Устаткування для зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу

2. Обладнання

Основні компоненти агрегату для зварювання металевим електродом серед інертного газу включають джерело живлення, педаль управління, систему циркуляції води і пальник. Остання відрізняється від інших пальників в інших видах електродугового зварювання меншими розмірами та вагою, при цьому центральний вольфрамовий стрижень виступатиме як електрод для створення електричної дуги (дивіться ілюстрацію). Розглянемо докладніше пальник, на робочому краю пальника є керамічний екран, потім фланець, що фіксує вольфрамовий електрод, а також задня кришка (дивіться ілюстрацію). Пальник можна регулювати в залежності від виду робіт, які ви збираєтеся виконувати, тому існують вольфрамові електроди різних розмірів, газові чаші різної форми для виконання різних робіт, а також задні кришки різної довжини залежно від труднодоступності місця, на якому виконується зварювання. Наприклад, можна використовувати короткий вольфрамовий електрод і коротку задню кришку, щоб краще дістатися до вузького кута. Форма газової чаші може створювати хмару захисного газу різної форми та розміру над областю зварювання. Для великих зварювальних агрегатів існує велика кількість пальників різних розмірів з різними налаштуваннями сили струму, при цьому деякі моделі призначені спеціально для зварювання в важкодоступних місцях, наприклад, існує пальник, в якому вольфрамовий електрод і керамічне сопло виходять безпосередньо з рукоятки, а не під кутом, як у більшості пальників з електродугою.

Якщо йдеться про джерело живлення, вибір тут невеликий, як, наприклад, у разі зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу. Все-таки агрегати для зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу призначені для професійного використання, тому нові менш дорогі агрегати з повітряним охолодженням знаходяться з одного боку, а професійні агрегати - з іншого. Звичайно ж, зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу не призначене для використання в побутових умовах, хоча, звичайно ж, невеликі майстерні, навіть розташовані в гаражах, можуть використовувати дане обладнання, особливо якщо необхідно виконувати зварювання алюмінію, нержавіючої сталі або інших кольорових металів, при цьому шви повинні бути акуратними та високо. Наприклад, якщо ви власник невеликої майстерні для виготовлення затискачів для канатів або іншого обладнання для альпінізму, ви можете порівняти вартість агрегату для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу з вартістю послуг професійної зварювальної майстерні. Якщо обсяг робіт виправдовує покупку такого обладнання, то приступайте до вибору. Однак найрозумніше буде насамперед відвідати курси зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу та отримати сертифікат.

6.8. Пальник для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу дуже легкий, тому ви зможете зручно тримати його, при цьому він досить міцний. Замінювати доведеться тільки прутки, і, звичайно ж, іноді вольфрамові електроди.

6.9. На ілюстрації показані компоненти пальника для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу зверху донизу: задня кришка, цанга, корпус пальника, керамічний екран та сопло. При збиранні цанговий патрон вкручується в корпус пальника в нижній частині, сопло вкручується також у нижній частині, екран надягається зверху, потім вольфрамовий електрод встановлюється і фіксується за допомогою задньої кришки.

Вхідна потужність для агрегатів зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інертного газу починається з однофазного джерела живлення напругою 220 В, а великі професійні агрегати призначені для трифазних джерел живлення напругою 460 В. Сила струму в професійних агрегатах може варіюватися від 250 А до 300-00 розмірів є багатофункціональними, тому велика сила струму використовуватиметься лише в режимі електродугового варіння. Дуже рідко при зварюванні вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу використовується сила струму більше 300 А, якщо ви не збираєтеся варити щільні алюмінієві пластини або литі деталі. При зварюванні з силою струму 300 А і більше крихітні частинки вольфрамового електрода можуть потрапляти на зварний шов, що значно послабить з'єднання. Моделі, призначені для трифазних джерел живлення, дійсно призначені лише для використання у професійних майстернях.

Лише невелика кількість агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інертного газу можуть використовуватися в маленьких майстернях і працювати від джерел живлення потужністю 115 В. Наприклад агрегат Hobart Ultra-Weld 130, який є агрегатом для зварювання електродугового з режимом зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інерт. Його версія, що працює від напруги 115 В, має силу струму 75 А з робочим циклом 40%, а модель напругою 220 забезпечує 130 А при робочому циклі 60%. Пальник для зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу не йде в комплекті, до того ж товщина матеріалу, який можна варити вольфрамовим електродом, буде обмеженою. Ми вважаємо, що сфера використання зварювання вольфрамовим електродом незабаром розшириться, скоро можуть з'явитися більш функціональні невеликі агрегати напругою 115 і 220 В. Деякі агрегати для зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інертного газу працюють тільки на постійному струмі з метою зниження їх вартості, при цьому вони можуть використовуватися ілюстрацію).

У середньому ціновому діапазоні є кілька агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом силою струму 160-250 А, які теоретично можуть варити будь-які матеріали в умовах невеликої майстерні (дивіться ілюстрацію). Більшість цих агрегатів працюють від однофазних джерел живлення напругою 220 В, отже, ви легко зможете переробити проводку у вашій майстерні для їх використання. Однак майте на увазі, що агрегати силою струму 160 А можуть споживати 36 Вт вхідної потужності при максимальних налаштуваннях, а агрегати силою струму 250 А можуть споживати до 60 Вт.

6.10. Існує невелика кількість маленьких, портативніших, агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, як, наприклад, даний агрегат «PULSE-TIG» з силою струму 100 А компанії Daytona MIG. Цей агрегат працює тільки від джерела живлення постійного струму напругою 220 В, проте, кажуть, він підходить для зварювання сталі, нержавіючої сталі, хроммолібденового сплаву завтовшки до 5 мм.

6.11. Агрегати для зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інертного газу середнього розміру з силою струму від 160 до 250 А є досить портативними, як, наприклад, даний агрегат компанії Daytona MIG з силою струму 130 А, що працює від напруги 220 В. Дані агрегати пропонують такі опції, як зварювання. Агрегат, зображений на ілюстрації, оснащений технологією прямокутної хвилі, а також можливістю роботи на постійному та змінному струмі.

А це означає, що ваша побутова мережа напругою 220 В із силою струму 30 А не витримає такого навантаження. Вам дійсно знадобиться окремий ланцюг та корпус для агрегату з переривником ланцюга 50 А для невеликих та середніх агрегатів, або переривник 100 А для агрегатів великих розмірів. Агрегати середніх розмірів мають кілька особливих функцій таких, як похилий регулювання посилення (дивіться ілюстрацію). Це принцип, яким змінюється хвиля електричного струму під час зварювання. Уявіть хвилю струму як криву лінію, яка піднімається вгору і спускається вниз, перетинає базову лінію, потім знову піднімається вгору і опускається багато разів на секунду. Це синусоїдальна крива змінного струму. Агрегати для зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу можуть працювати як на постійному, так і на змінному струмі, при цьому змінний струм використовується для зварювання кольорових металів таких, як алюміній або магній. Одна половина хвилі змінного струму має пряму полярність, а друга – обернену. Пряма полярність сприяє підвищенню температури дуги, а половина хвилі зворотної полярності сприяє тому, що відбувається видалення оксидів із алюмінію під час зварювання. Тому пальник агрегату для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі захисного газу, що працює від змінного струму, постійно перемикається між циклом гарячої дуги та очищення, однак при низькій силі струму, в точці перемикання дуга може бути перервано. Більшість агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом оснащена спеціальним ланцюгом усередині, який генерує високочастотну електрику малої потужності, яка забезпечує безперервність процесу. Завдяки високочастотному регулюванню, дугу при зварюванні вольфрамовим електродом серед інертного газу досить легко створити, не торкаючись електродом до робочої поверхні, при цьому під час зварювання дуга буде більш стабільною. На багатьох агрегатах високочастотну систему можна відрегулювати на передній панелі, вибравши одне з положень: "початок дуги", "вимкнено" або "включено постійно". При зварюванні залізистих металів висока частота використовується в основному для початку дуги.

