Особенности сварки аргоном

Сварочный процесс, выполняемый в среде защитного газового облака, является современной технологией, универсальность которой дает возможность соединять черные и цветные сплавы металлов различной толщины и характеристик. Аргонодуговая методика электросварки объединяет в себе 2 метода выполнения работ: газовую сварку и электродуговую. С помощью защиты сварочного процесса инертным газом удается стыковать как детали больших размеров промышленного назначения, так и миниатюрные ювелирные изделия.

Сварка аргоном подразумевает обязательное применение в процессе выполнения работ электрической дуги и инертного газа. Задачей такой технологии является надежное обеспечение защиты сварочной ванны от окисления поверхности металлических кромок, которое возникает под действием кислорода во время плавления металла и ухудшает прочность сварочного шва.

По этой причине аргон завоевал популярность и широко используется для проведения сварочных работ. Инертный газ аргон обладает определенными свойствами, которые заключаются в следующем:

• газ в несколько раз тяжелее воздуха, поэтому при сварке кислород активно вытесняется из полости сварочной ванны – так происходит защита металла от окисления;
• аргон инертен с химической точки зрения, поэтому он не вступает в реакцию с другими веществами, в том числе и с металлом.

Выполнение сварочного шва в среде аргона допускается с использованием вольфрамовых неплавящихся или обычных плавящихся электродов. Выбор типа электрода зависит от того, какие материалы предполагается соединять путем сварки. Облегчают задачу подбора электродов специальные справочники, где указан тип материала и рекомендуемый диаметр электрода, а также его разновидность. Аргонодуговая сварка обладает своими определенными преимуществами и рядом недостатков. Преимуществами метода являются:

• в результате эффективной защиты сварочный шов получается прочным, в нем отсутствуют шлак и посторонние примеси;
• во время сварочного процесса металл прогревается умеренно, поэтому свариваемые заготовки не деформируются, что дает возможность работать даже с самыми сложными и ответственными конструкциями;
• появляется возможность соединять не только однородные по составу материалы, но и разнородные металлические сплавы, которые нельзя соединить в других условиях;
• за счет применения электрической дуги образуется высокотемпературный режим, который позволяет выполнять работу в интенсивном темпе.

Недостатки, присущие электросварке в газовом аргонном облаке:

• сварочное оборудование подлежит точной и сложной настройке;
• методика выполнения сварочных работ довольно сложная, требующая знаний теории и практических навыков, поэтому для новичка-сварщика она не подходит.

Аргоно-электрическая ручная сварка, проводимая в среде инертного газа, регламентируется стандартами ГОСТ 14771, который устанавливает характеристику соединительных швов, определяет толщину металлических заготовок, устанавливает характеристику материалов, соединяемых между собой. В требованиях стандарта заложены нормативы, касающиеся выполнения работ с применением тех или иных электродов, использования присадок. Если сварка выполняется неплавящимся видом электрода, то к нему дополнительно используется флюс, а в случае, когда сварку выполняют плавящимся электродом, присадка не потребуется.

Аргонодуговая электросварка выполняется с поддувом газа, что позволяет укрепить шов не только снаружи, например, при сваривании трубы, но и изнутри. Поддув инертного газа укрепляет все слои сварочного шва, начиная от его корня, при этом расплавленный наплыв металла ложится мягче, а шов получается более стабильным и крепким. Такая методика электросварки выполняется несколькими способами.

Аргонная сварка, которая выполняется вручную с применением электродов с вольфрамом. Сварщик самостоятельно осуществляет передвижение газовой горелки и контролирует процесс подачи электродной проволоки, которая относится к типу неплавящейся. Процесс происходит непосредственно в поле электрической дуги, которое образуется от электрода.

Применяя постоянный ток, можно соединять не только углеродистую, но и нержавеющую разновидности сплавов, в том числе и алюминий.

Применяется как для ручной, так и для автоматической сварки с использованием инертного газа и вольфрамовых электродов. На переменном электротоке допускается соединять алюминий и сплавы с его содержанием. Если выбрать постоянный электроток, то появляется возможность соединять нержавеющий и углеродистый типы сплавов. При автоматическом режиме сварочных работ применяется плавкий электрод, причем передвижение горелки и подача сварочной проволоки может управляться дистанционно. В современных промышленных условиях сваривание труб из нержавеющих сплавов выполняют роботизированные аппараты.

