Технология сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа в действии

3. Технология в действии

В принципе, сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа очень похожа на кислородно-ацетиленовую сварку, поэтому, если вы уже научились управляться с кислородно-ацетиленовой горелкой, обучиться сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа будет намного проще.

6.17. Датчики интенсивности потока защитного газа для баллонов с аргоном обычно используются вместо двойных указателей. Внутри стеклянной трубки расположен окрашенный шарик, который перемещается по шкале, указывая изменение интенсивности потока воздуха, при этом сварщик может наблюдать за изменениями, не отходя от рабочего места.

6.18. В качестве защитного газа аргон является универсальным практически для всех проектов сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа, значительно упрощая хранение баллонов. Часто один большой баллон, установленный на тележку со сварочным агрегатом вполне может удовлетворить нужды небольшой мастерской.

Конечно же, процесс обучения не будет простым, однако тем значительнее будет результат. Как и в газовой сварке, оператор использует обе руки, в одной руке находится горелка, в другой – присадочный пруток, при этом их необходимо перемещать по сварному шву равномерно с одинаковой скоростью (смотрите иллюстрацию). К тому же, сварщик должен управлять силой тока при помощи педали или переключателя (который чаще всего закреплен на корпусе горелки), расположенных удаленно от сварочного агрегата (смотрите иллюстрацию). Использование дистанционного управления является одним из преимуществ агрегатов для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа, так как позволяет сварщику создавать дугу, изменять силу тока сварки во время процесса, а также прервать дугу, не перемещая горелку. Возможность изменять силу тока во время выполнения сварного шва делает сварку вольфрамовым электродом в среде инертного газа универсальной, особенно, если необходимо соединить материалы различной толщины или химического состава. Точно дозированное количество тепла можно направить на каждую сторону стыка, это также делает сварку вольфрамовым электродом оптимальным решением для выполнения соединений в любом положении.

Агрегаты для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа генерируют либо высокочастотный переменный ток, либо постоянный ток высокой частоты только для создания дуги (смотрите иллюстрацию). Большая часть агрегатов для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа оснащены элементами управления на передней панели, которые позволяют переключать режимы электрического тока, а также выбирать необходимую силу тока и регулировать ток высокой частоты и подачу защитного газа после окончания дуги (смотрите иллюстрацию).

6.19. Обязательно примите удобное положение тела и удобно расположите руку, которая держит горелку, так как это поможет вам создавать прочные и прямые швы при помощи сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа. Потренируйтесь выполнять сварной шов, не создавая дугу, чтобы выбрать удобное положение рук. Обратите внимание на пологий угол расположения присадочного прутка в левой руке сварщика.

6.20. На иллюстрации вы можете видеть агрегат для сварки прошлых лет. Современные агрегаты примерно в два раза меньше. Блок для водяного охлаждения горелки в данном случае установлен в верхней части, а слева установлена полка с различными сварочными прутками. На иллюстрации также показана педаль управления силой тока.

6.21. Передняя панель управления типична для большинства агрегатов для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа с элементами управления силой тока, возможностью выбора вида электрического тока, с элементами управления высокими частотами и временем подачи защитного газа после окончания электрической дуги.

Переменный ток используется при сварке цветных металлов и обычно является высокочастотным в течение всего процесса сварки, кроме новейших агрегатов, оснащенных технологией прямоугольной волны, которые не требуют постоянной высокой частоты. Постоянный ток может иметь обратную или прямую полярность. Прямая полярность используется для сварки стали, нержавеющей стали, серебра, медно-кремнистого сплава, латунных сплавов, чугуна, титана и раскисленной меди, при этом переменный ток используется для сварки алюминия и магния.

Настройте ваш агрегат на режим постоянного тока обратной полярности, установите режим высокой частоты только для создания дуги, затем подберите силу тока, подходящую для металла, который вы собираетесь варить. Опытные сварщики обычно используют рычаг с тремя положениями силы тока в качестве грубой настройки, затем более точно настраивают силу тока при помощи дополнительного регулятора (смотрите иллюстрацию). Часто сварщики настраивают силу тока только при помощи педали. Таким образом, если во время сварки необходимо слегка увеличить температуру, сварщик просто сильнее выжимает педаль. Какой бы предел вы ни установили при помощи регулятора, именно таким будет предел на педали (смотрите иллюстрацию).

