Аргонно-дуговая сварка: необходимое оборудование, подготовка, подробный инструктаж

На сайте уже рассматривались вопросы, касающиеся технологии и особенностей выполнении аргонно-дуговой сварки. Однако это настолько широкая тема, что стоит уделить ей больше внимания – например, разобраться, как подбирать аппарат для работы, правильно использовать электроды и так далее.

Различие между промышленной и домашней аргоннодуговой сваркой

Принцип действия аппарата в обоих случаях одинаков: в зону сваривания подается инертный газ (аргон), далее разжигается электрическая дуга на конце плавящегося или неплавящегося электрода и под действием нагрева в защитной газовой среде выполняется соединение деталей.

Основное различие между профессиональной, промышленной и бытовой техникой для сварки в газовой среде – не в стоимости, хотя она играет большую роль, а в технических характеристиках. Сравним только некоторых из них.

Сравнение характеристик инверторных сварочных аппаратов

Для начала проведем сравнение эксплуатационных показателей основного элемента оборудования – сварочного аппарата.

Область примененияБытоваяПрофессиональнаяПромышленная
Режим работыКратковременный, после 5…10 минут работы требуется длительный перерывПостоянный, но не непрерывный. Допустимо использование в течение нескольких часов в частичной или полной нагрузкойНепрерывный, в том числе круглосуточный. Перерывы только технологические (на обслуживание и замену расходных материалов)
Объем работНебольшой, на уровне домашних ремонтов, кратковременных строительных и монтажных работЕжедневная нагрузка до 5…12 часов работы с перерывамиЗначительный, серийное и массовое производство сварных конструкций
Область примененияМонтаж и починка металлических конструкций, сваривание домашних и подводящих (от магистрали) трубопроводовПрофессиональный монтаж трубопровода, габаритных металлических конструкций, автомобильная промышленность, домостроение и так далееПрименение в крупных компаниях, чья деятельность связана с металлическими конструкциями – от кораблестроения до космической промышленности
Сила тока*, А120…200200.300250…500
Напряжение в сети, В220220 или 380380
Класс защиты**IP 21 (обычно)IP 21…23IP23 и выше
Диаметр электрода, мм1,6…41,6…6Зависит от особенностей производства
Толщина свариваемого металлаЗависит от максимального сварочного тока и диаметра электрода
Тип электродаПлавящийся или неплавящийся, в зависимости от условий производства
Возможность переключения на разные режимы сваркиЗависит от конструкции изделияОбычно нет, аппарат настраивается или конструируется только для определенного вида и режима сварки
Наличие дисплея, отражающего режим работыОбычно нетМожет присутствоватьВывод на дисплей или на удаленное устройство управления
Вес, кг3,5…125…20 и болееЗависит от конструкции и назначения
Цена, руб.3 000…60 000Китайские (например, Аврора) от 3 000, европейских и американских производителей от 8…10 тысячВ зависимости от назначения, обычно не менее 100 000

*Сварочный ток аппарата должен превышать нормальный рабочий (непосредственно используемый для сваривания) на 30…50%. Это необходимо для обеспечения стабильности сварки и компенсации возможных перепадов напряжения в сети.

**Класс защиты определяется согласно стандарту IEC-952.

Важно понимать: часть инверторных сварочных аппаратов предназначены только для обычной сварки, без создания защитной газовой среды. Поэтому при покупке необходимо уточнить возможность выполнения аргоннодуговой сварки (это требует подключения дополнительного оборудования).

