Все о TIG сварке

Всем сварщикам надо знать, что такое TIG сварка. Аргонодуговая сварка чугуна и алюминия отлично подходит даже для начинающих специалистов. Получение швов при сварке аргоном, меры безопасности, подбор перчаток и другого снаряжения, а также основные ошибки стоит изучить максимально основательно.

Сваривать металлы люди начали достаточно давно. Однако старая и современная сварка сильно различаются. TIG сварка является одним из наиболее современных методов соединения металлических заготовок. Главный ее принцип — применение вольфрамового электрода, вводимого в атмосферу химически бездеятельного газа. Сам стержень такого рода принято относить к «неплавящейся» категории. Сварщику приходится точить электродный инструмент, иначе добиться постоянного устойчивого существования электрической дуги невозможно.

Официальная расшифровка термина TIG – аргонодуговая сварка с применением как раз неплавкого электродного инструмента. Конечно, даже вольфрам может плавиться — но только при температуре не ниже 3500 градусов. Иногда схема подразумевает подачу не аргона, а другого нейтрального газа. Стоит отметить, что в технической документации такой метод может иметь и другие названия. К примеру, в немецкоязычной литературе в ходу термин WIG. Есть еще название GTA, которое не указывает на химические свойства применяемого газа.

Вольфрамовая сварка в изолирующем газе вошла в промышленный оборот в 1940-е годы. Она стала настоящим спасением для авиационной промышленности, а позднее для ракетостроения, где другие методы соединения уже не удовлетворяли. Довольно скоро достоинства TIG оценили и инженеры других отраслей. Основные характеристики такого способа:

• максимальная равномерность шва (исключается появление пор и ненормальных полостей);
• сокращение внутренних механических напряжений;
• отсутствие плавильных брызг;
• пригодность практически для любого чистого металла или сплава;
• отсутствие необходимости дополнительно обрабатывать заготовки после соединения;
• возможность в целом освоить оборудование и методы работы за 2-3 сеанса;
• малая эффективность работы на открытом воздухе (без изоляции от ветра);
• необходимость тщательной подготовки поверхности;
• усложнение работы из-за неприемлемости острого угла размещения горелки;
• необходимость вычищать отметки, оставляемые электрической дугой.

Когда пластины разделяются зазором, либо поставлена цель получить шов с высокой стойкостью к разрыву и надлому, нужно использовать присадочную проволоку. Сечение этой проволоки определяется необходимой толщиной изделия и конкретно шва. В некоторых случаях применяется импульсная разновидность ТИГ сварки. Такой вариант подразумевает, что параметры тока меняются от предельных до минимальных за сравнительно короткое время. Для работы может применяться и постоянный, и переменный ток. Учитывают и вид, и толщину металлических заготовок. Обязательно необходимо разобраться с отличиями TIG от MMA.

Технология ТИГ находит применение в:

• кораблестроении;
• производстве автомобилей и летательных аппаратов;
• получении деталей различных станков и механизмов;
• изготовлении медицинской техники;
• производстве бытового и профессионального электроинструмента.

Эта методика позволяет успешно сваривать изделия из черного металла — чугуна и стали. Можно отлично приваривать, скажем, углеродистые и нержавеющие заготовки. Присадочный материал нет необходимости тщательно отбирать — подойдет практически любой вариант. Наряду с чистым вольфрамовым инструментом, могут использоваться и вольфрамсодержащие конструкции. Чугун приходится предварительно прогревать. Работа с легированными и содержащими много углерода сталями возможна, если они не будут испытывать сильных механических нагрузок, дополнительно требуется защищать металл от чрезмерного нагрева.

ТИГ сварка алюминия постоянным током за последние годы почти вышла из употребления. Сам по себе метод отличается повышенной себестоимостью. Потому его используют главным образом там, где предъявляются высокие требования к самим изделиям и их соединениям. Полноценная работа может быть выполнена лишь в условиях промышленного производства. В условиях частного дома или небольшой мастерской обычно возникают серьезные проблемы.

Методом TIG можно сравнительно неплохо варить и изделия из меди. Такой вариант позволяет получить весьма красивый шов. Обязательно следует учитывать жидкотекучесть медного расплава и повышенную теплопроводность этого металла. Сильный прогрев меди приводит к появлению тугоплавких компонентов, отличающихся повышенной хрупкостью. Создать вертикальные либо потолочные швы невозможно — все из-за той же особой текучести металла.