На агрегате для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа должна быть приведена таблица соответствия размеров вольфрамового электрода, силы тока и толщины материала. Скорее всего, вы будете использовать вольфрамовые электроды диаметром 1,6 мм, 2,4 мм или 3 мм практически для всех проектов. Существует два основных вида вольфрамовых электродов: электроды из чистого или тарированного вольфрама. Электроды из чистого вольфрама могут использоваться в любых условиях с любыми материалами, однако они предназначены для агрегатов переменного тока, в то время как тарированный вольфрамовый электрод используется с агрегатами постоянного тока, так как обеспечивает более легкое создание дуги и более глубокое проплавление.

Вольфрамовые электроды достаточно дорогие, однако вы можете продлить их срок эксплуатации (смотрите иллюстрацию). Острый наконечник электрода очень важен для легкого начала дуги и глубокого проплавления металла, поэтому сварщики всегда держат под рукой запас острых вольфрамовых электродов, которые можно легко установить в горелку (смотрите иллюстрацию). Большинство сварщиков затачивают оба края вольфрамового электрода, поэтому они могут легко снять заднюю крышку и перевернуть электрод острым наконечником вниз. Хорошие сварщики могут сделать это за считанные секунды.

6.22. Данный переключатель с левой стороны с тремя положениями позволяет регулировать высокие частоты, с правой стороны установлен таймер потока защитного газа после окончания дуги, который можно устанавливать в зависимости от размера вольфрамового электрода. Чем больше вольфрамовый электрод, тем больше времени ему необходимо, чтобы остыть.

6.23. Рычаг с левой стороны на агрегате Miller TIG устанавливает полярность, а рычаг справа регулирует силу тока: нижнее положение соответствует 10-55 А, среднее положение соответствует 40-190 А, а максимальное – силе тока от 125 до 310 А. В каждом диапазоне есть регулятор точной настройки, который устанавливает верхний предел для педали.

6.24. Данная педаль является последним элементом управления, который использует сварщик для регулировки силы тока во время сварки металлическим электродом в среде инертного газа. Пока вы не наберетесь опыта, рекомендуется выбирать более высокую силу тока, чем необходимо, при этом вы будете знать, что педаль можно выжимать до упора. Если вы занимаетесь сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа, поначалу будет сложно определить, до какой степени можно выжимать педаль, особенно если регулятор установлен в положение максимальных настроек.

Чтобы заострить вольфрамовый электрод, обычно используется пескоструйный или шлифовальный аппарат, специально предназначенный для этих целей (смотрите иллюстрацию). Шлифовальный аппарат, который используется для шлифовки стали или алюминия, может стать причиной загрязнения вольфрамового электрода. При заточке вольфрамового электрода необходимо направлять шлифовальный станок от наконечника к основной части электрода по длине электрода. Поперечная заточка электрода может стать причиной образования отметок на наконечнике, и, как следствие, привести к его разрушению. При сварке алюминия наконечники электродов необходимо заточить таким образом, чтобы они были чистыми, однако наконечник должен быть притуплен, в отличие от электродов, использующихся при сварке стали (смотрите иллюстрацию). Теоретически, необходимо иметь отдельные керамические чаши для сварки алюминия, однако многие сварщики используют одну чашу для сварки алюминия и стали вольфрамовым электродом в среде инертного газа. Во время установки вольфрамового электрода в горелку, прижмите его к твердой поверхности (выключив сварочный агрегат), чтобы определить, будет ли электрод вдвигаться. В таком случае вольфрамовый электрод не закреплен должным образом (смотрите иллюстрацию).

Иногда вольфрамовый электрод может соприкасаться со сварочной ванной, что нежелательно, однако это может произойти с каждым. В таком случае отпустите педаль, чтобы прервать дугу и подержите вольфрамовый электрод некоторое время в защитном газе, пока он не остынет. Вы не сможете продолжать сварку данным электродом, если он соприкоснулся с присадочным прутком или сварочной ванной, так как он будет загрязнен, при этом дуга будет прерывистой.

6.25. Вы сможете использовать электроды, пока они не станут слишком короткими, чтобы устанавливаться в горелку. Более короткие электроды можно заточить, не опасаясь обжечь пальцы, просто необходимо использовать специальный держатель.

6.26. Запасные заточенные электроды необходимо всегда держать под рукой. На иллюстрации изображен небольшой отсек для хранения запасных вольфрамовых электродов, а также запасных деталей для горелки, сопел и цанг различного размера. Данный отсек крепится на магнитах, что делает его очень удобным.

6.27. Важно затачивать электроды в продольном направлении, при заточке электродов поперек, могут остаться радиальные бороздки, что может стать причиной их разрушения. Необходимо затачивать вольфрамовые электроды для сварки стали как карандаши и как мел для сварки алюминия.

6.28. Вольфрамовый электрод, изображенный в нижней части иллюстрации, был заточен для сварки стали, а вольфрамовый электрод, изображенный в верхней части иллюстрации, заточен для сварки алюминия, с шарообразным наконечником. Теоретически, шарообразный наконечник можно создать, ударив вольфрамовым электродом по медной поверхности и создав дугу перед тем, как начинать сварку алюминия, затем за несколько секунд сварки алюминия тупой наконечник вольфрамового электрода примет шарообразную форму.

6.29. Заточенный электрод устанавливается в корпус горелки, как только наконечник будет выступать на соответствующее расстояние из горелки, необходимо закрепить заднюю крышку, чтобы зафиксировать вольфрамовый электрод на месте.

Потемневшую и покрытую раковинами поверхность вольфрамового электрода необходимо будет удалить при помощи щипцов, затем наконечник вольфрамового электрода придется еще раз заточить. Хотя электроды и не расходуются слишком быстро, они все равно будут становиться короче, следовательно, однажды они станут слишком короткими, чтобы устанавливать их должным образом в горелку. При сварке в труднодоступных местах вы может использовать короткую заднюю крышку с небольшим вольфрамовым электродом, однако использование длинной крышки поможет предотвратить контакт с заостренным наконечником электрода (если вы заточили оба края). Длинная задняя крышка может закрыть полностью даже новый электрод.

Включите подачу защитного газа и установите интенсивность потока 283,2 л/ч, подсоедините рабочий вывод к пластине и выполните несколько пробных швов. Вольфрамовый электрод должен быть установлен таким образом, чтобы он выступал из керамической чаши примерно на 3-5 мм (смотрите иллюстрацию). Вольфрамовый электрод ни при каких обстоятельствах не должен соприкасаться с рабочей поверхностью. Как только вы поднесете электрод на расстояние 3 мм от рабочей поверхности и нажмете на педаль, создастся электрическая дуга, а вольфрамовый электрод начнет светиться красно-оранжевым цветом. Перемещая вольфрамовый электрод по небольшому кругу на одном месте, горелку необходимо держать перпендикулярно к рабочей поверхности, нажать на педаль посильнее, чтобы увеличить силу тока. Когда сварочная ванна станет яркой и жидкой, перемещайте горелку по линии шва медленно и равномерно. Теперь горелку необходимо наклонить под углом 75° назад, чтобы продолжать выполнение шва. Если вам необходимо по какой-либо причине остановить процесс, просто уберите ногу с педали, чтобы прервать дугу, однако не перемещайте горелку, чтобы охладить сварной шов и электрод потоком защитного газа.

При добавлении присадочного прутка к любым материалам, кроме тонкого листового металла, переместите электрод в заднюю часть сварочной ванны и погрузите присадочный пруток в передней части ванны. Затем снова переместите горелку вперед, создавая новую сварочную ванну, сместите горелку назад, добавьте присадочный пруток и так далее. Вам все это может показаться слишком сложным, однако, на самом деле, эта технология очень похожа на кислородно-ацетиленовую сварку, к тому же ваши движения будут доведены до автоматизма после некоторого времени практики. Присадочный пруток не должен соприкасаться с электродом, к тому же его необходимо держать около переднего края шва, чтобы он не охлаждался в промежуток времени между погружениями. Когда вы поднесете присадочный пруток к переднему краю сварочной ванны, капля расплавленного металла попадет в нее и смешается с основным металлом, как только вы приблизите к нему горелку. Обычно присадочный пруток перемещается в одном направлении с горелкой, при этом его необходимо держать под пологим углом по отношению к рабочей поверхности.

6.30. Хотя вы можете увеличить интенсивность потока защитного газа и выдвинуть наконечник вольфрамового электрода, чтобы выполнить сварной шов в труднодоступном месте, при нормальных условиях наконечник электрода должен выступать на 3-5 мм из сопла горелки.

