Зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу

1. Зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу

Для тих, хто цікавиться зварюванням і часто відчуває в обговореннях різних видів зварювальних технологій, не буде відкриттям, що до зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу ставляться шанобливо. Подібну репутацію зварювання вольфрамовим електродом змогло заробити завдяки своїй ролі в історії зварної справи як метод, який використовувався при створенні більшості відомих літаків. Хоча зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу вперше з'явилося в 1920 роки, воно не використовувалося широко, оскільки гелій, який використовувався як захисний газ, був дуже дорогим. Атмосфера інтенсивних досліджень під час Другої світової війни сприяла подальшому розвитку даного виду зварювання, тому що літаки ставали все легшими і легшими, а зварювання вольфрамовим електродом стало основним способом з'єднання таких кольорових металів, як алюміній і магній. Корпорація Linde (L-TEC у наш час) була першою компанією, яка почала використовувати цю технологію. У наші дні кількість компаній, що займаються виробництвом обладнання для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, значно зросла.

Зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу вважається вузькоспеціалізованим з багатьох причин. Насамперед знадобиться велика кількість тренувань і практики, щоб опанувати технологію, до того ж, обладнання для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу завжди було досить дорогим, тому зварювальник, який міг придбати його та навчитися ним користуватися, був дуже затребуваний як фахівець, особливо в галузі літакобудування та виробництва. Насправді, як галузь електродугового зварювання, зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу виконується за допомогою полегшеного пальника, в якому використовується вольфрамовий електрод для створення інтенсивної, концентрованої дуги, при цьому використовується захисний інертний газ.

6.1. Процедура зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу вважається найбільш точною, контрольованою і чистою технологією зварювання. Дуга створюється між робочою поверхнею та центральним вольфрамовим електродом у пальнику, а потік захисного газу виходить із сопла. Зверніть увагу на пологий кут, під яким знаходиться пруток присадки по відношенню до робочої поверхні. Зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу також є процесом, за яким найпростіше спостерігати через відсутність бризок та невеликої кількості диму.

6.2. Важливість зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу дійсно складно переоцінити, якщо йдеться про тонкі або кольорові метали. На ілюстрації ви можете бачити, як рама велосипеда була зварена з використанням даної технології з дуже легкої тонкостінної хроммолібденової труби, яка забезпечує міцність, при цьому важить дуже мало. З тих же причин подібні сплави та технології використовуються при виробництві гоночних автомобілів та літаків.

Захисний газ надходить з пальника і поширюється навколо електрода, видаляючи повітря і, отже, кисень та азот, які можуть забруднити шов, із зони зварювання. Хоча раніше при зварюванні вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу використовувався гелій, у наші дні набуло поширення використання аргону. У звичному значенні цього слова, вольфрамовий електрод не витрачається, тому що присадковий метал поставляється спеціальним присадним прутком, як і в киснево-ацетиленовому зварюванні. За багатьма параметрами зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу може вважатися високотехнологічною версією старого киснево-ацетиленового зварювання.

Концентрація дуги при зварюванні вольфрамовим електродом серед інертного газу є однією з сильних сторін даного виду зварювання. Ви можете виконувати високоміцні зварні шви на тонких, легковажних матеріалах, а також матеріалах з різним складом – загалом ви можете варити практично всі матеріали з мінімальною ймовірністю деформації або руйнування основного металу. Під час зварювання не утворюються бризки або іскри, при цьому зварні шви виходять чистими, саме тому ця технологія використовується в літакобудуванні, а також при виробництві медичного обладнання з нержавіючої сталі або алюмінію, а також обладнання для харчової промисловості. Шлак на поверхні шва відсутній, а через невелику кількість диму зварювальник відмінно бачить робочу поверхню і може постійно стежити за процесом, що дозволяє створювати дуже точні зварні шви.

Зварювальник може набагато точніше контролювати процес, ніж в інших видах зварювання. Існує безліч варіантів налаштування сили струму, крім налаштувань джерела живлення, зварювальник також використовує ногу, щоб керувати педаллю під час зварювання. Ми попросили професійного досвідченого зварювальника виконати кілька зразків зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу для ілюстрацій у цій книзі. Потрібно було зробити один гарний зварний шов та кілька неправильних. Навіть якщо ми вибирали надто високу чи надто низьку силу струму, зварювальник інстинктивно намагався виконати якісний шов, регулюючи швидкість руху пальника та використовуючи педаль. Він не міг змусити себе виконати неякісний шов, і як тільки створювалася дуга, він намагався створювати якісні зварні шви, навіть якщо параметри зварювання були встановлені неправильно. Правильно маніпулюючи пальником, зварювальник може приварювати більш тонкі матеріали до більш щільних, сталь до нержавіючої сталі, сталь до чавуну, а також справлятися з іншими нестандартними ситуаціями, за яких здається, що зварювальник творить дива.

6.3. Якщо зварний шов при зварюванні алюмінію має бути акуратним і міцним одночасно, оптимальним варіантом є використання зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу. Зварний шов на даних відполірованих деталях можна відшліфувати за допомогою металевої щітки таким чином, що він буде виглядати так само, як і деталі, що відполірують.

6.4. На відміну від електродугового зварювання або зварювання металевим електродом серед інертного газу, зварювальник може знаходитися дуже близько від робочої поверхні. Навіть при зварюванні масляного піддону з литого алюмінію кількість диму буде мінімальною, а дуга буде не такою інтенсивною.

6.5. Якщо необхідно виконати точні зварні шви, особливо у важкодоступних місцях, наприклад, на даному трубопроводі гоночного автомобіля з нержавіючої сталі, зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу з великою кількістю можливих налаштувань вважається найкращим рішенням.

Коли ми знаходилися в майстерні нашого друга, він використовував зварювання вольфрамовим електродом в середовищі інертного газу для виробництва декількох кронштейнів з алюмінію, а також рам для сидіння мотоцикла, ремонтував водяний насос автомобіля Lamborghini з алюмінію, варив ящик для пошти, а потім прийшов збройовий майстер було відремонтувати. Було зрозуміло, що всі проекти, які приносили до майстерні, були досить складними.

Ми обговорили велику кількість видів зварювання, при цьому кожен з них мав свої переваги та недоліки. Якщо говорити про зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу, недоліків у даного виду зварювання вкрай мало. Існує небагато завдань, з якими ця технологія не зможе впоратися, проте варто зазначити, що для деяких проектів інші види зварювання підходять більше з практичної точки зору, а не через вищу якість або міцність зварного шва. Для великих проектів, наприклад зварювання причепа для автомобіля або великих металевих полиць, зроблених із сталевих труб, зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу буде надто повільним, тому рекомендується використовувати електродугове зварювання або зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу. При цьому великі проекти в літакобудуванні або виробництві гоночних автомобілів найчастіше виконуються за допомогою зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, оскільки в даному випадку будуть використовуватися хромовані хроммолібденові труби 4130 (дивіться ілюстрацію). Для робіт на свіжому повітрі краще використовувати електродугове зварювання або зварювання металевим електродом з флюсовим покриттям в середовищі інертного газу, оскільки на них не впливають повітряні потоки.

Висока вартість і складність агрегату для зварювання вольфрамовим електродом серед інертного газу не дозволяли використовувати даний вид зварювання в невеликих майстернях до недавнього часу. Багато агрегатів для зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу досить важкі, вага деяких може досягати 364 кг, тому для їх переміщення використовується кран або підйомна транспортна платформа, при цьому практично всі професійні агрегати оснащені водним охолодженням пальника, що передбачає модифікацію водопровідної системи в майстерні. Тому великі професійні агрегати завжди були найдорожчими з усіх доступних у вільному продажу, що надавало їм деякого ореолу таємничості, але не сприяло розширенню сфери їх експлуатації. В останні кілька років виробники розробили агрегати менших розмірів та ваги, напівпровідникові агрегати для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, які могли використовуватись у невеликих виробничих майстернях, майстернях із виготовлення гоночних автомобілів тощо. Більшість цих агрегатів тепер оснащена повітряним охолодженням, при цьому їх вартість знизилася приблизно на 2/3 від початкової. Саме тому тепер їх можна все частіше зустрічати в невеликих зварювальних майстернях. Існує одна важлива відмінність між використанням великого промислового агрегату для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу та «бюджетними» варіантами, які з'явилися в наші дні у вільному продажу.

6.6. Якщо ви використовуєте товстостінні труби з низьковуглецевої сталі для виробництва рами гоночного автомобіля, зазвичай здійснюється зварювання металевим електродом у середовищі інертного газу, оскільки це значно прискорює процес. Однак раму з легковагого тонкостінного хроммолібденового сплаву 4130 краще варити вольфрамовим електродом серед інертного газу. Звичайно ж, ретельне та акуратне виконання всіх швів, у такому разі, вимагатиме багато часу та терпіння.

6.7. Більшість агрегатів для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу є важкими і громіздкими джерелами живлення, які потребують трифазної вхідної потужності, а також спеціальних гідравлічних з'єднаннях, що робить їх менш портативними, ніж інші агрегати для електродугового зварювання. На ілюстрації зображений агрегат Miller Synchrowave 250 – популярний агрегат для зварювання вольфрамовим електродом у середовищі інертного газу, який використовується у багатьох виробничих майстернях та майстернях з виготовлення гоночних автомобілів.

Професійні агрегати можуть виконувати зварювання цілий день за будь-яких налаштувань сили струму, при цьому пальник або електронні блоки ніколи не перегріваються, а невеликі агрегати з повітряним охолодженням чудово підходять для всіх видів робіт, крім виконання довгих зварних швів і зварювання великих деталей з литого алюмінію.