Сварка тиг - характеристика процесу і область застосування
Поява нових металів і сплавів зажадало розвиток зварювальних технологій, що сприяють виникненню і розвитку прогресивних методів. Один з них - зварювання ТІГ.
Історія появи
Сварка є з'єднанням металів при високій (сотні і тисячі градусів) температурі. В таких умовах інтенсивно протікають окислювальні процеси, насичення і легування металів шкідливими домішками.
Ідея проводити високотемпературну стикування в хмарі газів виникла на рубежі XIX-XX століть у американського інженера Charles L. Coffin (Чарльз Л. Коффин). Але існуючі технології не дозволяли застосувати цей спосіб в промислових масштабах. Особливо це стосувалося активних металів (алюмінію, магнію, титану).
Перші практичні досліди були здійснені в 40-х роках минулого століття. Використовуючи вольфрамовий не плавиться і інертний гелій, фахівці корпорації Northrop Corporation розробили метод з'єднання алюмінію, магнію і нікелю. Це відкриття дозволило зробити технічний ривок в авіаційній промисловості.
Сучасна назва методу - зварювання TIG (від німецького Tungsten Insert Gas), буквально: зварювання неплавким вольфрамовим стрижнем в хмарі інертного газу.
Часто виникає плутанина з АДС в захисному газі. Цей процес проводиться плавиться - зварювальним дротом. Має позначення MIG / MAG.
схема процесу
Загальна схема процесу зварювання TIG
Електрична дуга в процесі зварювання методом TIG утворюється між плавиться і заготівлею або зварювальної ванній. З метою захисту використовується хмара інертного газу. Тепловий потік, що викликається електродугою, витрачається на оплавлення кромок з'єднувальних деталей і (або) присадочного матеріалу (дроту).
Пруток або дріт подаються в зону зварювання вручну або автоматично. Подача газу здійснюється через спеціальну насадку - пальник. Формування шва здійснюється у міру охолодження ванни розплавленого металу.
Даний спосіб є досить складним у виконанні, особливо, недосвідченими зварниками. В процесі зайняті обидві руки: одна направляє пальник, інша - подає в зону електродуги присадні дріт. Необхідно дотримуватися відстані між електродом і заготівлею, присадним матеріалом і дугою. Порушення призводить до неякісного шву.
Переваги і недоліки
Прогресивний спосіб зварювання металів методом ТІГ має низку безсумнівних споживчих переваг:
- Освіта високоякісного шва за рахунок надійного захисту хмарою газу від негативних впливів навколишнього повітря.
- Обмеження теплового впливу на метал в зоні шва - знижує можливість утворення термічних напружень в тілі деталі.
- Немає ефекту розбризкування металу.
- Висока продуктивність.
- Не має потреби обробки шва.
- Досить швидке освоєння і придбання навичок роботи з ТИГ-методу.
- Широкий перелік які підлягають зварюванню.
Слабкі сторони методу:
- Обмеження застосування на відкритому повітрі. Сильний вітер або його пориви здувають захисний газ із зони розплавленого металу, що призводить до порушення процесу. Шов виходить неякісним.
- Необхідність більш ретельної підготовки поверхні заготовки, в порівнянні з іншими способами.
- Ускладнений процес з'єднання під гострим кутом нахилу пальника до площини деталі.
- У зоні запалювання електродуги виникає чорний слід, який потрібно зачищати.
застосування
Сфера застосування зачіпає ті галузі промисловості, де застосовуються високолеговані або кольорові метали і сплави:
- космічна;
- авіаційна;
- медицинская;
- автомобільна та інші.
Метод ТИГ дозволяє з'єднувати майже всі метали:
- чорні;
- вуглецеві і леговані стали;
- нержавіючу сталь;
- нікель;
- алюміній, магній, титан;
- мідь і сплави на її основі;
- золото, срібло.
Крім з'єднань, можна виконувати наплавку, збільшуючи загальну товщину металу.