Мастера сварки советуют выбирать бытовые или полупрофессиональные аппараты с такими дополнительными возможностями:

  • разъемное соединение горелки (обычно используется в профессиональных моделях). Позволяет выполнять ремонт этой части сварочника, а не полную замену горелки;
  • работа с электродами разных типов и диаметров;
  • сварка в режиме постоянного тока (этот параметр в описании оборудования часто описывается англоязычным обозначением AC/DC);
  • функция «горячий старт» (Hotstart), то есть увеличение силы сварочного тока в момент касания электродом свариваемого изделия на 5…100%;
  • форсаж дуги (Арк-форс, Arcforce или Arcforsing) – увеличение силы тока при случайном гашении сварочной дуги. Оптимально, если процесс форсирования будет регулируемым (в дешевых моделях он включается автоматически и регулировке не поддается);
  • антиприлипание (антизалипание, анти-стик, Antistick) – сброс силы тока до нуля в те моменты, когда электрод «прилипает» (приплавляется) к сварочной ванне. Фактически в момент прилипания происходит короткое замыкание, сила тока многократно возрастает. Сброс до нуля позволяет избежать проблем и быстро отвести электрод. Также желательна возможность регулировки срабатыванием функции.

В большинстве качественных изделий отечественных и зарубежных производителей аппаратов для аргонно-дуговой бытовой и профессиональной сварки эти функции присутствуют.

Дополнительное оборудование

Бытовые и полупрофессиональные инверторы обычно поставляются без дополнительных элементов, их необходимо докупать отдельно. Впрочем, некоторые продавцы (или производители) сразу же комплектуют свои изделия необходимыми приспособлениями именно для аргоновой сварки.

Техника для аргонно дуговой сварки

Профессиональная техника идет уже с соответствующей комплектацией – часто сварочный аппарат дополнен редуктором и измерителем для подключения к газовому баллону, подходящими шлангами и горелкой. Также в комплекте могут быть электроды. Использование всей техники одного производителя заметно снижает риск конфликта между частями оборудования.

Промышленная техника комплектуется «под заказ», с учетом конкретных потребностей производства.

Промышленная техника для аргонно дуговой сварки

Естественно, при отдельной покупке баллона, шлангов, горелки и редуктора необходимо понимать различие между различными моделями, и принцип «чем дешевле, тем лучше» здесь не работает.

Шланг

Оптимальный вариант – покупка товаров того же производителя или приобретение моделей-компаньонов по рекомендациям производителя.

Рекомендуем посмотреть видео – обзор инструментов для аргонно-дуговой сварки. Чуть подробнее разберем конструкцию насадок для ТИГ-сварки.

Конструкция насадки для ТИГ-сварки

Чтобы сфокусировать газовый выброс в зону плавления металла, необходимо специальное сопло горелки. Оно, как правило, керамическое. Одевается на горелку сопло с помощью цанги. Этой же цангой удерживается электрод. Соответственно, исходя из диаметра электрода, в наборах горелок представлено несколько вариантов цанги и сопла. Тыльный колпачок предохраняет сварщика от возможных ранений свободным концом электрода.

Имеет значение также форма конца электрода.

Электроды для сварки на постоянном и переменном токе

Заточка электродов

Мастера рекомендуют затачивать электрод до получения конической формы со срезанным концом.

О защитной одежде и приспособлениях отдельно говорить не стоит. На крупных предприятиях сварщики обязательно работают в соответствующей спецформе, а для «гаражного» мастера может оказаться достаточным комплект из старых джинсов, брезентовой куртки и простых очков.

Различия в технологии

Аргонодуговая сварка, как и любая другая, может осуществляться в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме.

Большинство солидных производителей предлагает изделия, которые обычно работают в полуавтоматическом режиме, но могут переводиться в режим ручной сварки (например, представленный на фото ниже Тesla Weld).

Тesla Weld

При ручном режиме работы электроды вставляются в горелку по мере их расходования (плавящиеся гораздо чаще), при полуавтоматическом – в роли электрода используется проволока, подающаяся по мере расходования материала. О полной автоматике процесса речь может идти в том случае, если не только электрод подается без непосредственного участия работника, но и горелка двигается не в его руках, на специальном перемещающемся устройстве. Такие изделия используются только в промышленности.

Еще одно отличие между сварочными аппаратами для ручной или полуавтоматической работы – различия в преобразовании энергии. Ручные модели часто имеют трансформатор (для сварки переменным током, АС) или выпрямители (для сварки постоянным током, DC), а вот полуавтоматические и автоматические почти все используют инвертор.