Аргонная сварка полуавтоматического типа с применением плавящихся сварочных электродов. Данная технология предусматривает использование переменного тока. Соединению подлежат углеродистая и нержавеющая сталь, а также алюминий и его сплавы. Аргонодуговая сварка механического типа с плавящимися электродами также относится к MIG-группе.

Терминология сварочных процессов с применением инертного газа для новичка может показаться сложной, но опытные специалисты легко в ней разбираются. При выполнении сварочных работ с аргоном необходимо ориентироваться на стандарты ГОСТ – их выполнение гарантирует получение надежного и аккуратного сварного шва, который соответствует критериям качества.

Под режимом сварочного процесса следует понимать выбор направления электротока и его полярности при настройке сварочного оборудования. Определение режима электросварки зависит от физических свойств и химических характеристик металла, с которым предстоит работать. Например, для соединения конструкций из прочной стали выбирают постоянный электроток прямой полярности, а для сварки мягкого алюминия и его сплавов потребуется выбрать постоянный ток с обратной полярностью.

Перечисленные параметры настроек сварочного аппарата и характеристик металла взаимосвязаны. Нередко опытные сварщики путем многолетней практики определяют наилучшее соотношение параметров, которые более всего подходят для соединения металлов. Параметры настройки режимов сварочного аппарата представлены в таблице.

Качественный сварочный шов возможно выполнить в том случае, если все параметры настроек сварочного аппарата выбраны правильно, а сварочная дуга используется короткая. При выполнении работ в среде инертного газа необходимо следить за его расходованием. Наиболее экономным вариантом расхода является ламинарная подача газа, то есть при подаче газообразное вещество выходит равномерно, без пульсирующих порций и перемешиваний.

Принцип работы при выполнении аргонного сварочного соединения заключается в том, что используется широкий перечень необходимого для этой цели оборудования.

Все оборудование, которым работает сварщик при аргонодуговой сварке, можно разделить на 3 типа:

• оборудование специализированное, которое используется для однотипных заготовок из металла;
• специальные приспособления, выполняющие определенные функции и применяемые для сварки однотипных заготовок;
• оборудование универсальное, которое подходит для выполнения всех типов сварочных работ.

Для выполнения сварки в среде аргона одного только сварочного аппарата недостаточно, для осуществления процесса потребуется подготовить следующее оборудование:

• газовая горелка, имеющая керамическое сопло;
• трансформаторы, один из которых используется для сварочного аппарата с напряжением электротока до 70 В, а второй потребуется для подпитки устройств коммутации;
• осциллятор, который присоединяется параллельным способом к точке электропитания и используется для розжига дуги при работе с неплавящимися присадочными прутками;
• проволока-присадка или вольфрамовые электроды;
• газовые баллоны, где содержится смесь с инертным газом;
• рукав для подачи аргона и редуктор;
• контактор, который обеспечит подачу электротока на газовую горелку;
• переключатель в виде реле, используемый для подключения или выключения осциллятора с контактором;
• электрогазовый клапан, необходимый для подачи переменного либо постоянного электротока;
• держак для закрепления сварочного электрода;
• электрофильтр для осциллятора, контролирующий импульсы высоковольтного типа;
• стабилизатор электротока;
• защитная маска, спецодежда и перчатки для сварщика.

Современные технологии сварочных работ в среде инертных газов дают возможность выполнять сварочные соединения заготовок с толстыми кромками.

Марки инертного газа регламентируются нормативами ГОСТ 10157-79, согласно которому выделяют 3 вида смесей с различным процентным содержанием основного компонента – аргона:

• марка А – на 99,99% состоит из аргона и предназначается для соединения редкоземельных металлов, таких как цирконий или титан, содержащих химически активные компоненты, а также подобная газовая смесь используется для сборки конструкций особой важности, где качество сварочного шва определяют высокие стандарты;

• марка Б – на 99,96% состоит из аргона и применяется для соединения магниевых или алюминиевых металлосплавов, растворимых в газовой среде;

• марка В – на 99,90% состоит из аргона и используется для соединения нержавеющего типа стали, а также позволяет соединять высокопрочные и жароупорные сплавы, в том числе и чистый алюминий.

