Зварювання алюмінію вольфрамовим електродом серед інертного газу

4. Зварювання алюмінію вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу

Можливо, це зварювання трохи складніше за зварювання сталі, проте виконання точних зварних швів при зварюванні алюмінію або магнію є основною причиною використання саме агрегату для зварювання вольфрамовим електродом, тому саме для цього варто навчитися.

Необхідно добре освітлюване приміщення для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, так як дуга не така яскрава, як при використанні інших видів зварювання, а при зварюванні алюмінію дійсно необхідно стежити за утворенням зварювальної ванни. Встановіть режим високочастотного змінного струму на агрегаті, при цьому висока частота повинна бути постійно включена, або використовуйте опцію прямокутної хвилі, якщо є в наявності, потім відрегулюйте таймер потоку захисного газу після припинення дуги для електродів діаметром 3 мм. Використовуйте чистий вольфрамовий електрод, заточивши наконечник для зварювання алюмінію, а потім відрегулюйте інтенсивність потоку захисного газу 481-566 л/год. Встановіть алюмінієву пластину завтовшки 3 мм, попередньо ретельно очистивши її на зварювальний стіл. Алюміній при взаємодії з повітрям дисперсійно зміцнюється, тому на поверхні постійно утворюватимуться оксиди алюмінію, подібні оксиди не завжди будуть помітні. Зварювані деталі необхідно ретельно очистити перед зварюванням, щоб забезпечити чистоту поверхні. Не використовуйте хімічні засоби для чищення під час підготовки алюмінію до зварювання, крім тих засобів, які вам можуть порекомендувати у спеціалізованому магазині з продажу зварювального обладнання. Побутові або автомобільні засоби для чищення можуть містити хімічні сполуки, які випаровуються під час зварювання, створюючи небезпечні отруйні пари, що може призвести до серйозних отруєнь. Використовуйте щітку з нержавіючої сталі (а не спресовану сталеву стружку) і в жодному разі не використовуйте металеву щітку для чищення сталі. Так як у більшості випадків наждаковий папір виготовлений з оксиду алюмінію, а саме цей матеріал необхідно видалити з поверхні деталей, що зварюються, не використовуйте наждачний папір для попереднього очищення.

Використовуйте пруток з алюмінію, при цьому перед зварюванням прітки також необхідно очистити за допомогою спирту. Алюмінієва деталь повинна добре заземлюватись на зварювальному столі. Якщо пластина надто легка, покладіть зверху важкий брусок, щоб деталь стикалася із заземленим столом, або приєднайте робочий висновок безпосередньо до деталі, що зварюється. В іншому випадку, на зворотному боці деталі ви виявите сліди пропалу електродом від періодичного зіткнення зі столом. Виконайте зварний шов на алюмінієвій деталі, а потім негайно зупиніть дугу. Перевірте зварний шов і швидше за все ви помітите невелику западину в кінці шва. Щоб уникнути цього, наприкінці кожного зварного шва не припиняйте дугу несподівано, краще робити це поступово, переміщаючись до краю зварювальної ванни.

Намагайтеся підтримувати ширину зварювальної ванни приблизно 10 мм. Якщо ви переміщатимете грілку занадто швидко, зварювальна ванна буде вже, і навпаки. Ви не помітите змін у зовнішньому вигляді алюмінію, як при зварюванні сталі. Єдиною ознакою того, що область металу розплавилася, є те, що на відповідній ділянці метал стане блискучим. При створенні серії зварювальних швів, необхідно стежити за цим, оскільки алюміній плавиться при температурі 676,7 ° С (температура набагато нижча, ніж необхідно для плавлення сталі), тому ви можете легко перегріти метал, якщо дуга буде надто інтенсивною. При зварюванні сталі ви зможете визначити стан і температуру, до якої прогріється матеріал, зміни кольору. За кольором можна легко визначити, коли матеріал починає плавитися, а коли він вже остигає. При зварюванні алюмінію такої переваги у вас не буде, тому під час тренувань ви, швидше за все, проплавите наскрізь велику кількість пробних проектів, перш ніж навчитеся правильно визначати температуру (дивіться ілюстрацію).

Після того, як ви виконали зварний шов, і він охолонув, шов буде акуратним і блискучим, як і оригінальна деталь, проте по краях шва з обох боків будуть видні тьмяні області, це оксиди алюмінію, які випарувалися під час виконання зварного шва. Якщо алюмінієва пластина, яку ви варили, не була очищена належним чином, ви побачите чорні цятки, відкладення гару, а також широку тьмяну область з обох боків зварного шва – все це вказує на надто високий вміст оксидів алюмінію на поверхні деталі. Перевірте уважно зварний шов, він має бути рівномірним, чистим та акуратним, перевірте також зворотний бік зварного шва, щоб переконатися у достатній глибині проплавлення матеріалу.

6.33. При навчанні зварюванню алюмінію вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, кут нахилу пальника має бути таким, щоб ви могли чітко бачити процес утворення зварювальної ванни, а саме момент, коли розплавлена ​​область стане блискучою. Необхідно чітко дозовану кількість тепла, щоб розплавити алюміній, інакше він почне випаровуватися.

При зварюванні алюмінію вольфрамовим електродом серед інертного газу товщиною понад 3 мм, рекомендується попередньо прогрівати алюміній до температури 176,7 °С перед зварюванням (дивіться ілюстрацію). Це також особливо важливо при зварюванні деталей з литого алюмінію, наприклад, при ремонті головок блоку циліндрів, водяних насосів, блоків циліндрів з алюмінію, картерів та інших литих деталей. Якщо лита деталь не буде попередньо прогріта перед зварюванням, швидше за все він пізніше потріскається, так як поверхня, що зварюється, буде спочатку розширюватися, а потім стискатися більшою мірою, ніж решта поверхні деталі. Деталі з литого алюмінію поглинають велику кількість тепла, тому зварювання буде набагато простіше виконати, якщо деталь буде попередньо прогріта, отже, потрібно менше тепла, щоб розплавити її (дивіться ілюстрацію). Попередній прогрів автомобільних литих деталей також допомагає знежирити поверхню, що зварюється, хоча не варто забувати, що всі деталі необхідно ретельно очищати перед зварюванням. Навіть після очищення та виконання V-подібного зрізу не всі забруднення можуть бути видалені з поверхні литої деталі.

В ідеалі, всі деталі з литого алюмінію необхідно прогріти до певної температури в печі, проте деякі деталі можуть бути занадто великими. Як альтернативний варіант можете використовувати термічні індикатори, які можна придбати у спеціалізованому магазині. Використовуйте індикатори 176,7 ° С на різних сферах деталі. Прогрійте деталь за допомогою агрегату для киснево-ацетиленового зварювання, встановивши пальник Меккера, доки індикатори не почнуть плавитися (дивіться ілюстрацію).

Зварювання нержавіючої сталі вольфрамовим електродом серед інертного газу дуже схожа на процес варіння низьковуглецевої сталі. Єдиною відмінністю буде вміст у нержавіючій сталі хрому та нікелю, тому і її вартість буде вищою. Деякі характеристики також відрізнятимуться, наприклад, зварний шов остигатиметься повільніше, ніж при зварюванні сталі, оскільки теплопровідність нержавіючої сталі вдвічі менша. Як тільки нержавіюча сталь прогріється, вона розширюватиметься на 50% більше, ніж низьковуглецева сталь, саме тому ви можете зіткнутися з проблемою деформації при зварюванні більш тонких матеріалів, якщо деталі не з'єднані затискачами під час зварювання. При використанні зварювання в промислових масштабах затискачі можуть бути виготовлені з міді, тому що її теплопровідність допомагає швидше нагріти нержавіючу сталь до потрібної температури.

Якщо говорити про налаштування, нержавіючу сталь можна варити за допомогою агрегату для зварювання вольфрамовим електродом, при цьому інтенсивність потоку захисного газу (аргону) повинна бути вищою, ніж для зварювання сталі, наприклад, 311,5-368 л/год при товщині матеріалу 6,35 мм.

6.34. При зварюванні матеріалів із щільного або литого алюмінію, наприклад цієї поштової скриньки, краї деталей, що зварюються, необхідно ретельно очистити і зняти з них фаску перед зварюванням.

6.35. Пальник Меккера, встановлений на агрегат для киснево-ацетиленового зварювання, є найпростішим пристосуванням для попереднього підігріву перед зварюванням вольфрамовим електродом серед інертного газу. Щоб уникнути деформації литих головок блоку циліндрів, колекторів та блоків циліндрів, використовуйте теплові індикатори.

6.36. Зварювальник використовує агрегат для зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інертного газу для з'єднання попередньо прогрітих деталей поштової скриньки, при цьому використовується зварювальний стенд, що обертається. У нижній частині встановлено диск, який можна обертати ногою, не перериваючи процес зварювання, особливо це зручно під час виконання кругових швів.

Встановіть режим постійного струму прямої полярності, як і при зварюванні сталі, при цьому висока частота повинна використовуватися тільки для створення дуги, якщо тільки деталь не надто тонка, в такому випадку краще змінний струм високої частоти, оскільки ці налаштування допомагають уникнути проплавлення матеріалу наскрізь. При використанні постійного струму прямої полярності, оптимальним вибором будуть 2% торовані вольфрамові електроди, а чисті вольфрамові електроди чудово підходять для режиму високочастотного змінного струму при зварюванні тонких матеріалів. Звичайно ж, прутки присадки повинні бути виготовлені з нержавіючої сталі. Виконайте серію пробних швів, доки у вас не почнуть виходити акуратні зварні шви. Утворення зварювальної ванни та процес занурення присадного прутка дещо відрізнятимуться від технології зварювання низьковуглецевої сталі.

У промислових масштабах важливі зварні шви на матеріалах з нержавіючої сталі найчастіше виконуються із застосуванням захисних засобів зі зворотного боку шва, що унеможливлюють доступ повітря до області зварювання. Звичайно, захисний газ на лицьовій стороні зварного шва забезпечує чистоту шва, проте на звороті можуть з'явитися забруднення. Короби спеціальної форми або захисні екрани встановлюються зі зворотного боку зварного шва, потім з одного боку в ємність, що утворилася, подається захисний газ, а з іншого боку встановлюється трубка для його відведення, отже, захисний газ не потрапляє на зварювальника. Таким чином, все повітря буде видалено зі зворотного боку поверхні, що зварюється, запобігаючи ймовірності кристалізації розплавленої нержавіючої сталі. Дана техніка також використовується для захисту зворотного боку титанових деталей при зварюванні вольфрамовим електродом серед інертного газу. При зварюванні важливих труб, коли неможливо дістатися всередину, кожен край труби закривають захисною стрічкою, попередньо заповнивши внутрішню частину захисним газом. Такий прийом особливо часто використовується, наприклад, при зварюванні труб із нержавіючої сталі, призначених для транспортування медичних інгредієнтів та інших речовин, які необхідно захистити від забруднень та окислення.

Хоча, швидше за все, в побутових умовах ви не зіткнетеся з іншими матеріалами, існує велика кількість інших спеціальних сплавів і металів, що рідко використовуються, які застосовуються в спеціалізованих галузях промисловості, в яких зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інертного газу є першим і єдиним способом з'єднання. Наприклад, у харчовій промисловості, а також при виготовленні бляшанок існує велика кількість продуктів, що транспортуються через труби. Крім нержавіючої сталі, в даному випадку також часто може використовуватися нікель, оскільки він стійкий до дії кислот та лугів. З тих же причин він широко використовується у хімічній промисловості. Однак труби з нікелевого сплаву, які використовуються в подібних випадках, не передбачають наявності шлаку, який утворюється при зварюванні металевим електродом у середовищі інертного газу або при електродуговому зварюванні. У такому разі, при тривалому впливі агресивних хімічних сполук під дією високої температури, зварний шов стане слабкою точкою, отже, він постійно послаблюватиметься, що призведе, зрештою, до його руйнування. Саме тому нікелеві деталі необхідно ретельно очищати перед зварюванням без використання хімічних засобів для чищення, в іншому випадку це може стати причиною утворення нальоту чорного оксиду нікелю.

6.37. Що потрібно зварювальнику, ніхто не знає краще, ніж він сам. На ілюстрації зображено пристрій для автоматичного подавання прутка в зварний шов завтовшки від 0,5 мм до 2,4 мм, при цьому ваша рука залишається в зручному положенні. За допомогою великого пальця на коліщатку, ви зможете встановити швидкість подачі присадного прутка.

6.38. На практиці, ви можете тримати цей пристрій як у правій, так і в лівій руці, при цьому ви завжди зможе завантажити новий пруток присадки однією рукою. Ви зможете легко керувати коліщатком навіть у захисних рукавичках.

Для таких металів, як нікель, мідь, титан та інші, зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу є найбільш підходящим методом, особливо при виконанні важливих швів. Так як при зварюванні вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу не використовується флюс, до складу зварного шва не входитиме шлак. У промислових масштабах широко використовується дрібнозерниста структура зварного шва. Як захисний газ при зварюванні нікелю найчастіше використовується гелій, так як температура дуги в такому випадку буде вищою, що дозволяє збільшити швидкість зварювання, при цьому інтенсивність потоку захисного газу може становити від 226,5 л/год до 849,5 л/год, залежно від товщини матеріалів. Зазвичай використовується постійний струм прямої полярності (крім зварювання тонких матеріалів, коли краще використовувати високочастотний змінний струм, щоб запобігти наскрізному прогоранню матеріалів), при цьому висока частота буде використовуватися тільки для початку дуги з використанням вольфрамових електродів. Присадні прутки мають бути виготовлені з нікелю або нікелевих сплавів. Окислення можна звести до мінімуму, для цього необхідно тримати пруток присадки під пологим кутом по відношенню до робочої поверхні, при цьому наконечник прутка повинен знаходитися в середовищі інертного газу.

В окремих випадках зварювання вольфрамовим електродом можна використовувати для ремонту чавунних деталей. У спеціалізованому магазині можна придбати спеціальні прутки з простого або сірого чавуну, які підходять як для газового зварювання, так і для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, хоча при цьому необхідно також попередньо прогрівати деталі.

За великим рахунком, зварювання вольфрамовим електродом продовжує залишатися технологією, що найчастіше використовується тільки в промислових масштабах або в професійних майстернях через високу вартість обладнання та тривалий процес навчання, проте не розглядайте цей вид зварювання як щось незбагненне. Якщо у вас є знайомі в майстерні, де використовується подібне обладнання, попросіть їх потренуватися кілька годин з цим обладнанням, при цьому ви зможете спостерігати за процесом і зрозуміти основні принципи роботи. Ви можете виконати кілька пробних швів. Можливо, хороша візуально-моторна координація дозволить вам досить швидко опанувати цю непросту майстерність.

6.39. Зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу найбільш корисна в подібних ситуаціях, наприклад, при ремонті підвіски гоночного автомобіля, де необхідно з'єднати хроммолібденову пластину і трубу, при цьому контролюючи процес виділення тепла. При наскрізному проплавленні деталей всю деталь доведеться замінити.

6.40. Акуратні точні зварні шви на системі випуску відпрацьованих газів даного гоночного автомобіля є чудовим прикладом якісної професійної роботи зварювальника, що використовує агрегат для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу.