Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа

1. Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа

Для тех, кто интересуется сваркой и часто учувствует в обсуждениях различных видов сварочных технологий, не будет открытием, что к сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа относятся почтительно. Подобную репутацию сварка вольфрамовым электродом смогла заработать благодаря своей роли в истории сварного дела в качестве метода, который использовался при создании большинства известных самолетов. Хотя сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа впервые появилась в 1920 годы, она не использовалась широко, так как гелий, который использовался в качестве защитного газа, был очень дорогим. Атмосфера интенсивных исследовательских работ во время Второй мировой войны способствовала дальнейшему развитию данного вида сварки, так как самолеты становились все легче и легче, а сварка вольфрамовым электродом стала основным способом соединения таких цветных металлов, как алюминий и магний. Корпорация Linde (L-TEC в наше время) была первой компанией, которая начала использовать данную технологию. В наши дни количество компаний, занимающихся производством оборудования для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа, значительно возросло.

Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа считается узкоспециализированной по многим причинам. Прежде всего, понадобится большое количество тренировок и практики, чтобы овладеть технологией, к тому же, оборудование для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа всегда было достаточно дорогим, поэтому сварщик, который мог приобрести его и научиться им пользоваться, был очень востребован как специалист, особенно в области самолетостроения и производства гоночных автомобилей. На самом деле, являясь отраслью электродуговой сварки, сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа выполняется при помощи облегченной горелки, в которой используется вольфрамовый электрод для создания интенсивной, концентрированной дуги, при этом используется защитный инертный газ.

6.1. Процедура сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа считается наиболее точной, контролируемой и чистой технологией сварки. Дуга создается между рабочей поверхностью и центральным вольфрамовым электродом в горелке, а поток защитного газа выходит из сопла. Обратите внимание на пологий угол, под которым находится присадочный пруток по отношению к рабочей поверхности. Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа также является процессом, за которым проще всего наблюдать из-за отсутствия брызг и небольшого количества дыма.

6.2. Важность сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа действительно сложно переоценить, если речь идет о тонких или цветных металлах. На иллюстрации вы можете видеть, как рама велосипеда была сварена с использованием данной технологии из очень легкой тонкостенной хроммолибденовой трубы, которая обеспечивает прочность, при этом весит очень мало. По тем же причинам подобные сплавы и технологии используются при производстве гоночных автомобилей и самолетов.

Защитный газ поступает из горелки и распространяется вокруг электрода, удаляя воздух и, следовательно, кислород и азот, которые могут загрязнить шов, из зоны сварки. Хотя раньше при сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа использовался гелий, в наши дни получило распространение использование аргона. В привычном смысле этого слова, вольфрамовый электрод не расходуется, так как присадочный металл поставляется специальным присадочным прутком, как и в кислородно-ацетиленовой сварке. По многим параметрам сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа может считаться высокотехнологичной версией старой кислородно-ацетиленовой сварки.

Концентрация дуги при сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа является одной из сильных сторон данного вида сварки. Вы можете выполнять высокопрочные сварные швы на тонких, легковесных материалах, а также материалах с различным составом – в общем, вы можете варить практически все материалы с минимальной вероятностью деформации или разрушения основного металла. Во время сварки не образуются брызги или искры, при этом сварные швы получаются чистыми, именно поэтому данная технология используется в самолетостроении, а также при производстве медицинского оборудования из нержавеющей стали или алюминия, а также оборудования для пищевой промышленности. Шлак на поверхности шва отсутствует, а из-за небольшого количества дыма сварщик отлично видит рабочую поверхность и может постоянно следить за процессом, что позволяет создавать очень точные сварные швы.

Сварщик может намного точнее контролировать процесс, чем в других видах сварки. Существует бесконечное количество вариантов настройки силы тока, кроме настроек источника питания, сварщик также использует ногу, чтобы управлять педалью во время сварки. Мы попросили профессионального опытного сварщика выполнить несколько образцов сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа для иллюстраций в данной книге. Необходимо было сделать один хороший сварной шов и несколько неправильных. Даже если мы выбирали слишком высокую или слишком низкую силу тока, сварщик инстинктивно пытался выполнить качественный шов, регулируя скорость движения горелки и используя педаль. Он не мог заставить себя выполнить некачественный шов, и как только создавалась дуга, он старался создавать качественные сварные швы, даже если параметры для сварки были установлены неверно. Правильно манипулируя горелкой, сварщик может приваривать более тонкие материалы к более плотным, сталь к нержавеющей стали, сталь к чугуну, а также справляться с другими нестандартными ситуациями, при которых кажется, что сварщик творит чудеса.

6.3. Если сварной шов при сварке алюминия должен быть аккуратным и прочным одновременно, оптимальным вариантом является использование сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа. Сварной шов на данных отполированных деталях можно отшлифовать при помощи металлической щетки таким образом, что он будет выглядеть также, как и отполированные детали.

6.4. В отличие от электродуговой сварки или сварки металлическим электродом в среде инертного газа, сварщик может находиться очень близко от рабочей поверхности. Даже при сварке масляного поддона из литого алюминия количество дыма будет минимальным, а дуга будет не такой интенсивной.

6.5. Если необходимо выполнить точные сварные швы, особенно в труднодоступных местах, например на данном трубопроводе гоночного автомобиля из нержавеющей стали, сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа с большим количеством возможных настроек считается самым лучшим решением.

Когда мы находились в мастерской нашего друга, он использовал сварку вольфрамовым электродом в среде инертного газа для производства нескольких кронштейнов из алюминия, а также рам для сиденья мотоцикла, ремонтировал водяной насос автомобиля Lamborghini из алюминия, варил ящик для почты, а затем пришел оружейный мастер и принес курок и ствол антикварного карабина, который необходимо было отремонтировать. Было понятно, что все проекты, которые приносили в мастерскую, были достаточно сложными.

Мы обсудили большое количество видов сварки, при этом каждый из них имел свои достоинства и недостатки. Если говорить о сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа, недостатков у данного вида сварки крайне мало. Существует немного задач, с которыми данная технология не сможет справиться, однако стоит отметить, что для некоторых проектов другие виды сварки подходят больше с практической точки зрения, а не из-за более высокого качества или прочности сварного шва. Для крупных проектов, например сварка прицепа для автомобиля или больших металлических полок, сделанных из стальных труб, сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа будет слишком медленной, поэтому рекомендуется использовать электродуговую сварку или сварку металлическим электродом в среде инертного газа. При этом крупные проекты в самолетостроении или производстве гоночных автомобилей чаще всего выполняются при помощи сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа, так как в данном случае будут использоваться легированные хроммолибденовые трубы 4130 (смотрите иллюстрацию). Для работ на свежем воздухе также предпочтительнее использовать электродуговую сварку или сварку металлическим электродом с флюсовым покрытием в среде инертного газа, так как на них не влияют воздушные потоки.

Высокая стоимость и сложность агрегата для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа не позволяли использовать данный вид сварки в небольших мастерских до недавнего времени. Многие агрегаты для сварки металлическим электродом в среде инертного газа достаточно тяжелые, вес некоторых может достигать 364 кг, поэтому для их перемещения используется кран или подъемная транспортная платформа, при этом практически все профессиональные агрегаты оснащены водным охлаждением горелки, что предусматривает модификацию водопроводной системы в мастерской (смотрите иллюстрацию). Поэтому большие профессиональные агрегаты всегда были самыми дорогими из всех доступных в свободной продаже, что придавало им некоторый ореол таинственности, но не способствовало расширению сферы их эксплуатации. В последние несколько лет производители разработали агрегаты меньших размеров и веса, полупроводниковые агрегаты для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа, которые могли использоваться в небольших производственных мастерских, мастерских по изготовлению гоночных автомобилей и т.д. Большая часть данных агрегатов теперь оснащена воздушным охлаждением, при этом их стоимость снизилась примерно на 2/3 от первоначальной. Именно поэтому теперь их можно все чаще и чаще встретить в небольших сварочных мастерских. Существует одно важное отличие между использованием большого промышленного агрегата для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа и «бюджетными» вариантами, которые появились в наши дни в свободной продаже.

6.6. Если вы используете толстостенные трубы из низкоуглеродистой стали для производства рамы гоночного автомобиля, обычно осуществляется сварка металлическим электродом в среде инертного газа, так как это значительно ускоряет процесс. Однако раму из легковесного тонкостенного хроммолибденового сплава 4130 лучше варить вольфрамовым электродом в среде инертного газа. Конечно же, тщательное и аккуратное выполнение всех швов, в таком случае, потребует много времени и терпения.

6.7. Большинство агрегатов для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа представляют собой тяжелые и громоздкие источники питания, которые нуждаются в трехфазной входной мощности, а также специальных гидравлических соединениях, что делает их менее портативными, чем остальные агрегаты для электродуговой сварки. На иллюстрации изображен агрегат Miller Synchrowave 250 – популярный агрегат для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа, который используется во многих производственных мастерских и мастерских по изготовлению гоночных автомобилей.

Профессиональные агрегаты могут выполнять сварку целый день при любых настройках силы тока, при этом горелка или электронные блоки никогда не перегреваются, а небольшие агрегаты с воздушным охлаждением прекрасно подходят для всех видов работ, кроме выполнения длинных сварных швов и сварки крупных деталей из литого алюминия.