Работа по соединению цветных сплавов и литья черного металла в аргонной среде требует определенного навыка, поэтому варить новичку своими руками такие заготовки будет непросто. Выполняя сварочные работы, следует помнить, что титан, медь, алюминий, силумин и бронза имеют физические и химические различия по сравнению с чугуном и сталью. При расплавлении стали или цветных сплавов жидкий металл имеет свойство поглощать примеси, образующиеся в результате плавления под действием высоких температур, что приводит к наличию в сварочном шве пористости. Инертный газ, применяемый для защиты расплавленного металла, устраняет проникновение посторонних продуктов плавления в сварочную ванну, тем самым укрепляя шов.

Аргонодуговая сварка является универсальным методом, технология которого используется для ремонта кузовного железа, внутреннего угла двери автомобиля, алюминиевых элементов кузова и поддона картера, для установки дополнительного оборудования и сварки тонкого металла. Нередко для выполнения таких работ используется техника применения газа с поддувом, причем расход аргона даже в таком случае будет меньше, чем гелия при его применении. Детали могут соединяться встык или внахлест, чаще всего работу проводят неплавящимся электродом из вольфрама, а для розжига электродуги применяют осциллятор.

Основным моментом является предварительная подготовка металла к сварке: кромки, предназначенные для соединения, зачищают от поверхностной пленки оксидов, а затем обезжиривают с помощью растворителя. Основа сварки – подача неплавящегося электрода, который перед применением необходимо заточить под острым углом 25–30°, если предстоит соединить заготовки из титана, стали или меди. Для соединения алюминия затачивать электрод не нужно, так как при поджиге на нем образуется округлый наплыв, который и будет формировать сварочную ванну.

В зависимости от типа свариваемых материалов выбирается и присадка. Это может быть проволока из алюминия, нержавеющей стали, а также медно-никелевые или латунные прутки. Состав сплава у присадочных материалов указывается в соответствующем справочнике по маркировке, имеющейся на конце прутка. Кроме того, важно правильно выбрать и сам сварочный аппарат. Например, для соединения медной детали с алюминием, толщина которых не превышает 7 мм, потребуется мощное сварочное оборудование промышленного типа, которое дает мощность до 400–500 А. Настройка аппарата перед началом работы является важным условием, причем сила тока и напряжение выбираются исходя из размера вольфрамового или обычного электрода.

У современных аппаратов имеется опция «Заварка кратера», она применяется для того, чтобы обеспечить плавное угасание дуги после того, как формирование шва будет завершено. Например, если выполняется соединение деталей, толщина которых 3 мм, то значение этого параметра ставят на показатель 2–3 сек. Кроме того, перед сваркой настраивают и предварительную продувку области проведения работ. Такое действие необходимо, чтобы в процессе выполнения работы не появлялись дефекты шва, так как в неостывшем металле появляется пористость. Последовательность выполнения сварочного процесса заключается в следующем:

• выполняется зачистка кромок, и если материал довольно толстый, то делают скосы для сварочного шва, а затем обезжиривают поверхность металла;
• все детали фиксируются специальными зажимами, после чего можно приступать к выполнению процесса сварки;
• осуществляют поджиг электрической дуги, причем если эта процедура контактная, то на горелке нажимают кнопку и электродом прикасаются к одной из кромок металла, а при бесконтактном розжиге такого касания делать не нужно;
• следующим этапом выполняют сварочную ванну, для этого допускается сделать несколько поперечных колебательных движений сварочным электродом по стыкуемому материалу в области сварного шва, при этом присадка должна начать плавление и равномерно распределяться в сварочной ванне;
• инертный газ в процессе работы обдувает место сварки, но это должно происходить умеренно, чтобы не разбрызгивать металл и не мешать его плавлению.

Опытные сварщики рекомендуют соединять тонкие листы металла без применения присадки. Чтобы выполнить сварочный шов, вольфрамовый электрод располагают под небольшим углом таким образом, чтобы кромка одного листа наплавлялась на кромку второго листа.

О сварке аргоном смотрите далее.