Виды оборудования для аргонно-дуговой сварки

При традиционных способах сварки, как газовой, так и электрической, зона формирования сварного шва подвергается активному окислению, что отрицательно сказывается на прочности и сплошности сварного шва. Для предотвращения формирования оксидов, зону сварного шва целесообразно «накрыть» слоем инертного газа, в качестве которого используется наиболее доступный газ — аргон. Эффективная установка аргонно-дуговой сварки полностью обеспечивает высокое качество сварочных процессов. И не только.

Преимущества аргонно-дуговой сварки

Источник мощного и концентрированного тепла — электрическая дуга или газ с высокой теплотворной способностью — инициирует соответствующие термохимические реакции. Их результатом является быстрое расплавление металла тех участков смежных заготовок, которые расположены в зоне сварочной дуги. Процесс аргонно-дуговой сваркиОднако при этом происходят и нежелательные сопутствующие процессы — окисление, насыщение металла водородом и обезуглероживание поверхности. Последний процесс более характерен для использования газов, поскольку в химической формуле любого сварочного газа находится достаточное количество углерода. Он связывается с родственными атомами газа, которые при соединении выносятся за пределы зоны, обедняя тем самым поверхность стали углеродом. В результате, при длительной газосварке сталь может заметно обедняться углеродом, что отрицательно сказывается на ее прочности.

Не менее опасным считается и водородное насыщение. Атомарный водород в разных количествах присутствует при всех разновидностях традиционной обработки. В частности, при газосварке (либо соединении под слоем флюса) он находится в составе сварочного газа или флюса, а при электросварке образуется при формировании водных паров и их последующей термодиссоциации. При повышенных до 2000-50000С температурах водород активно связывается металлом заготовок, образуя хрупкие гидриды. Они, правда, разлагаются со временем, особенно в условиях повышенной влажности. Однако для конструкций, к прочности которых предъявляются особо высокие требования, это приводит к необходимости их длительной выдержки (не менее 12 часов) перед последующим монтажом. Для хранения таких полуфабрикатов требуется специальное место. Удлиняется также производственный цикл процесса, что не всегда возможно.

Наиболее отрицательное влияние на качество и состав сварного шва оказывает кислород. Его атомы проникают в поверхностные и подповерхностные слои металла заготовок, где образуют газовые раковины. Они быстро заполняются кислородом, который при повышенных температурах выделяется из воздуха. Все оксиды металлов имеют меньшую прочность, сплошность и другие характеристики, определяющее качество сварного шва. Как следствие, прочность шва после традиционной сварки снижается на 10-20%. Ухудшается и внешний вид самого шва — он может быть рыхлым, с поверхностными пузырями, пригарами и прочими дефектами, которые после сварки приходится устранять.

Таким образом, для обеспечения высокого качества зоны сварного шва, ее в процессе сварки следует отделить от внешних источников тепла слоем вещества, которое бы не вступало в термохимические реакции и отличалось более высокой плотностью по сравнению с остальными газовыми средами. Подобным веществом является любой из инертных газов, себестоимость производства которого относительно невелика. В первую очередь — это аргон, плотность которого на 38% выше плотности воздуха.

Классификация аргонно-дуговой сварки

На практике применяются следующие разновидности данного вида соединения металлов с использованием аргона:

  1. Неплавящимся вольфрамовым электродом (известная также как TIG-процесс, от англ. tungsten inert gas welding).
  2. Пульсирующим током.
  3. С подогревом сварочной проволоки.
  4. С применением нескольких сварочных электродов.
  5. С использованием инверторного сварочного аппарата для сварки аргоном.

Каждый из способов имеет свои области рационального применения. В промышленных условиях эффективнее использовать оборудование для аргонно-дуговой сварки, в комплект которого входят сварочные преобразователи, имеющие возможность работать и на постоянном, и на переменном токе. Их эксплуатационные преимущества:

  • Возможность изменять значение сварочного тока в широких пределах;
  • Наличие устройства для стабилизации вольтамперной характеристики дуги и для облегчения возбуждения дугового разряда;
  • Использование КИПиА, которые управляют стабильностью процесса и обеспечивают защиту аппарата для аргонно-дуговой сварки от нежелательной перегрузки.
  • Исключение подреза готового шва применением одновременно нескольких вольфрамовых электродов, для чего в конструкции сварочного агрегата предусмотрены специальные блоки.

В быту для аргоновой сварки используются сварочные инверторы — они компактнее, экономичнее, работают от бытовой сети с напряжением 220 В. Функции лучших типоразмеров инверторов позволяют применять на них технологию соединения аргоном с качеством, практически не уступающим промышленным моделям сварочного оборудования.

Технология сварки неплавящимся электродом может использовать как постоянный ток (TIG DC), применяемый для сталей, так и переменный ток (TIG AC), который используется для неразъемного соединения алюминия и его сплавов.