Учитывая скромные потребности домашних мастеров, разумнее выбрать более дешевые (хоть и более тяжелые, габаритные) сварочные аппараты для аргонной сварки с трансформатором или выпрямителем, работающие только в ручном режиме. Если же сваривать металл приходится часто и не в одном месте, предпочтителен выбор полупрофессионального оборудования с инвертором и либо неплавящимися электродами, либо плавящимися в виде автоматически подаваемой проволоки.

Подготовка к аргонодуговой сварке стали и цветных металлов: теория

Правила сваривания в защитной среде инертного газа, форму и размеры кромок описывает ГОСТ 14771-76, правила сваривания соединений под острым и тупым углом изложены в ГОСТ 23518-79.

Базовую информацию по правилам сварки алюминия и алюминиевых сплавов в среде инертных газов можно найти в ГОСТ 14806-80, а также ГОСТ 27580-88. Первый стандарт описывает общие положения – подготовку, форму и размеры кромок для сваривания, второй – особенности соединения деталей из алюминия и его сплавов под острыми и тупыми углами.

Напомним, что принятое русскоязычное обозначение данного вида сварки – РАД (ручная) и ААД (автоматическая) при использовании неплавящегося электрода, ААДП – автоматическая с плавящимся электродом (уже описанный выше способ автоматической подачи вольфрамовой проволоки, служащей электродом).

В англоязычной среде используют сокращения TIG (Tungsten Inert Gas (Welding)) – сварка вольфрамом в среде инертных газов и GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) – газовая дуговая сварка вольфрамом.

Кроме знаний стандартов на сварку, в процессе обучения аргонодуговой сварке неплохо изучить теорию процесса.

Схема аргонно дуговой сварки

Поскольку в зону горения подается вытесняющий атмосферный кислород аргон, окисления раскаленного металла электрода и/или присадочной проволоки, а также сварочной ванны не происходит. Зато за счет высокого нагрева происходит капельный или струйный перенос плавящегося металла. Если перенос идет каплями, шов менее стабильный и прочный, струйный перенос формирует более надежное соединение.

Крупнокапельный (а) и струйный (б) перенос металла с электрода

Крупнокапельный (а) и струйный (б) перенос металла с электрода

Переход с коротким замыканием

Переход с коротким замыканием: а – работа дуги с постепенным разогревом металла, б и в – формирование капли, г – соединение тела электрода и сварочной ванны, КЗ. В последней стадии (д) электрод освобождается и снова начинает греться

Вид перехода зависит от силы тока. Для крупнокапельного характерен диапазон токов от 120 до 240 А (для электрода диаметром 1,6 мм). При силе тока свыше 260 А идет резкий скачок к струйному переходу, сварка становится более стабильной. Еще один важный фактор – при струйном переходе металл разбрызгивается значительно меньше, чем при крупнокапельном.

Однако из технологических соображений (например, допустимый нижний предел термической деформации детали сильно превышается при использовании сварки с высокой силой тока) этот параметр подбирается с учетом всех данных материала. Так, переход с коротким замыканием может быть оптимальным для сварки тонких деталей.

Подбор силы тока по материалу

Как уже было указано, сила тока значительно влияет на стабильность сварного шва. При этом обязательно учитывается соотношение толщины свариваемого металла и диаметра электрода.

Подбор силы тока по материалу таблица

Как видно из таблицы, работа с деталями толщиной от 24…25 мм для бытовых сварочных аппаратов мало реальна. Они, как правило, не позволяют использовать электроды с диаметром свыше 6 мм и не дают выходной ток свыше 250…260 А.

Также необходимо максимально точно знать состав сплава свариваемых деталей и уточнять режимы сварки аргоном.

Поможет при выборе режима знание, к какой группе свариваемости относится металл.

Группа свариваемости и условия сварки

Группа свариваемости и марки сталей

Свариваемость разных материалов

В последней таблице обозначения ячеек:

  • Х – свариваются с образованием интерметаллидов;
  • S – хорошо свариваются, образуют твердые растворы;
  • С – свариваются с образованием сложной микроструктуры;
  • D – необходимые особые меры или нет данных;
  • N – данных нет.

Режимы ручной сварки нержавеющей стали (аустенитной) для листов толщиной 1…1,5 мм

Вид соединенияТолщина свариваемых деталей, ммРод токаСила тока, АНапряжение, ВольтСкорость сварки, см/минРасход аргона, дм3/мин
Встык1Переменный35…7512…1615…332,5…3
Встык1Постоянный прямой полярности30…6011…1512…282,5…3
Встык1,5Переменный45…8512…1614…312,5…3
Встык1,5Постоянный прямой полярности40…7511..159…192,5…3
Внахлест1Переменный40…6012…1610…132,5…3
Тавр1,5Переменный40…6014…177,2…8,72,5…3
Угловое1,5Постоянный4511…15322,5…3

Аналогичные показатели для алюминия приведены в таблице ниже.

Режимы ручной сварки для алюминия

Для титановых сплавов.

Режимы ручной сварки для титановых сплавов.

Для бронзы ОЦС 4-4-2,5

Режимы ручной сварки Для бронзы ОЦС 4-4-2,5

Необходимо также учитывать характер электрода. Для графитового и покрытого электрода режимы будут разными.

Режимы аргонодуговой сварки меди

Для легированных сталей (30ХГСА, 40Х,12Х18Н10Т) в режиме ТИГ (TIG) обычно используют те же настройки, что и для нержавейки.

Предварительный подогрев

Для ряда сталей есть интересный нюанс: они склонны к образованию трещин при перегреве. Поэтому перед сваркой рекомендуется выполнять подогрев до 250…350 градусов Цельсия. Прогревать необходимо всю зону сварки с заходом не менее чем на 100 мм в обе стороны от шва, общий или местный. Для этой процедуры хорошо подходит бутановая горелка.

Подогрев стали перед сваркой

Температурные условия сварки

Также для специальных сталей используют сопутствующий подогрев, то есть в процессе сварки, и последующий (отпуск).

Ответственные детали после сваривания рекомендуется подвергать отпуску (температура определяется для конкретного вида материала), причем особо сложные – немедленно по окончании сварки. Разобраться в технологии подогрева и его необходимости поможет это видео.

Инструктаж по выполнению аргоновой сварки с подогревом

Мы предлагаем подробно разобрать процесс с неплавящимся электродом и проволокой-присадкой на примере этого обучающего видео.

Подготовка необходимого оборудования и защитных средств

перчатки из замши и брезента, редуктор для газового баллона с регуляторами, электроды, горелки

На фото перчатки из замши и брезента, редуктор для газового баллона с регуляторами, электроды, горелки

Шлем для сварки с полным щитком и защитой шеи

Шлем для сварки с полным щитком и защитой шеи

Баллон с аргоном

Баллон с аргоном

Шланг высокого давления с насадкой для подключения горелки

Шланг высокого давления с насадкой для подключения горелки

Набор керамических горелок для аргонно-дуговой сварки, электродов и сопутствующих деталей

Набор керамических горелок для аргонно-дуговой сварки, электродов и сопутствующих деталей

Сбор горелки с учетом планируемого режима сварки (диаметра электрода)

Цанга

Крепление цанги

Крепление цанги

Фиксация керамического сопла

Фиксация керамического сопла

Обратите внимание, электрод вставляется сзади

Обратите внимание, электрод вставляется сзади

защитный кожух

На уже надетый электрод надвигается защитный кожух (тыльный колпачок). За пределы сопла электрод выступает всего на несколько миллиметров

Размер выступа электрода за пределы сопла

Размер выступа электрода за пределы сопла

Сменить насадку и керамическую газовую линзу горелки можно при уже вставленном электроде

Настройка режима сварки

Настраивается режим сварки в соответствии с таблицами выше (свариваемость металла, сила тока). Обратите внимание на условия работы – если сварка производится за пределами помещения или в помещении с ярко выраженным сквозняком, необходимо увеличить жесткость газовой струи. Сделать это можно с помощью увеличения скорости истечения газа. То же рекомендуется при повышенной скорости сварки.

Ветровой поток и высокая скорость сварки

Процесс сварки

После настройки можно варить.

Угол направления электрода

Положение горелки при работе. Поперечные движения крайне нежелательны, инструмент должен двигаться строго вдоль шва

Включенная дуга в защитной газовой среде

Включенная дуга в защитной газовой среде (характерный зеленый отсвет связан именно с аргоном)

подаваемая в зону сварки проволока-присадка

Красным выделена подаваемая в зону сварки проволока-присадка

В данном уроке реализован крупнокапельный метод перехода металла в сварочную ванну. Присадка подается импульсно, соответственно, нагрев происходит поэтапно, до отделения крупной капли. Последовательность таких капель формирует характерный вид шва.

Сварной шов

Проконтролировать качество сварки поможет анализ шва.

Анализ шва

При достаточном проплавлении сварочная ванна имеет каплевидную форму, при недостаточном – овальную. Сравнивая приведенную схему с образцом шва выше, можно сделать заключение – металл проплавлен не в полной мере.

Распространенные ошибки при сваривании в аргонной среде

Ниже приведен перечень часто встречающихся при аргонной сварке ошибок, причин этих дефектов и пути их исправления.

Вероятная причина проблемыКак устранить

Электрод сгорает слишком быстро

Расход газа слишком малПроверить работоспособность системы подачи газа, уровень давления в баллоне. Нормативный расход в большинстве случаев составляет 7…12 л/мин.
Электрод ошибочно подключен к плюсовому выводуВыполнить правильное подключение (к минусу)
Неправильно (не подходит для данной силы тока) выбран диаметр электродаУвеличить диаметр электрода или снизить ток
Электрод окисляется в паузах между этапами сваркиСохранять подачу газа в течение 10…15 секунд после гашения дуги (ориентировочно на каждые 10А тока – по одной секунде задержки)
Неверно выбрана марка электрода (без присадок)Поменять электрод в соответствии с выбранным режимом сварки

В шве присутствует вольфрам (загрязнение металла)

Электрод плавится в сварочную ваннуВыбрать другую марку электрода (например, легированный)
Электрод касается расплава в сварочной ваннеПоднимать горелку чуть выше во время работы

Пористый или странного цвета шов (цвета «побежалости»)

На свариваемых деталях присутствовал конденсатНе допускать сварки на влажных деталях, обеспечивать их выдержку в помещении до выравнивания температуры металла и окружающего воздуха
Плохое соединение горелки и шлангаПроверить целостность соединений и шланга
Расход газа меньше нормы (идет окисление расплава)Отрегулировать расход газа (норму см.выше)
Металл свариваемых деталей загрязнен или используется неподходящая присадкаОчистить поверхности, проверить соответствие присадки режиму сварки и материалу деталей

Желтый дым, пыль на поверхности сопла, изменение цвета электрода

Расход газа в разы меньше нормыОтрегулировать расход (см.выше)
Газ отключается слишком рано после того, как погашена дугиСоблюдать требования продолжительности газовой защиты (см.выше)

Нестабильная электрическая дуга

Неверно выбранная полярность подключения (при постоянном токе)Переключить на минусовый вывод
Загрязнен электродОчистить поверхность, при необходимости переточить электрод
Загрязнен свариваемый металлУдалить загрязнения, обезжирить поверхность
Неверно подготовлен к работе электродЗаточить конусом с притуплением на конце для постоянного тока, с закруглением – для переменного

Заключение

Учитывая перечисленные рекомендации, мы предлагаем вначале попробовать свои силы на мало ответственных деталях в разных режимах сваривания и материалах – от алюминиевых сплавов до высоколегированных сталей – и только после этого выполнять серьезные монтажные или ремонтные работы.

Очень плохоПлохоСреднеХорошоОтлично (2 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Комментарии