных производственных процессах.

Держак для аргоновой сварки.

Ввиду этого, наибольшее распространение получили универсальные (ручные и автоматические) сварные приборы. Востребованность, простота использования и неприхотливость в обслуживании обеспечивают высокий спрос на универсальные агрегаты обоих типов. Их производство носит массовый характер.

Сварочное оборудование для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом включает в себя:

• генератор постоянного/переменного тока (многие приборы технологически могут вырабатывать токи обоих видов);
• набор горелок для разных токов;
• прибор первичного возбуждения дуги (и последующей ее стабилизации);
• газовое оборудование;
• средства управления сваркой и газовой блокадой.

Автоматическое оборудование, производящее сварку в среде аргона, также состоит из генератора тока и сварного агрегата. Его параметры характеризуются значениями сварного тока, напряжения, скорости сварки, диаметрами неплавящегося электродного прута и присадочной проволоки, скоростью подачи присадки и расхода тяжелого газа.

Схема поста для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на переменном токе.

Работу сварочного оборудования определяют следующие технические функции и особенности:

• способ подводки к дуге электроэнергии, регулировка электроподачи;
• движение горелки в рабочей зоне, регулировка скорости хода;
• способ и скорость подачи присадочной проволоки;
• способ подачи газа в рабочую зону, регулировка его расхода;
• выбор длины сварочной дуги;
• автоматический контроль вектора сваривания.

Материалами аргонодуговой сварки неплавящимся электродом выступают аргон и гелий в комбинации с вольфрамовым прутом и присадочной проволокой. Гелий получают методом фракционной конденсации (сжатия и сжижения природного газа), поэтому он гораздо дороже аргона (получаемого напрямую из воздуха). В целях экономии применение гелия зачастую стараются исключить. Это определяет повсеместное распространение аргона. К тому же аргон способен стабильно поддерживать эластичную (более длинную) дугу.

Особенности аргонодуговой сварки

Для более эффективного плавления материалов в среде аргона необходимо учитывать некоторые особенности и нюансы аргонодуговой сварки. Придерживаясь несложных технических правил можно добиться максимально крепкого сварного соединения.

Итак:

Режимы аргонодуговой сварки меди неплавящимся электродом.

1. Вольфрамовый электрод следует подводить как можно ближе к зоне плавки. Чем меньше длина дуги, тем глубже происходит плавка материала и тоньше сварной шов.
2. При выполнении плавки нужно стараться выполнять одно движение вдоль линии плавления. Это обеспечит более крепкое соединение материала и эстетическую привлекательность шва.
3. Неплавкий электрод и присадочный материал не должны выходить за границы аргонной защиты. В случае если рабочие материалы выйдут из-под действия газа, произойдет насыщение шва атмосферным азотом и кислородом, что приведет к хрупкости сварного соединения.
4. Резкая подача присадочной проволоки недопустима, поскольку это вызывает разбрызгивание металла.
5. При работе в ручном режиме необходимо подавать присадочный материал под углом без поперечных отклонений. Это позволяет добиться ровного и крепкого шва.
6. По окончании процесса заваривание кратера производится реостатным снижением силы тока, но не резким обрывом дуги.
7. По окончании работ подачу аргона следует прекращать не менее чем через 10 секунд. И наоборот, подача газа в рабочую зону осуществляется заблаговременно (за 10-20 секунд).
8. Перед тем как приступить к работе, сначала нужно обработать свариваемые поверхности: очистить их от ржавчины, грязи, пыли, зачистить окисленные участки, места соединения обезжирить.
9. В зависимости от марки свариваемых материалов и толщины металла следует определить наиболее корректные режимы работы. Часто возникают бытовые ситуации, когда необходимо провести срочные или удаленные от города сварочные работы (к примеру, на приусадебном участке). В этом случае сварку производят собственноручно, без участия специалистов. Поскольку теоретические и практические знания у многих хозяев в этой области недостаточны, следует воспользоваться табличными данными из авторитетных источников.

Учитывая приведенные правила и особенности, неуклонно следуя им, произвести качественную сварку под силу даже неподготовленному человеку.

Преимущества и недостатки аргонной сварки

Соединение металлов в среде аргона получило наибольшее применение при работе с цветными металлами и легированными марками стали.

Технология этой сварки ювелирно обеспечивает нужную глубину плавки, что крайне важно при соединении тонких металлических поверхностей. Малая толщина металла позволяет исключить подачу присадочной проволоки. Аргонная сварка незаменима в условиях работы с алюминиевыми и титановыми материалами. Ее применяют при формировании швов на стыках трубных изделий (орбитальная аргонная сварка).

Недостаток аргонодуговой сварки (в ручном варианте работ) – ее низкая производительность. В случае же автоматизации процесса, многие из коротких и разноориентированных металлических соединений для аргонной сварки могут оказаться попросту недоступными.