Похило регулювання посилення є опцією, завдяки якій зварювальник може відрегулювати параметри хвилі, щоб отримати оптимальну комбінацію проплавлення та чищення на алюмінії. Навіть чистий шматок алюмінію містить деякі оксиди в основному матеріалі, а похило регулювання посилення дозволяє виконати якісний зварний шов без вмісту оксидів. Більшість сучасних агрегатів для зварювання оснащені опцією прямокутної хвилі змінного струму. Традиційна синусоїдальна хвиля з високою частотою створює потужну радіоінтерференцію, а також деякі труднощі при зварюванні алюмінію (дивіться ілюстрацію). Нові зварювальні агрегати є напівпровідниковими, в яких хвиля складається з верхніх і нижніх прямокутників, а не півколів. Це означає, що висока частота буде потрібна не так часто, а електрод такої ж товщини можна використовувати при вищій силі струму. Можливо, обговорення електричних хвиль не надто цікавить зварювальника-аматора, проте, принаймні, ви зможете краще зрозуміти пояснення виробників з приводу зварювального обладнання. Достатньо сказати, що сучасна технологія прямокутної хвилі та напівпровідникова електроніка є бажаними опціями в агрегатах для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу.

Інша функція, про яку ви, можливо, чули - це подача захисного газу після припинення дуги. При виконанні зварного шва після закінчення рекомендується подати газ на край шва, коли він остигає, щоб уникнути попадання забруднень на зварний шов. На більш професійних агрегатах існує регульований таймер, який дозволяє подавати захисний газ протягом тривалого часу після того, як ви прибрали ногу з педалі і зупинили дугу. Не прибирайте пальник після того, як дуга припиниться, і захисний газ продовжуватиме надходити на зварний шов протягом зазначеного часу. Ця функція може стати в нагоді при зварюванні сталі, однак, в основному, її використовують для алюмінію, магнію і крихкої високоміцної сталі, наприклад 4130, які використовуються в літакобудуванні та виробництві гоночних автомобілів.

6.12. Чим більший розмір зварювального агрегату, тим більша сила струму та робочий цикл. На ілюстрації зображено агрегат TIG-Star 250, який працює від кількох однофазних джерел вхідної потужності з робочим циклом 60% при силі струму 200 А, а за силою струму 140 А робочий цикл становить 100%.

6.13. Стандартна синусоїдальна хвиля змінного струму проходить постійно змінюючи полярність, тому потужність на виході постійно змінюється. Нова технологія прямокутної хвилі дозволяє використовувати електроди при вищій силі струму та забезпечувати відмінний початок дуги та її стабільність, проте без радіоінтерференції традиційного високочастотного накладання. Прямокутна хвиля перетворює електрику набагато швидше, що забезпечує високу якість зварних швів на кольорових матеріалах.

Ця опція отримала назву подачі захисного газу після припинення дуги. Однак існує також подача води до пальника після припинення дуги, яка допомагає охолодити вольфрамовий електрод до температури, за якої він не окислюватиметься.

Більшість агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, призначених для використання в майстернях, оснащені водним охолодженням пальника, проте деякі з них можуть бути оснащені повітряним охолодженням, а система водяного охолодження виступатиме як опція (дивіться ілюстрацію).

Насправді обладнання для водяного охолодження пальника збільшує загальну вартість агрегату. У деяких майстернях система водяного охолодження складається із додаткового блоку, встановленого на основний агрегат. Цей блок містить від 4 до 20 л води, водяний насос, невеликий радіатор та вентилятор. Це, так би мовити, мініатюрна система охолодження двигуна. У майстернях, де може використовуватися досить висока сила струму або де виконуються довгі зварні шви, пальник можна приєднати до джерела проточної води, а нагріта вода повертатиметься назад у водопровідну систему. Дана система буде витрачати більше води, проте при цьому пальник буде охолоджуватися набагато ефективніше, ніж у системах водяного охолодження з рециркуляцією рідини (дивіться ілюстрацію).