Незважаючи на досить складний процес, спосіб застосовується в побутових умовах. Наприклад, ремонт кузова автомобіля або радіатора, заварка випускного колектора.
Режими TIG-зварювання
ТИГ-режим здійснюється на однополярний (DC, Direct Current) або змінному (AC, Alternating Current) струмі.
Режим однополярного струму використовується для робіт з широким переліком металів. Змінний - по алюмінію, титану та інших сплавів з наявністю поверхневих тугоплавких плівок.
Постійний струм
Однополярний струм застосовується на прямий полярності: на вольфрамовий стрижень подається «мінус», на заготовку - «плюс». Такий спосіб дозволяє:
- прискорити зварювальний процес;
- створити зауженную і глибоку зварювальну ванну;
- підвищити ресурс не плавиться.
Цей режим застосовується для з'єднання високолегованих і неіржавіючих сталей. Зворотній полярність сприяє руйнуванню тугоплавкой окисної плівки. Тому використовується для робіт з титаном, алюмінієм і його сплавами.
Змінний струм
Процес використовується з алюмінієм, титаном і сплавами, що утворюють на поверхні тугоплавку плівку. Змінний струм створює періодичну зміну «плюса» і «мінуса» (прямий і зворотній полярності).
Пряма полярність сприяє формуванню якісної зварної ванни. Зворотній - руйнування захисної плівки і очищенню поверхні металу. Баланс між полярністю піддається регулюванню:
- Подаючи більший «плюс» (підвищення величини зворотної полярності) на електрод, вдосконалюємо процедуру очищення від плівки.
- Подаючи більший «мінус» (посилення зворотної полярності) на вольфрамовий стрижень, створюємо проплавление металу, добиваємося необхідної глибини ванни.
устаткування
Використовуються два основних типи обладнання:
- Зварювальний випрямляч. перетворює змінний струм в постійний. Відноситься до професійного класу.
- Інвертор TIG - випрямляє змінну складову з ідеальними динамічними характеристиками електродуги. Окремі моделі оснащені блоком для видачі постійного або змінного струму. Це дозволяє розширити функціонал обладнання. Крім сталей, з'являється можливість роботи з алюмінієм і сплавами на його основі.
Інвертори відрізняються по потужності, максимальному току, тривалості режиму зварювального процесу та ціною. При виборі апарату необхідно загострити увагу на наступному:
- Можливість роботи при плаваючих показниках електромережі. Величина напруги, що подається.
- Забезпечення змінної або постійної складової напруги в вихідних параметрах.
- Проведення робіт у всіх просторових положеннях: по горизонталі, вертикалі або на стельової поверхні.
- Наявність системи захисту апарату від перегріву і своєчасного відключення при пікових навантаженнях.
застосовувані електроди
Електроди - один з важливих компонентів при TIG-зварюванні. Від їх якості залежить подальша робота.
Електрод для TIG зварювання
Заточка електрода - важливий геометричний параметр, що впливає на форму електродуги. Для режиму постійного струму краще конусоподібна форма. Для змінної напруги - округлий кінчик. Поверхня стрижня повинна бути виконана з мінімальною шорсткістю. Оптимально - полірування.
застосовуваний газ
Основний газ для режиму ТІГ - аргон. Він важче кисню, тому витісняє його із зони факела, забезпечуючи захист. Інший газ - гелій. Друге за масою речовина, після водню. Незважаючи на високу вартість, гелій забезпечує збільшення потужності дуги в 1.5-2 рази. Результат - більш глибоке проплавлення металу і підвищення продуктивності.
Завдяки технічним властивостям, гелій застосовують для робіт з тугоплавкими матеріалами. Відповідальні операції проводять на суміші газів: Ar близько 35-40%, He порядку 60-65%. Це дає наступне поєднання переваг: легкий газ забезпечує більш глибоке проплавлення, а важкий - стабілізує показники дуги.