Схема TIG-процесса, который реализует аппарат аргонно-дуговой сварки, заключается в следующем. При возбуждении сварочной дуги автоматом подачи защитного газа столб дуги накрывается слоем аргона, подающегося из баллона по специальному соплу. После этого в рабочую зону через трубчатый зажим подается тугоплавкий электрод, обеспечивающий стабильность горения дуги. Соединение же выполняется не за счет материала электрода, а вследствие высокотемпературной диффузии металла смежных частей заготовок друг в друга. Некоторые конструкции сварочных преобразователей оснащаются соплом с подогревом вольфрамового электрода.

По подобной схеме действует и аппарат для аргоновой сварки, который использует обычный электрод (метод MIG/MAG). Разница заключается в том, что в данном случае необходим автомат для подачи сварочной проволоки.

Управление таким аргоновым сварочным аппаратом требует высокой квалификации сварщика. К установке для аргоновой сварки должен прилагаться также баллон с газом, при этом сам процесс, хотя и не отличается хорошей производительностью, но зато пригоден для сварки тонколистовых конструкций.

Таким образом, для сварки тонколистового металла больших размеров применяются сварочные аппараты для аргонно-дуговой сварки на основе сварочных преобразователей. Для них необходимо оборудовать постоянный пост.

 Применение сварочных инверторов

Современная конструкция данных сварочных аппаратов, которые могут быть использован как оборудование для аргонной сварки, включает в себя:Инвертор для проведения аргонно-дуговой сварки

  1. Инверторный блок, управляющий всеми функциями дугового разряда.
  2. Вентилятор для охлаждения.
  3. Сварочную горелку.
  4. Автоматы для подачи аргона и присадочной проволоки.

Лучший комплект аргонно-дуговой сварки должен обеспечивать контактный и бесконтактный поджиг дуги, возможно, более плавную регулировку вольтамперной характеристики дугового разряда, а также обладать приборами для электронной стабилизации параметров процесса. Мощность таких устройств должна быть не ниже 15 кВА.

Основной командный блок управления аргонно-дуговой сваркой инвертора включает в себя следующие элементы:

  • Кнопки для выбора и изменения режимов сварки (переключения полярности сварочного тока, интенсивности и времени продувки зоны сварного шва, частотности импульсов и т.д.);
  • Разъемы для подключения внешнего питания.
  • Автомат для подачи сварочной проволоки (если аргонно-дуговая сварка проводится по методу MIG/MAG);
  • Индикационно-цифровой дисплей.

Оборудование для аргонной сварки на базе сварочного инвертора способно производить следующие виды сварочных работ:

  1. Сварку алюминия (если на панели имеется возможность переключать ток с переменного на постоянный и наоборот).
  2. Соединение тонколистовых заготовок (на панели таких установок предусматривается возможность реализации импульсного режима).
  3. Сваривать тугоплавкие металлы, например, титан (в комплект должны входить блок для водяного охлаждения и горелка соответствующей конструкции).
Конструктивные особенности горелки
Конструктивные особенности горелки

При этом технические характеристики, которыми должен обладать аргонный сварочный аппарат, должны предусматривать максимально возможный диапазон изменения значений сварочного тока: от 10 А при поджиге дуги, до 250-300 А для соединения толстолистовых (до 6 и более мм)  конструкций.

Основные конструктивные особенности горелки, которая входит в комплект аргонно-дуговой сварки, заключаются в следующем. В корпусе узла должны располагаться две коаксиально расположенные трубки, по одной из которых в зону формирования шва поступает неплавящийся вольфрамовый электрод, а по другой — внешней — аргон. Отдельно в ручке размещается токовод. Расход аргона и скорость перемещения электрода устанавливает автомат, но эти параметры согласовываются с током дугового разряда, напряжением на дуге и продолжительностью включения (ПВ) аргонового сварочного аппарата инверторного типа. В частности, при напряжении на дуге не ниже 20-25 В и при реализации максимального тока обработки, ПВ инвертора должна быть не менее 0,85 (заявляемые некоторыми производителями инверторов нереально высокие значения ПВ выше 0,92 не имеют под собой никаких технических оснований).

Важно выполнять также и необходимые правила пользования сварочным аппаратом для аргонно-дуговой сварки — как можно более равномерно перемещать горелку, подводить электрод поближе к соединяемым поверхностям, не допускать выхода электрода за пределы аргонового слоя и т.п.

Правильно выбранный сварочный аппарат для аргонно-дуговой сварки позволяет прочно соединять между собой практически все металлы и сплавы, включая титановые. При выборе следует также правильно выбрать длину шланга к баллону с инертным газом, который не входит в обычный комплект для аргонной сварки инвертором.

Поиск записей с помощью фильтра:
Вид обработки
Вид проката
Вид материала