Спэлтех - Полезная информация

Об аргонодуговой сварке

Аргонная сварка может быть ручной,в случае когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика; и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.Недостатками аргонодуговой сварки - являются невысокая производительность при использовании ручного варианта. Применение же автоматической сварки, не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов.

Аргон - считается наиболее доступным и сравнительно дешевым, среди инертных газов. Он практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой. Дуга в аргоне отличается высокой стабильностью.

Аргонодуговую сварку применяют для соединения легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, ее выполняют с постоянным и переменным током, плавящимися и неплавящимися электродами. Аргон, является основной защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов. Употребление газовых смесей, вместо аргона, в некоторых случаях, повышает устойчивость горения сварочной дуги, уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва, увеличивает глубину проплавления, а также воздействует на перенос металла.

месь из 90% аргона и 10% водорода употребляется при сварке тонкого металла, обеспечивая при этом увеличение скорости сварки, уменьшение зоны термического влияния, количества выгораемых легирующих элементов и остаточных деформаций. Смесь аргона с 10 - 12% азота позволяет избежать предварительной термообработки, обеспечивая коррозионную стойкость металла шва. Для улучшения борьбы с пористостью к аргону, иногда добавляют кислород, в количестве 3-5%. Кислород или другой окислительный газ существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных швов.При этом, защита металла становится более активной. Чистый аргон, не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость. Наличие кислорода в дуге, также способствует мелкокапельному переносу электродного металла.
Применение смеси аргона и углекислого газа (обычно 18-25%), эффективно при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Гелий, используется сравнительно реже. Гелий может применяться в качестве инертного защитного газа при сварке нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов, химически чистых и активных материалов. Гелий легче воздуха, что усложняет защиту сварочной ванны, и, следовательно, требует большего его расхода на защиту. По сравнению с аргоном, он обеспечивает более интенсивный нагрев зоны сварки. Он обладает высокой теплопроводностью, имеет высокий потенциал ионизации, поэтому при сварке в гелии, увеличивается температура дуги, напряжение и её проплавляющая способность, в связи с чем, его, иногда, используют для проплавления больших толщин или получения специальной формы шва. Часто используется смесь 70% аргона и 30% гелия.
При сварке меди, защитным газом служит азот, так как по отношению к меди он является инертным газом.

Аргонодуговая сварка в инертных газах или их смесях отличается минимальным угаром легирующих элементов, что важно для высоколегированных сталей.
Технологические свойства дуги в значительной мере определяются родом и полярностью сварочного тока. При прямой полярности на изделии выделяется до 70% теплоты дуги, что обеспечивает глубокое проплавление основного металла. При обратной полярности напряжение дуги выше, чем при прямой полярности. На аноде - электроде выделяется большое количество энергии, что приводит к значительному его разогреву и, как следствие, повышенному его расходу.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности практически не применяется. Легированные стали, медные и титановые сплавы свариваются на постоянном токе прямой полярности. При этом на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод.При сварка алюминиевых и магниевых сплавов применяется переменный ток. Применение переменного тока производит очищающее действие на сварочную ванну.

При ручной аргонодуговой сварке на постоянном токе прямой полярности конец вольфрамового электрода затачивают на конус. Длина заточки, как правило должна быть равна двум-трем диаметрам электрода. При сварке на переменном токе рабочий конец вольфрамового электрода затачивают в виде полусферы.

Аргонодуговой сваркой можно выполнять всё виды соединений: стыковые, тавровые, нахлесточные и угловые.
Дуга горит между свариваемым изделием и вольфрамовым электродом. Электрод расположен в горелке, через сопло которой выдувается защитный газ. Сварку обычно выполняют справа налево. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен. Во избежание разбрызгивания металла конец проволоки подают в сварочную ванну очень плавно. Сварку выполняют без колебательных движений горелки, чтобы не нарушить защиту зоны сварки. Движение горелки -только вдоль оси шва.Отсутствие колебаний приводит к тому, что шов получается более узкий, чем при сварке покрытыми электродами. О степени проплавления судят по форме ванны расплавленного металла. Хорошему проплавлению соответствует ванна, вытянутая в сторону направления сварки, а плохому — круглая или овальная. Угол между осью мундштука аргонодуговой горелки и плоскостью свариваемого изделия должен быть 75 - 80°. Присадочную проволоку располагают под углом 90° относительно оси мундштука горелки, а угол между проволокой и изделием должен быть 15 - 20°. Нельзя вводить присадку в столб дуги, так как это приводит к мгновенному оплавлению прутка и разбрызгиванию. Во время сварки необходимо следить, чтобы расплавленный металл находился в защитной зоне газа. По окончании сварки перекрывать защитный газ можно только при остывании вольфрамового электрода (5 - 10 секунд). Вылет вольфрамового электрода: 5 – 12мм. Прекращать сварку удлинением дуги, отводя горелку в сторону — не рекомендуется.

Качество шва в большой степени определяется надежностью оттеснении от зоны сварки воздуха. Необходимый расход защитного газа устанавливают в зависимости от состава и толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и скорости сварки. При сварке соединений где требуется повышенный расход защитного газа рекомендуется применять экраны, устанавливаемые сбоку и параллельно шву. Поток защитного газа при сварке должен надежно охватывать всю область сварочной ванны, разогретую часть присадочного прутка и электрод. При повышенных скоростях сварки поток защитного газа может оттесняться воздухом. В этих случаях следует увеличивать расход защитного газа.

Лучшие результаты при сварке большинства металлов дает применение электродов не из чистого вольфрама, а торированных, иттрированных или ланттанированных. Добавка в вольфрам при изготовлении электродов 1,5-2% окислов иттрия и лантана повышает их стойкость и допускает применение повышенных на 15% сварочных токов. Перед сваркой рабочий конец электрода обычно затачивают на конус с углом 60° на длине двух-трех диаметров. Форма заточки электрода влияет на форму и размеры шва. С уменьшением угла заточки и диаметра притупления в некоторых пределах глубина проплавления возрастает.
Сварка вольфрамовым электродом обычно целесообразна для соединения металла толщиной 0,1-6мм. Однако ее можно применять и для больших толщин. Сварку выполняют без присадки, когда шов формируется за счет расплавления кромок, и с дополнительным присадочным металлом, предварительно уложенным в разделку или подаваемым в зону дуги в виде присадочной проволоки. Угловые и стыковые швы во всех пространственных положениях выполняют вручную, полуавтоматически и автоматически.

Для получения качественной сварки, особенно тонколистовых конструкций, следует обеспечивать точную подготовку и сборку кромок прихватками вручную вольфрамовым электродом или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях.

Загрязнение рабочего конца электрода понижает его стойкость, способствует интенсивному оплавлению, ухудшает качество шва (потому что образуется сплав вольфрама и другого металла с более низкой температурой плавления). Поэтому дугу возбуждают без прикосновения к основному металлу или присадочной проволоке, используя осциллятор. При правильном выборе силы сварочного тока рабочий конец электрода расходуется незначительно и долго сохраняет форму заточки.

Для формирования корня шва можно использовать медные или стальные съемные подкладки, флюсовую подушку. В некоторых случаях возможно применение и остающихся подкладок.
При сварке труб или закрытых сосудов газ пропускают внутрь сосуда. Инертные газы, увеличивая поверхностное натяжение расплавленного металла, улучшают формирование корня шва.