6.31. Вы будете выполнять большое количество тренировочных сварных швов, обучаясь сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа. На иллюстрации показаны примеры пробных сварных швов, начиная с левой стороны: А – шов ,выполненный при слишком низких настройках силы тока, поэтому шов слишком высокий, шов В выглядит правильно, шов С – выбрана слишком большая сила тока, хотя шов выглядит неплохо, а шов D – температура слишком высокая, поэтому сварной шов слишком широкий и впалый.

6.32. На данной иллюстрации показана обратная сторона этих образцов. Обратите внимание, что на шве А обесцвечивание незначительное, шов В выполнен близко к идеалу, однако с незначительным сквозным проплавлением металла, шов С слишком горячий, со значительным сквозным проплавлением, а шов D настолько горячий, что большая часть находится на обратной стороне пластины.

Скорость перемещения горелки зависит от толщины материала, с которым вы работаете, силы тока, а также необходимой высоты и ширины сварного шва. Если сила тока слишком низкая, а вы перемещаете горелку слишком быстро, шов будет слишком высоким, и даже если он будет выглядеть гладким и однородным, он не пройдет проверку при сгибании, так как проплавление металла будет недостаточно глубоким (смотрите иллюстрации). Если температура при сварке слишком высокая или вы перемещаете горелку слишком медленно, сварной шов оставит длинный кратер на поверхности основного металла. При сварке металлов толще 3 мм, с краев деталей необходимо предварительно снять фаску, при этом шов, скорее всего, будет многопроходным. Нижний проход соединяет детали вместе, а все последующие проходы можно выполнять при более высокой силе тока. Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа не предназначена для быстрого заполнения больших зазоров или сварки деталей из плотного материала, где с краев снята фаска. Для этих целей лучше использовать сварку металлическим электродом в среде инертного газа или электродуговую сварку.

Присадочный пруток, использующийся для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа может выглядеть так же, как и присадочный пруток для кислородно-ацетиленовой сварки, однако, на самом деле, они не идентичны. В состав присадочных прутков для сварки стали вольфрамовым электродом в среде инертного газа входят раскислители, поэтому, если вы случайно используете присадочный пруток для кислородно-ацетиленовой сварки, сварной шов может быть пористым. Подходящие присадочные прутки для сварки вольфрамовым электродом могут пригодиться при сварке низкокачественной стали, например горячекатаной стали, приобретенной в местном специализированном магазине. Существует большое количество различных присадочных прутков, включая прутки из специального химического состава, для сварки низкоуглеродистых, высокопрочных листовых металлов, которые в наше время используются при изготовлении автомобилей.

После сварки наконечник вольфрамового электрода должен выглядеть серебристым и относительно чистым. Если вы заметили следы загрязнений на электроде, скорее всего горелка пропускает воздух или защитный газ. Проверьте все провода, а также надежность установки цанги и керамической чаши. Если наконечник электрода имеет шарообразную форму, возможно сила тока слишком высокая для электрода данного размера. Диаметр шарообразного наконечника не должен превышать более чем в 1,5 раза диаметр самого электрода. Если наконечник вольфрамового электрода синего или черного цвета, проверьте настройки таймера потока защитного газа после прерывания дуги.

Посмотрите на внутреннюю сторону керамической чаши после сварки и проверьте ее на наличие загрязнений. Если чаша слишком мала для выполнения данного сварного шва, вы заметите трещины и другие повреждения. Размер керамических чаш устанавливается с шагом 1,6 мм. Таким образом, сопло №4 составляет 6,3 мм, а сопло №8 – 13 мм. Как правило, размер чаши должен быть в 4-6 раз больше размера электрода, который используется во время сварки.

Количество времени, которое понадобится для практики, прежде чем сварные швы станут качественными, зависит от вашего опыта в области сварки. Как мы уже говорили, кислородно-ацетиленовая сварка и сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа имеют много общего, поэтому, если вы ранее овладели техникой кислородно-ацетиленовой сварки, сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа будет для вас намного легче. Как только вы научитесь выполнять качественно прямые и стыковые сварные швы на плоской поверхности, можете заняться угловыми, Т-образными и вертикальными швами. После того, как и эти швы вы сможете выполнять аккуратно и качественно, а соединенные детали пройдут проверку на изгиб и поперечный срез для проверки глубины проплавления, вы можете приступать к настоящим проектам, используя агрегат для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа.