Сварка, сварочное оборудование, электроды, сварочный аппарат, инвертор

Справочное руководство по сварке ВИГ

Сварка ВИГ (Рис. 1) – полное название согласно DIN 1910, части 4, дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа – была впервые применена в США и в 1936 году стала известна как аргоно-дуговая сварка. В Германии ее начали применять только после Второй мировой войны. В англоговорящих странах этот процесс называется сваркой TIG (от англ. «Tungsten» - «вольфрам, вольфрамовый»). Сварка ВИГ, по-сравнению с другими методами сварки плавлением, отличается рядом преимуществ. Во-первых, еe универсальное применение. Если металл вообще пригоден к сварке плавлением, то его можно сварить посредством данного процесса. Во-вторых, это очень „чистый“ процесс, который не приводит к образованию брызг и отличается малой степенью вредности. При правильном применении он гарантирует высококачественное сварное соединение.
Особым достоинством сварки ВИГ является то, что в ней, по сравнению с другими сварочными процессами, использующими плавящийся электрод, разъединяются внесение присадки для сварки и сила тока. Поэтому сварщик может оптимально настроить ток на сварочное задание и внести необходимое количество присадки для сварки для выполнения сварочного задания. Это делает процесс особенно пригодным для сварки корня шва и при сварке в стесненных условиях. Благодаря названным выше преимуществам сегодня сварка ВИГ эффективно применяется во многих отраслях промышленности и ремеслах.
Разумеется, при ручном применении такая сварка требует хорошей подготовки и уменья сварщика. Данная брошюра призвана разъяснить особенности процесса сварки ВИГ, а также возможно пробудить к ней интерес фирм, которые ещe не применяют сварку ВИГ, хотя имеют дело со сварочными заданиями, для которых предназначен данный метод сварки.

Рис. 1 TRITON 260 DC, Сварка ВИГ, охлаждающий змеевик

Метод сварки

Общие сведения

газе с нерасходуемым электродом (процесс №14). ISO 857-1 даёт следующее объяснение метода в переводе с англ.: «Дуговая сварка в защитном газе с использованием нерасходуемого электрода из чистого или легированного вольфрама, при котором электрическая дуга и расплав защищены оболочкой инертного газа» При дуговой сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа (процесс №141) электрическая дуга горит свободно, при плазменной же сварке электрической дугой (процесс № 15), которая также относится к сваркам в защитном газе с нерасходуемым электродом, дуга сжата, как показано на схеме процесса Рис. 2.

Рис. 2 Принцип сварки ВИГ
Данный процесс получил свое название от вида электрода (вольфрамового) и используемого защитного газа (инертного). При правильном применении электрод не плавится из-за высокой точки плавления вольфрама (3380°C). Он только носитель электрической дуги. Присадка для сварки вводится вручную в форме присадочных прутков, а при полностью механизированной сварке вводится в виде проволоки механизмом подачи. Защитный газ концентрично обтекает электрод, выходя из сопла защитного газа, и защищает его и металл шва от воздействия атмосферы.

Вид тока

Как правило, для сварки ВИГ применяется постоянный ток. При сварке стали и других металлов и сплавов на электроде находится холодный отрицательный полюс, а на изделии – горячий положительный полюс. Токонагрузочная способность и стойкость электрода при такой полярности значительно выше, чем при сварке на положительном полюсе. Переменный ток применяют для сварки алюминия и его сплавов, а также некоторых сортов бронзы, то есть материалов, которые образуют тугоплавкие оксиды или очень вязкие расплавы оксидов. Об этом пойдет речь далее. При сварке переменным током токонагрузочная способность ниже, чем при сварке постоянным током на отрицательном полюсе – см. также Таблица 1. Также имеются различия в xарактеристикe провара. Он лучше всего при сварке постоянным током на отрицательном полюсе. При сварке переменным током провар из-за более тупой формы электрода более плоский и широкий, а при сварке на положительном полюсе из-за низкой токонагрузочной способности - наименьший, Рис. 3.
Таблица 1: Рекомендуемые диапазоны силы тока для вольфрамовых электродов согласно DIN EN 26848


Рис. 3: Провар при различных видах тока a) постоянный ток (отрицательный полюс)
b) постоянный ток (положительный полюс)
c) переменный ток

Электроды

Вольфрамовые электроды из-за высокой точки плавления не могут изготавливаться литьeм. Поэтому они изготавливаются методом порошковой металлургии путeм спекания с последующим сжатием и упрочнением. Стандартные диаметры электродов согласно DIN EN 26848 (ISO 6848) составляют 0,5-10 мм. Чаще всего применяют электроды диаметром 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 и 4,0 мм. Стандартная длина электрода – 50, 75, 150 и 175 мм. Длина также зависит от конструкции горелки. Наряду с электродами из чистого вольфрама имеются такие, к которым перед спеканием добавляется 0,5-4 % оксида тория, циркония, лантана или церия. При применении чистых вольфрамовых электродов образуется очень спокойная дуга, но оксидосодержащие электроды имеют следующее преимущество. При эксплуатации они меньше нагреваются, так как работа выхода электронов из заключeнного в электродах оксида значительно меньше, чем из чистого вольфрама. Зажигаемость дуги, токонагрузочная способность и стойкость лучше у оксидосодержащих электродов. Таблица 1 содержит для сравнения рекомендованные диапазоны силы тока для чистых вольфрамовых электродов и электродов с примесью оксидов на обоих полюсах постоянного тока и при переменном токе согласно DIN EN 26848. Благодаря примеси оксида возрастает токонагрузочная способность. Ранее применялись вольфрамовые электроды с содержанием примерно 2% оксида тория. Но их применение в настоящее время снижается. Торий является альфа-излучателем, поэтому содержащие оксид тория электроды испускают слабое радиоактивное излучение. Оно не опасно для сварщика, однако увеличивает общyю лучевую нагрузкy. Намного опаснее, когда вдыхается шлифовальная пыль, образующаяся при затачивании электрода. Поэтому сегодня намного чаще применяют вольфрамовые электроды, содержащие «благоприятный для дуговой сварки» оксид лантана или церия. Распознать электрод можно по условному обозначению и распознавательной окраске, которые установлены стандартом Таблица2.
Таблица2 Вольфрамовые электроды согласно DIN EN 26848

Защитные газы

Как следует из названия процесса, для сварки ВИГ, как правило, применяются инертные газы. Защитные газы нормированы стандартом DIN EN 439. Согласно данному стандарту они имеют обозначения l1, l2 и l3. Наиболее часто при сварке ВИГ в качестве защитного газа применяется аргон (l1). Степень его чистоты должна составлять минимум 99,95%. Для металлов, имеющих очень хорошую теплопроводимость, таких как, алюминий или медь, также используется гелий (l2). При использовании гелия в качестве защитного газа электрическая дуга имеет более высокую температуру. Но, в первую очередь, происходит более равномерное распределение температуры между ядром и краем электрической дуги. Чистый гелий редко применяется при сварке ВИГ, за исключением особых случаев. Уже сравнительно давно применяется смесь аргона и гелия (l3) с содержанием гелия 25, 50 или 75%. Благодаря этому удается снизить температуру предварительного нагрева, например, толстых алюминиевых структур, для достижения достаточного провара. Более того, можно повысить скорость сварки. При сварке ВИГ нержавеющей хромоникелевой стали для этой цели применяется смесь аргона и водорода (R1), при этом содержание водорода во избежание образования пор должно составлять не более 5%. Расход защитного газа определяется диаметром газового сопла газа и окружающего воздушного потока. Ориентировочным значением для аргона может быть объемный расход 5-10 л/мин. На ветру или сквозняке Рис. 4 при определенных условиях необходим больший расход. При использовании смеси аргона и гелия из-за низкой плотности гелия необходим более высокий расход.

Рис. 4 Сварка ВИГ поручня
Источник: EWM HIGHTEC WELDING GmbH

• Образование межатомных связей при сварке
• Влияние легирующих элементов на структуру металла
• Кристаллизация металла в сварочной ванне
• Шлаковая ванна
• Образование соединений при контактной сварке
• Режим контактной сварки и свариваемость металлов
• Области применения контактной и других видов сварки термомеханического и механического классов
• Классификация и типы машин контактной сварки
• Классификация сварных соединений и швов
• Справочное руководство по ручной сварке стержневыми электродами
• Справочное руководство по сварке МИГ/МАГ
• Справочное руководство по сварке ВИГ
• Общие сведения об источниках питания
• Сварочные выпрямители
• Принцип действия выпрямителя с инвертором
• Общие сведения о сварочных трансформаторах
• Параллельная работа источников питания сварочной дуги
• Применение роботов в сварочной технологии
• Дополнительная обработка сваренных узлов
• Сварные соединения арматуры железобетона
• Изготовление арматурных сварных конструкций
• Сварка балок. Изготовление конструкций балочного типа
• Сварочные и сборочно-сварочные технологические приспособления
• Механическое и вспомогательное оборудование сварочных установок
• Установки для сварки и наплавки
• Системы вентиляции и пылезащита
• Назначение сварочных материалов
• Общие сведения о составе сварочных материалов и содержании водорода в металле швов
• Математическое моделирование абсорбции газов металлом в процессе сварки
• Редукторы
• Обращение с горелками
• Классификация покрытых электродов
• Характеристики электродов
• Основной металл, свариваемость, напряжения и деформации при сварке. Выбор основного металла
• Свариваемость металлов и сплавов
• Основные методы определения свариваемости
• Напряжения и деформации при сварке
• Системы управления сварочными источниками
• Физико-химические свойства горючих газов
• Защитные газы
• Технико-экономическая оценка способов тепловой резки
• Технологический процесс производства сварных конструкций
• ИСТОРИЯ СВАРКИ
• Создание электродуговой сварки
• Разработка процесса контактной электросварки
• Сварочные процессы, использующие тепло химических реакций
• Дуговая сварка покрытыми электродами
• Разработка и развитие сварки под флюсом
• Разработка процесса сварки в защитных газах
• Плазменная сварка и резка
• Электрошлаковая сварка
• Электронно-лучевые технологии
• Лазерная сварка и резка
• Высокочастотная сварка
• Ультразвуковая сварка
• Перспективы развития сварки в XXI веке
• Сварка под водой
• Сварка в космосе
• Первые сварные конструкции
• ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ
• Техника безопасности при сварке
• Основы техники безопасности при газовой сварке и резке
• Организация безопасного производства электросварочных работ
• Организация безопасного производства газосварочных (газорезательных) работ
• Средства индивидуальной защиты при производстве сварочных работ
• Меры безопасности при эксплуатации источников питания для сварки
• Сварка. Общие правила для всех видов конструкций. Металлические конструкции. СНиП III-18-75
• Техника безопасности в электродном производстве Правила электротехнической безопасности
• Правила электротехнической безопасности
• ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ
• Сварка меди и медных сплавов
• Сплавы на основе магния
• Бериллий и его сплавы
• Сварка химически активных тугоплавких металлов (циркония, ниобия, тантала, молибдена и др.)
• Сварка разнородных цветных металлов
• Сварка чугуна
• Технология сварки титана
• Сварка конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных сталей
• Сварка аустенитных сталей
• Сварка алюминия и алюминиевых сплавов
• Сварка конструкционных средне- и высокоуглеродистых и легированных сталей
• Сварка никеля и его сплавов
• Технология сварки металлических композиционных и пористых материалов
• Ручная дуговая сварка оцинкованного металла
• Сварка при низких температурах
• Механизированная и автоматическая сварка плавящимся электродом трубопроводов
• Сварка и резка биологических тканей
• ТЕХНОЛОГИИ НАПЛАВКИ
• Наплавка
• Основные способы дуговой наплавки цветных металлов и сплавов для получения биметаллических изделий