Для нормальной работы потребуются:

• инверторный аппарат, оснащенный переходником под газовую смесь, с европейским разъемом, с контролем выходных параметров;
• рукав евростандарта;
• шланги, по которым прокачивается газ из баллона;
• сами эти баллоны;
• газовые редукторы;
• калиброванные и юстированные манометры;
• специализированная горелка;
• присадки (проволока присадочного или специального сварочного типа, максимально близкая по составу к обрабатываемому материалу);
• чистый инертный газ (иногда — комбинация с углекислотой).

Особо важно правильно выбрать размеры присадочной проволоки и прутков. Принципы более или менее одинаковы:

• если детали в толщину имеют не более 3-5 мм, применяют присадки внешним сечением не ниже 1,2 и не выше 2 мм;
• самые тонкие заготовки обрабатывают с помощью проволок сечением 0,8-1 мм (это гарантированно исключит сквозные прожоги);
• обязательно следует учитывать и величину сварочного тока.

В числе комплектующих для ТИГ сварки важную роль играют используемые электроды. Величина электродных инструментов подбирается строго под силу используемого тока:

• при применении электричества не сильнее 50 А можно обойтись диаметром 0,1 см;
• электрод сечением 0,16 см позволяет успешно работать даже при электрической силе до 100 А;
• диаметр 0,32 мм гарантирует полноценную подачу до 300 А;
• а вот для работы с токами еще большей силы нужен электрод величиной 0,42 см.

Наряду с чисто вольфрамовыми электродными инструментами, в комплект оснащения современного сварщика обязательно входят торированные и лантанированные образцы. Стоит отметить, что одни электроды рассчитаны на постоянный ток, другие — на переменный, а третьи имеют универсальное применение. Этот момент обязательно отражается в маркировке. Сколько конкретно электродов потребуется, можно сказать только с учетом режима сварочных работ, диаметра прутков, типа тока и других необходимых показателей.

Цифрами обозначают диаметр, измеряемый в шестнадцатых долях английского дюйма. В переводе на метрические критерии это ровно 1,588 мм. Еще стоит учесть, что керамические сопла могут делаться не только в стандартном, но и в удлиненном виде. Чем крупнее диаметр, тем более толстый электрод окажется совместим. Это связано с необходимостью изолировать газом более крупный сварочный шов. Стоит также отметить, что при TIG сварке обязательно надо использовать перчатки для защиты рук. Часто их делают из козьей или коровьей кожи. Довольно широко распространен также спилок — то есть кожа, покрытая теплозащитным слоем. Некоторые спилковые перчатки оснащаются кевларовым покрытием и потому отличаются повышенным защитными качествами. Чистые кевларовые перчатки делаются на основе пара-амидного волокна, и такие изделия поставляют многие крупные изготовители. Что касается брезентовых рукавиц, то их применяют только для легких коротких работ.

Также сварщики обычно носят:

• сапоги либо ботинки специального образца;
• лицевые маски;
• балаклавы (шапки и другие подшлемники);
• фартуки;
• наколенники;
• нарукавники.

Ключевые режимы ТИГ таковы:

• подача постоянного тока разнообразной полярности;
• подача переменного тока высокой частоты с варьированием вольтамперных параметров (что обеспечивает щадящую работу с деталями);
• бесконтактное поступление тока высокого напряжения через осциллятор.

Задавать настройки на постоянный ток нужно, когда идет работа с магниевыми и алюминиевыми сплавами при обратной полярности. Такой способ позволяет гарантировать отменную прочность швов. Одновременно удается разрушать слишком плотную пленку на поверхности, препятствующую нормальному плавлению. Важным условием успеха является применение специализированных сварочных прутов, пододвигаемых в рабочую зону ручным способом.

Все прочие металлы и сплавы варят обычно постоянным электричеством с прямой поляризацией. Присадки и ампераж подбирают индивидуально. Переменная ТИГ сварка (импульсная методика) хороша тем, что заготовки не нагреваются чрезмерно. Ее обычно применяют при работе с тонкостенными изделиями. Что касается применяемого аргона, то может использоваться газ первой и наивысшей категорий чистоты. Для максимально сложных манипуляций аргон смешивают с гелием, а для не слишком ответственных работ — с углекислотой (что гораздо экономичнее).

Как уже говорилось, выполнять сварочные работы без перчаток, специальных масок и шлемов, другой спецодежды недопустимо. Но этого совершенно недостаточно. Требуется непременно проверять, насколько заземлены агрегаты, хорошо ли изолированы рукояти фиксаторов электродов. Также стоит обратить внимание на то, качественно ли прикреплен шланг, подающий аргон. Если предусматривается водяное охлаждение, крепление подающего воду шланга тоже имеет большую роль.