Система захисного газу агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу відрізняється від системи, яка встановлюється в агрегатах для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу, про яку ми говорили у попередньому розділі, крім тих випадків, коли використовується гелій, аргон або суміш цих газів. У більшості агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу використовується балон із захисним газом якомога більшого об'єму, тому що про портативність цього виду зварювання турбуються мало (дивіться ілюстрацію). У майстернях, де займаються зварюванням вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, найчастіше агрегат встановлений біля робочого місця, тому немає необхідності в його переміщенні, хоча нові агрегати з повітряним охолодженням можна переміщати майстернею без особливих труднощів.

На відміну від балонів, які використовуються в киснево-ацетиленовому зварюванні, і більшості балонів зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу, в яких встановлюються подвійні покажчики, агрегати для зварювання вольфрамовим електродом оснащені одним круглим манометром на балоні та датчиком інтенсивності потоку. Датчик інтенсивності потоку захисного газу є вертикальною скляною трубкою зі шкалою і пофарбованою кулькою всередині. При подачі захисного газу та натисканні на педаль кулька буде переміщатися всередині трубки, вказуючи інтенсивність потоку захисного газу (дивіться ілюстрацію).

6.14. Менш дорогі агрегати для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу оснащені повітряним охолодженням, вони набувають все більшого поширення в майстернях, де раніше подібне обладнання вважалося надто дорогим. Даний агрегат Miller "Econo-TIG" використовується в майстерні з виготовлення гоночних автомобілів, він встановлений на саморобний візок, що забезпечує його портативність.

6.15. Сучасний стан розвитку агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу відображено в даному агрегаті Heli-arc 306 компанії L-TEC з силою струму 300 А. Даний напівпровідниковий агрегат з технологією прямокутної хвилі забезпечує високі технічні характеристики і міцність. До додаткових функцій можна віднести похилий регулювання посилення, управління балансом хвилі, напрямок потоку захисного газу після припинення дуги, а також точне налаштування потужності дуги.

6.16. Балони з аргоном є у вільному продажу у різних обсягах. Від об'єму балона залежить, чи агрегат буде портативним, а також можлива тривалість операції зварювання. На ілюстрації показані балони різного об'єму, починаючи зліва: 566 л, 1557 л, 2265 л, 3,539 л, 4360 л та 7022 л.

Професійні зварювальники віддають перевагу датчику потоку захисного газу, так як пофарбовану кульку можна побачити здалеку, тому не потрібно вставати і спеціально дивитися на неї, якщо ви хочете дізнатися інтенсивність потоку. Достатньо просто натиснути на педаль, потім ви побачите показання датчика.

Відповідна інтенсивність потоку повітря дуже важлива підтримки чистоти шва, щоб уникнути попадання забруднень. Для часто використовуваних видів сталі інтенсивність потоку захисного газу (аргону) повинна становити 226,5-283 л/год, за умови, що товщина матеріалу не перевищує 3 мм. Майте на увазі, що інтенсивність потоку захисного газу збільшуватиметься при збільшенні сили струму і товщини матеріалу, що зварюється. Для зварювання нержавіючої сталі інтенсивність потоку захисного газу повинна бути дещо вищою, ніж для зварювання звичайної сталі, проте, якщо ви варите алюміній, інтенсивність потоку захисного газу необхідно збільшити до 424,8-566,3 л/год, при цьому обмеження по товщині зварюваного матеріалу будуть такими ж, до того ж, можливо, знадобиться.

Звичайно ж, аргон є найчастіше використовуваним захисним газом для зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу, він може використовуватися практично з усіма металами (дивіться ілюстрацію). Чистий гелій використовується вкрай рідко, однак у промислових масштабах часто використовується суміш аргону та гелію, при цьому задіяні кращі хімічні характеристики одного та іншого газу. Аргон полегшує процес початку дуги, має очищувальну дію, а також дозволяє краще контролювати утворення зварювальних ванн, у той час як гелій допомагає збільшити температуру при варінні, забезпечує більш глибоке проплавлення металу і більш високу швидкість утворення зварного шва, наприклад, при зварюванні більш щільних матеріалів. Суміш аргону та гелію часто використовується для прискорення зварювання кольорових металів. Наявність гелію в суміші допомагає створювати більше тепла при зварюванні алюмінію, як сказав один зварювальник, «це щось на зразок турбокомпресора для автомобіля».