Аргоновая сварка тонкого металла

TIG-сварка черных металлов: выбор присадочного материала, режимы сварки, технология процесса

Дуговая сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа получила название TIG и нашла широкое применение как средство соединения цветных металлов, склонных к оксидированию на открытом воздухе. Тем не менее этот метод может эффективно использоваться и для сварки черных металлов.

Преимущества и недостатки TIG-сварки черных металлов

По сравнению с обычной электродуговой сваркой метод обладает такими достоинствами:

возможность качественного сваривания разнородных материалов (например, углеродистой стали с нержавеющей);
малая зона прогрева и, как следствие, снижение вероятности прожига тонкого металла и отсутствие термических деформаций;
возможность выполнения длинных непрерывных швов при постоянной подаче присадочной проволоки;
предотвращение попадания воздуха и загрязнений в сварочную ванну;
низкие требования к качеству присадочного материала;
отсутствие необходимости в обработке готового шва;
высокая скорость сваривания;
аккуратность шва;
простота обучения работе.

Недостатков у сварки неплавящимся электродом в защитной среде не так уж и много. Прежде всего, это необходимость тщательной обработки стыка перед проведением работ, иначе велик риск образования полостей в шве, чем особенно грешат высокоуглеродистые стали. Также нужно учитывать, что конструкция горелки делает неудобным ведение электрода под острым углом, а после розжига дуги вне стыка остается след, который необходимо удалять механически.

Кроме того, может быть затруднена работа на открытом воздухе – ветер будет выдувать защитный газ, а это приведет к его перерасходу.

Технология TIG-сварки

Сварка проводится вольфрамовым или вольфрамсодержащим электродом, который закрепляется в контактной трубке сварочной головки. Помимо электрического контакта со сварочным трансформатором, головка соединяется гибким шлангом с газонагнетательной системой, содержащей инертный газ. Процесс сваривания начинается с подачи газа, за которой следует поджиг дуги и поступление присадочной проволоки в сварочную ванну.

Перед тем как приступать к выбору расходных материалов и расчету параметров сварки, нужно понять, какой металл вы собираетесь варить. Наиболее распространены четыре варианта:

Низкоуглеродистые стали (до 0,25%) – относятся к хорошо свариваемым материалам. Для предотвращения хрупкости шва рекомендуется предварительный прогрев заготовок в печи до 150-200℃.
Среднеуглеродистые стали (0,25-0,45%) – трудно свариваемые. Требуют обязательного прогрева до 150-400℃ (зависит от конкретной марки стали), а также последующей термообработки в виде отжига или отпуска.
Легированные и высокоуглеродистые стали (более 0,45%) – ограниченно свариваемые. Эти металлы относятся к конструкционным, а потому не рекомендуются к сварке. Допускается соединение заготовок, не несущих существенных нагрузок, при условии их защиты от резких перепадов температуры.
Чугуны (более 2,41%) – требуют особого режима сварки с предварительным прогревом, предпочтительна работа плавящимся, а не вольфрамовым электродом. Соединения, выполненные методом TIG, не должны испытывать значительных механических нагрузок.

Для снижения температурного воздействия на околошовные зоны используются охладительные радиаторы из меди или других теплопроводных металлов.

Выбор и подготовка вольфрамовых электродов

Использование вольфрама в качестве основного материала электродов для TIG-сварки оправдано крайне высокой температурой его плавления (около 3380℃). Содержание этого металла в электроде обычно составляет 97,0-99,5%, остальное приходится на долю легирующих материалов. Они же задают классификацию изделий:

Оксид тория – электроды переменного тока, стойкие к перегрузкам. Важно учитывать, что пыль таких изделий (выделяется при заточке, а иногда и при использовании) опасна для здоровья.
Оксид церия – электроды переменного тока для сварки тонких и хрупких заготовок, позволяют легко и быстро поджигать дугу.
Оксид лантана – электроды способны работать как с постоянным, так и с переменным током. Рекомендуются для кратковременных циклов и относительного малого ампеража, очень долговечны.
Оксид циркония – электроды переменного тока со стабильной дугой, способствуют самоочистке сварочной ванны.
Оксид иттрия – электроды постоянного тока, крайне долговечны, рекомендуются для ответственных соединений.

Диаметр электрода выбирается в соответствии с толщиной свариваемых заготовок. Условно эту зависимость можно представить в таком виде:

Толщина заготовки, мм	Диаметр электрода, мм
0,5	1,0
1,0	1,6
2,0	2,0
3,0	3,0
4,0	3,0-4,0
5,0	3,0-5,0
более 5	3,0-6,0

Длина заточки электрода зависит от требуемых величин глубины и ширины шва, обычно она составляет 50-200% диаметра. «Острие» притупляется до 5-10% диаметра – это обеспечивает стабильное горение дуги.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Как выбрать присадочный материал

Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом используют присадочные прутки и проволоки без флюсовых оболочек, так как роль защиты сварочной ванны играет инертный газ. При этом материал может включать щелочные, щелочноземельные и цветные металлы для снижения пористости шва, сдерживания разбрызгивания, защиты прутков от коррозии и др. Широкое распространение получили такие модели присадок:

Св.-08Г2С – стальной пруток с содержанием кремния и марганца, используется для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей, в том числе для конструкций, работающих под нагрузкой;
ER 70S-6 – импортный омедненный пруток для сталей с любым содержанием углерода, не требует зачистки перед подачей в сварочную ванну;
ER-308 (и его отечественные аналоги: СВ-06Х19Н9Т, СВ-01Х19Н9, СВ-04Х19Н9) – стойкий к химическим средам пруток для сварки нержавеющих сталей, предотвращает развитие межкристалльной коррозии, включает кремний и марганец;
ER-316 и Св-04Х19Н11М3 – прутки для сварки хром-никель-молибденовых сталей с высоким пределом текучести и низким показателем относительного удлинения.

Толщина присадочного материала зависит от толщины свариваемых заготовок, способа обработки их кромок и выбранной силы тока.

Примерная стоимость проволоки для сварки ER 70S-6 на Яндекс.маркет

Для сваривания листовой стали толщиной менее 1 мм используются 1,0-миллиметровые прутки, заготовкам толщиной 1,0-2,5 мм соответствуют прутки диаметром 1,6 мм, скорость их подачи составляет 0,3 м/мин. Толстолистовые заготовки сваривают с использованием прутков диаметром 2,0-4,0 мм.

Режимы аргонодуговой сварки листовой стали неплавящимся электродом

При сварке методом TIG крайне важно правильно выбрать значение силы тока. Если она будет недостаточной, дуга начнет блуждать, а от чрезмерно высоких значений начнет плавиться электрод. В большинстве случаев верной будет такая зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода:

Диаметр электрода, мм	Сила постоянного тока, А	Сила переменного тока, А
1,0	10-70	10-15
1,6	40-130	30-90
2,0	65-160	50-100
3,0	140-180	100-160
4,0	250-340	140-220
5,0	300-400	200-280
6,0	350-450	250-300

Напряжение дуги зависит от ее длины. Для получения наиболее равномерных и аккуратных швов необходима низковольтная дуга, то есть стабильная и как можно более короткая. Оптимальная длина – 1,5-3,0 мм, что соответствует напряжению в 11-14 В.

Поджиг дуги может производиться как классическим контактным, так и бесконтактным способом. Последний предполагает генерирование высокочастотного импульса сварочным аппаратом и необходим в том случае, когда короткое замыкание вольфрамового электрода на поверхность заготовки может нарушить ее свойства, например, при сварке коррозионностойких и легированных сталей.

Как происходит процесс сварки

Перед тем как приступать к TIG-сварке листового черного металла, поверхности стыка защищают механическим инструментом и обезжиривают. В случае необходимости проводится разделывание кромок, а также прогрев заготовок до температуры около 200℃. Дальнейший алгоритм включает такие операции:

Обеспечение подачи защитного газа в зону стыка.
Поджиг дуги в начале шва контактным или бесконтактным методом.
Ведение электрода под прямым углом к оси заготовок или лучше с уклоном в 10-15° назад с одновременной подачей присадочного прутка под углом 45° к электроду.
Одно- или многопроходная проварка шва стабильной непрерывной дугой длиной 1,5-3,0 мм.
Обрыв дуги и прекращение подачи защитного газа через 15-30 секунд.

В случае необходимости проводится защита шва от быстрого остывания или последующая термообработка сваренных заготовок. С поверхности шва механически удаляются шлаки и другие загрязнения.

Источник

Сварка нержавейки аргоном: технология, как правильно варить, важные нюансы

В статье мы расскажем про технологии и обучение технике сварки аргоном тонкой нержавейки. Такая сталь является удобным, популярным материалом для множества металлических конструкций. Основное ее достоинство – замедленный процесс коррозии, который быстрее всего завершает срок работы изделий.

Общая информация

У указанного металлического сплава есть два основных достоинства – антикоррозийные свойства и внешний эстетичный вид. За счет блеска поверхность часто оставляют неокрашенной. А сварной шов должен быть фактически незаметным. Многие сварщики не любят работать с этой сталью, потому что антикоррозийное покрытие затрудняет процес.

Особенности сварки нержавеющей стали аргоном

К любому сплаву можно найти подход и приспособиться, если знать особенные приемы. Основы сварочной работы остаются прежними, нужно также подготовить материал и оборудование, создать электрическую дугу, вести ровный шов. Но из-за примесей в металле – хрома и никеля – есть трудности. Правила, которые нужно запомнить:

- снизьте привычный ток минимум на 20%;
- между двумя свариваемыми элементами оставляйте зазор побольше;
- не используйте легированные электроды, если других нет, то подойдут только небольшой длины;
- не допускайте нагрева выше 500 градусов;
- быстро охлаждайте детали.

В чем заключаются сложности

Легирующие добавки дают следующие нюансы:

Низкая теплопроводность. По этой причине заготовка полностью не прогревается, а высокая температура скапливается на месте соединения. Могут появиться прожоги или излишние наплавления.
Из-за линейного расширения возможна конечная усадка, которая будет приводить к деформациям и трещинам.
Высокое электрическое сопротивление стали при соединении с легированными электродами приводит к перегреву.
Возможность потери антикоррозийных свойств из-за повышенной температуры и образования новых химических элементов на поверхности, склонных к ржавлению.

Оборудование и расходные материалы для аргоновой сварки нержавейки

Набор для сварщика будет состоять из:

баллона сжиженного газа;
горелки;
инвертора;
осциллятора;
проводов, шлангов.

Это базовый комплект, который будет служить долго. Менять (заправлять) придется только присадочную проволоку, она удобнее, чем электроды, и сам инертный газ. Присадка должна быть того же состава, что и заготовка. Дополнительно на горелку можно установить газовую линзу. Она снижает расход. А вместо проволочного расходника можно применять электродный способ – из вольфрама.

Подготовка материала

Первым делом проверьте металл. Не все, что имеет яркий металлический блеск, называется нержавейкой. Проверить можно любым магнитом. К стали с антикоррозийными свойствами он не примагнитится. Затем:

смойте все видимые загрязнения;
просушите;
тщательно пройдитесь по поверхности металлической щеткой (также подойдет шлифовальная машина), зачистите дефекты;
обезжирьте внешний слой ацетоном или бензином.

Уделяйте особенное внимание стыкам.

Как подготовить небольшие детали из нержавеющей стали для аргонно-дуговой сварки

Алгоритм остается прежним, иногда даже проще полностью поместить элемент в емкость с обезжиривающей жидкостью. Особенность – трудность крепления. Если есть возможность, зафиксируйте маленькую заготовку, чтобы она не двигалась при сваривании. После этого выберете правильную присадку с легированностью равной или немного меньшей, чем у стали. Активно используются следующие модели:

Сварочная проволока: марка описание

Классификация

Типичный хим. состав наплавленного металла

Механические свойства

OK Autrod 347 Si (OK Autrod 16.11)* Коррозионностойкая хромоникелевая сварочная для нержавеющих сталей типа 08X18H10, 12X18H9T, 08X18H10T, (304, 308, 347) и им подобных в среде защитных газов (Ar). Легированная ниобием и кремнием обеспечивает высокую стойкость против межкристаллической коррозии и хорошее качество шва. Широко применяется в машиностроении для нефтехимии и пищевой промышленности, в энергетике и др. Ток = (+).

ER 347 Si / AWS A5.9 G 19 9 Nb Si / EN 12072 Аналог проволок: 06X21H7БТ 06X19Н9Т 01X18Н10 01Х19Н9

Сварка аргоном нержавеющих труб

Мы уже упоминали о возможности чинить водопровод и прочие сферические детали, теперь объясним, в чем основное отличие такого способа. Происходит двухсторонний обдув. И если снаружи это просто обеспечивается аппаратом, то изнутри это сделать непросто. Для этого:

с одной стороны заткните отверстие пробкой из любого подручного материала;
стык можно проклеить изолентой или скотчем;
в разъем второй трубы производится подача небольшой струей;
после наполнения, последнее отверстие также закрывается тканью или бумагой;
производится сваривание.

Технология

В целом процесс аналогичен классическому – розжиг дуги, образование сварочной ванны, проведение наконечников под определенным углом с целью образования ровного шва. Но есть ряд нюансов:

ведите присадку исключительно вдоль ванны, нельзя, чтобы она выходила за пределы обдува;
если есть дополнительный инертный газ, то обдайте заготовки с обратной стороны, тогда соединение будет эстетически приятнее;
даже при создании дуги не касайтесь электродом до стали.

Сварочные работы в среде аргона при помощи проводника из вольфрама

Дадим несколько рекомендаций:

дуговой розжиг совершайте на графитовой пластине, а затем аккуратно переводите горелку на стык;
подачу следует отключать не сразу после окончания приваривания, дождитесь 10-15 секунд;
не делайте поперечных движений.

Заключение

Мы рассказали про сварку деталей из нержавейки при поддуве и высоком давлении аргона. Так можно достичь высокого качества шва и скорости работы. Соблюдайте технику безопасности на рабочем месте!

Видео для наглядности

Компания «Рокта» занимается продажей ленточнопильных станков, для индивидуальной консультации свяжитесь с нашими менеджерами по контактным телефонам, указанным на странице.

Источник