Дополнительно проверяют, исправен ли газовый редуктор, опломбированы ли манометры, сохранна ли нарезка накидных гаек. При использовании автоматических сварочных систем надо со стороны оператора крепить щиток со светофильтрующей частью. При сваривании алюминия, меди и некоторых их сплавов образуются токсичные газы и пары. Как следствие, нормально работать можно только при активной вытяжной вентиляции или при подкачке воздуха под сварочную маску.

Горячий алюминий может обжигать. Предотвратить это помогает применение формующих прокладок и движущихся шторок. Чтобы очищать присадочный алюминий едким натром, используют резиновые перчатки и специальные химические очки. Все провода должны быть изолированы, а электроприборы и точки их подключения — заземлены. Газовые линзы можно применять при самых разных условиях. Использование этих деталей может проводиться при строгом соблюдении инструкции и никак иначе!

Электрододержатели, не рассчитанные на повышенную механическую нагрузку (минимум 8000 зажимных циклов), применять нельзя. Перед началом работы следует проверять исправность и сухость спецодежды, рукавиц, прочей экипировки. В тесных местах обязательно ношение резиновых галош и таких же ковриков. Газовые баллоны хранят строго вертикально! Если замерз редуктор углекислотного баллона, его прогревают либо специальным приспособлением, либо насыщенной горячей водой ветошью, но не открытым огнем! Использование открытого пламени для воздействия на любые части любых газовых баллонов запрещено вовсе. Сварка в местах, где хранится мука, уголь, торф и другие пылящие вещества, производится только при наличии мощной вентиляции и с прямого разрешения пожарной охраны.

Если металл закрывает дерево или иной горючий материал, или если работа идет на деревянных лесах, надо принимать экстраординарные меры защиты. Но еще лучше будет убрать все опасные вещества из рабочей зоны, даже если для этого потребуются часы сложной подготовки. Дополнительно нужно следить за:

• транспортировкой тяжелых предметов;
• исправностью такелажных инструментов;
• пожароопасными и взрывоопасными парами;
• защитой трансформаторов, проводов и других частей от осадков;
• концентрацией токсичных веществ в рабочей зоне.

Главное, что важно усвоить для начинающих при сварке аргоном — правильный выбор режимов. Электроды точат так, чтобы риски размещались в параллельной плоскости по отношению к оси стержня. Кроме обработки наждачным кругом, придется полировать наконечник электродного инструмента. Угол заточки наращивают, если предстоит варить толстый металл. Приведем базовые основы, как правильно разжигать дугу. Есть три ключевых методики:

• прохождение иглы по металлу;
• точечное прикосновение (эта методика получила название Lift TIG);
• неконтактная инициация.

Первый вариант может вызвать много проблем. При его выборе электрод часто прилипает и начинает затупляться. Второй метод в основном как раз и используется дома — он характерен для сварочных аппаратов среднего ценового уровня. Третий подход самый комфортный для сварщика, но его применение возможно лишь на дорогой технике. Вести дугу нужно так, чтобы получить строго определенный результат.

Так, получить тонкие и прямые швы своими руками удастся, если разрыв от иглы до поверхности составит 0,3 см. Наращивая этот промежуток, расширяют тем самым сварочную ванну, однако, глубина оплавляемой зоны сокращается. Шов ведут от правого к левому углу, никаких колебаний не допускается. При работе с утолщенными пластинами требуется разделать кромки строго под 45 градусов. Заполняющий и накладываемый швы, в отличие от корневого, ведутся не ровно, а за счет поперечно-колебательных маневров. Вылет иглы на стыках составляет 0,5 см.

Нарушение сварочной технологии грозит появлением трещин. Это связано с чрезмерной силой тока, с неверным размещением швов, а также с плохим составом металла. Проблемные участки просто вырезают либо засверливают с концов. Наплыв свидетельствует, что основной металл слабо прогрели. Все наплывы срезают, но не ограничиваются этим, а выясняют, нет ли непровара в проблемном месте. Подрез (углубление в ненужном месте) концентрирует механическое напряжение. К тому же шов становится меньше по сечению. Обычно подрезы появляются при завышенных значениях тока. Для горизонтальных швов они гораздо более характерны, чем для вертикальных линий. В тонких местах наплавляют дополнительный металл, а затем его тщательно шлифуют.

О том, что такое TIG сварка, смотрите в следующем видео.