Что такое аргонодуговая сварка, какова ее технология? Виды сварки в среде аргона

• Виды оборудования, применяемого для сварочных работ
• Инверторные сварочные аппараты
• Горелка с неплавящимся электродом
• Горелка с плавящимся электродом
• Сваривание в среде аргона своими силами

Аргонно-дуговая сварка — это процесс образования неразъемного соединения методом дуговой сварки в среде аргона, представляющего собой инертный газ. По сути, это сочетание электрической и газовой сварки своими руками. Процесс может осуществляться с применением либо плавящегося, либо неплавящегося электрода.

Что такое аргонодуговая сварка

Нередко возникает необходимость сварить пластичные материалы, которые не соединяются при обычных видах сварки. Например, медь, алюминий, титан и пр. Для создания прочной и неразъемной конструкции из указанных металлов может применяться сварка аргоном.

Аргонодуговая сварка проходит в среде инертного газа – аргона. Именно поэтому так и называется данный сварочный процесс.

Использование такого газа, как аргон, в процессе соединения деталей обусловлено необходимостью защиты от окисления за счет соприкосновения с кислородом. Аргон тяжелее и плотнее воздуха на 38%, он покрывает сварочную зону и не допускает кислород в зону с сопрягаемыми поверхностями.

Под воздействием кислорода серьезно страдает качество сварных швов, а алюминий может воспламениться. Именно поэтому и используется аргон.

Помимо аргона, при дуговой сварке применяются иные газы, создающие изоляционную среду. Это гелий, активный азот, водород, двуокись углерода.

Текстовый перечень сварочного оборудования аргонодуговой сварки производства ИТС:

• Установка для аргоно-дуговой сварки Faltig – 400
• Аппарат DC 200A.33 (до 200А)
• Дуговой тренажёр сварщика ДТС-02
• Установка для аргонодуговой сварки ВД-306ДК, ВД-506ДК
• Установка для аргонодуговой сварки УДГ-180
• Установка для аргонодуговой сварки УДГУ-200
• Установка для аргонодуговой сварки УДГУ-251
• Установка для аргонодуговой сварки УДГУ-351
• Установка для аргонодуговой сварки УДГУ-501 АС/DC
• Установка Аргоно-дуговой сварки ТрансТИГ — 350
• Установка Аргоно-дуговой сварки ТрансТИГ — 500
• Установка для аргонодуговой сварки TIG-200P AC DC BIMArc Standard Line
• Установка для аргонодуговой сварки TIG-315BP AC DC BIMArc Standard Line

ГОСТы

При использовании данного способа необходимо учитывать следующие законодательные нормативы и стандарты:

• ГОСТ 5.917-71. Горелки ручные для аргонодуговой сварки;
• ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные;
• ГОСТ 18130-79. Полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом;
• ГОСТ 14806-80. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры;
• ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. ТУ;
• ГОСТ 23949-80. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся;
• ГОСТ 10157-79. Аргон газообразный и жидкий. ТУ;
• ГОСТ 7871-75. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов;
• ГОСТ 13821-77. Выпрямители однопостовые с падающими внешними характеристиками для дуговой сварки.

Аргон и сварка

Будучи тяжелее воздуха, аргон надёжно покрывает зону сваривания, не давая активным газам влиять на химические свойства сварного шва. Это свойство делает его незаменимым при сваривании активных металлов, алюминия и меди. В качестве защитной среды он показывает отличные результаты при сваривании нержавейки и жаропрочных сплавов. Для сваривания чёрных металлов аргон применяют в смесях с гелием, кислородом или углекислым газом.

При использовании аргона можно поднять температуру сварочной дуги. Это увеличивает глубину проплавления сварочного шва и позволяет варить в один проход более толстые листы. При работе сварочными аппаратами для аргонодуговой сварки защитные свойства этого газа проявляются не только в защите шва, но и предохраняют от окисления материал неплавящегося электрода.

Аргон не вредит окружающей среде и не опасен для здоровья человека. Единственное, чего следует опасаться, так это его особенности накапливаться в больших количествах. Будучи тяжелее воздуха, аргон скапливается в нижней части помещения, замещает собой воздух и может вызвать удушье сварщика. Хорошая вентиляция служит залогом недопущения подобной ситуации.

Гост 10157 задает условия поставок газообразного и жидкого аргона. Транспортировка и хранение газообразного аргона осуществляется в баллонах под давлением 15 МПа в соответствии с ГОСТ 949.

Виды аргоновой сварки

Различают несколько разновидностей аргоновой сварки. Она может проводиться такими способами:

1. Ручными.
2. Полуавтоматическими.
3. Автоматическими.

В основе классификации, помимо степени автоматизации процесса, лежат виды используемых электродов.

Электроды бывают плавящиеся и неплавящиеся. Примером последнего электрода выступает тугоплавкая вольфрамовая проволока, которая позволяет обеспечить надежное соединение деталей, даже если они по своему типу относятся к разнородным материалам. Реже применяется графит.

Электроды производятся с разными диаметрами и материалами для отличающихся свариваемых металлов.

Таким образом, различают такие виды аргоновой сварки, как:

1. Ручная – с использованием неплавящегося электрода (этот вид маркируется как РАД).
2. Автоматическая – с использованием неплавящихся электродов (маркируется как ААД).
3. Автоматическая – с использованием плавящихся электродов (маркировка – ААДП).

Наибольшее распространение сегодня приобрели два способа сварки — ААД и РАД.

Использование плавящихся электродов возможно только в автоматическом режиме. Для этого применяются особые установки и аппараты, которые сваривают спецгорелкой, оснащенной электродвигателем, который передает проволоку из катушки. Плавящийся электрод одновременно используется для поджога и выступает паяльным материалом. Проводник в процессе поджога плавится и предоставляет массу для шва.

Схема аргонодуговой сварки

Автоматическая аргонодуговая сварка в основном применяется только на различных промышленных предприятиях (в частности, по производству металлоконструкций, для сварки в стационарных и монтажных условиях медных шин), что связано с дороговизной автоматических установок и сложностью их настройки. Гораздо проще сварить несколько деталей вручную, но если требуется высокая производительность, то без оборудования не обойтись.

Горелка для аргонно дуговой сварки с неплавящимся электродом

Метод аргонной сварки с использованием неплавящегося электрода, как правило, вольфрамового, используется для соединения изделий и конструкций, в изготовлении которых используются химически активные металлы и сплавы из них: алюминий, титан, магний, нержавеющая сталь. Этим материалам характерно сильное окисление при нагреве на воздухе. В данном случае могут применяться как постоянный, так и переменный ток. Процесс может быть ручным и автоматическим. При малых толщинах работа может осуществляться без использования присадки. В большинстве случаев в аргонной сварке используют источники постоянного тока.

Постоянный ток и прямая полярность способствуют эффективному распределению тепла дуги, что обеспечивает длительный срок службы вольфрамового электрода и высокое качество шва. Такой режим применяют для большинства нержавеющих сталей. При сварке конструкций из алюминия и его сплавов используют источники переменного тока. В процессе сварки в период прямой полярности происходит расплавление основного металла, а в моменты обратной — катодное распыление поверхностной тугоплавкой оксидной пленки, которая препятствует сварочному процессу. Если нержавеющая сталь содержит примеси алюминия, то для ее сваривания также применяют переменный ток.

Работа с неплавящимся катодом требует наличия источников тока, удовлетворяющих повышенным требованиям по стабильности сварочного тока при внешних воздействиях. Также источники тока должны иметь широкий диапазон регулирования. Это связано с тем, что в конце работы ток должен быть снижен в несколько раз по сравнению с рабочим режимом для избежания образования кратера.

Способ сварочных работ неплавящимся электродом обеспечивает формирование качественных сварных швов, поддерживает точную глубину проплава материала. Этот фактор очень важен при сварке тонких металлов с возможностью одностороннего доступа к поверхности конструкции. Данный метод широко применяется для создания неповоротных стыков труб. Такой метод называется орбитальным.

Горелка для работы неплавящимся электродом

Виды оборудования

Для аргонодуговой сварки может применяться 4 типа оборудования:

1. Ручная сварка предполагает, что сварщик своими руками должен держать горелку и присадочную проволоку.
2. Механизированный вариант, при котором сварщик держит горелку, а подача проволоки осуществляется механизированным способом.
3. Автоматическая аргонодуговая сварка – при данном способе реализации процесса сварщик не нужен, он заменяется оператором, который следит за процессом, потому что подача горелки и присадочной проволоки производится в автоматической режиме.
4. Роботизированный сварочный процесс – в данном случае не нужен ни сварщик, не оператор, вся процедура производится в рамках программы, которая полностью отвечает за процесс производства.

Технология

Рассмотрим технологию аргоновой сварки на основе ручной с неплавящимся электродом.

Необходимое оборудование

Сварочное оборудование включает в свой состав:

1. Сварочный аппарат любого типа для дуговой сварки с напряжением 60-70 вольт.
2. Силовой контактор, который подает напряжение от сварочного материала на горелку.
3. Осциллятор – прибор, преобразующий сетевое напряжение в 220 вольт и частотой колебания в 50 ГЦ в напряжение 2000-6000 вольт. Указанные параметры тока позволяют легко сформировать дугу.
4. Горелка керамическая.
5. Устройство для обдува сварной зоны аргоном.
6. Баллон для аргона.
7. Электрод и присадочная проволока.

Примерная стоимость сварочных аппаратов на Яндекс.маркет
В качестве дополнительных опций может выступать регулятор времени по обдуву аргонов, шланги и фитинги и пр.

Если требуется рассчитать экономическую эффективность дуговой сварки в защитном газе, то, помимо стоимости самого сварочного аппарата, нужно учесть цену расходных материалов: присадочных прутков, проволоки, аргона в баллонах, шлангов с разными размерами и пр.

Присадочная проволока производится из различных материалов: алюминиевых, чугунных, нержавеющих, медных и пр.

Примерная стоимость сварочной проволоки на Яндекс.маркет

Аргон подается из специальных баллонов со стандартным рабочим давлением 150 АМ. Баллоны бывают различного объема: на 5,10,20,40 литров и пр. Именно газ выступает основным и наиболее дорогим расходным материалом при данной сварке.

Примерная стоимость баллонов с аргоном разных объемов на Яндекс.маркет

Шланги, фитинги и прочие детали для работы часто изнашиваются, поэтому они подлежат периодической замене.

Также нельзя забывать, что для проведения работ нужны средства индивидуальной защиты: перчатки, маска, роба.

Этапы выполнения

При выполнении аргонодуговой ручной сварки необходимо придерживаться следующего алгоритма действий:

1. Настроить сварочный режим.
2. Очистить соединяемые металлы.
3. Включить на рукоятке горелки кнопку для подачи защитного газа в сварную зону (горелку следует взять в правую руку). Это нужно сделать примерно за 20 секунд до начала сварки. Присадочная проволока должна быть в левой руке.
4. Горелка опускается так, чтобы между электродом и поверхностями осталось расстояние до 2 мм. Электрод из горелки должен вставляться в горелку, чтобы на поверхности оставался стержень длиной не более 5 мм.
5. Включить сварочный аппарат и передать напряжение на электрод. Между ним и металлом возникает дуга, а из горелки подается в зону сварки аргон. Присадочная проволока под действием электрической дуги расплавляется и покрывает зазор.
6. Осуществить медленное движение вдоль шва.

Электрод желательно не зажигать при помощи соприкосновения со свариваемыми металлами, как при обычной сварке, для этого используется осциллятор (он подает высоковольтные импульсы для зажигания дуги). Без него вольфрамовый электрод загрязняется.

Что влияет на качество и размеры сварного шва

Для правильной сварки нужно соблюдение четырех базовых принципов:

1. Правильные настройки: для удержания нужной дуги необходимо отрегулировать подачу газа, тока, прута и пр.
2. Мастерство сварщика, которое гарантирует непрерывное создание качественного шва.
3. Правильно организованное рабочее место. В данном случае важно наличие жаропрочного стола, возможность фиксации детали, хорошая вентиляция и пр.
4. Правильная настройка оборудования для работы.

Знание определенных правил при сварке аргоном позволяет добиться высокого качества сварного шва:

1. Для создания узкого и глубокого шва стоит придерживаться только продольного движения электрода и горелки. Любые поперечные движения и отклонения уменьшат качество соединения. Поэтому в процессе сварки нужна аккуратность и внимание сварщика.
2. Чем длиннее сварочная дуга, тем шире получается шов и меньше его глубина. В конечном итоге от этого снижается качество соединения. Поэтому в процессе рекомендовано как можно ближе держать неплавящийся электрод к стыку.
3. Подачу присадочной проволоки нужно производить как можно более равномерно и плавно, резкая подача недопустима.
4. Газ лучше подавать с противоположной стороны сварочной дорожки. Это, конечно, увеличит его расход, но существенно увеличит качество.
5. Присадочная проволока вместе с электродом обязательно должны находиться в сварочной зоне, прикрытой аргоном, чтобы не допускать сюда азот и кислород.
6. Проволока подается перед горелкой с электродом под углом, что обеспечивает ровность шва и небольшую его ширину.
7. Важно достигать хороших значений проплавленности. В аргонодуговой сварке она определяется по визуальному осмотру шва: если он округлый и выпуклый, то это свидетельство недостаточного проплавления поверхности.
8. Сварка под аргоном не должна начинаться и заканчиваться резко, иначе будет открыт доступ кислорода и азота в сварную зону. Рекомендуется начать сварку через 15-20 секунд после подачи инертного газа, а заканчивать за 7-10 секунд до выключения горелки. Это требуется, чтобы материал успел кристаллизоваться в среде аргона без воздействия кислорода.
9. Перед тем как сварить большие изделия, нужно сделать пробные швы на небольших заготовках или на неважном участке.

Перед началом работы металлические изделий необходимо очистить и обезжирить.

Для снижения финансовых затрат на сварку можно использовать не только чистый аргон, но и его смесь с иными газами.

Использование газа в сварке нержавеющей стали

Когда мы используем полуавтомат для сварки нержавейки, возникает следующий вопрос: “Какой газ использовать?”

Существует 3 варианта газа, которые можно использовать:

Аргон

Сварка нержавейки полуавтоматом в среде аргона широко используется из-за эстетичности получаемых швов, но имеет недостатки в виде обилия брызг, нестабильности дуги и высокой стоимости.

Углекислый газ

Сварка полуавтоматом нержавейки в среде углекислого газа — самый дешевый вариант, но из-за ещё большего количества брызг, чем при аргоне, швы получаются очень грубыми.

Cмесь аргона и углекислого газа

В основном эти смеси содержат 98% аргона и 2% углекислого газа, либо 95% и 5% соответственно. Это самый оптимальный вариант, т.к. он объединяет в себе и доступную стоимость, и хорошее качество шва. При отсутствии высоких требований к виду шва процент углекислого газа возможно увеличить до 30.

Но всегда ли необходим защитный газ?

Ответ — нет. Защитную среду можно обеспечить и без использования газа. В этом случае применяют аналог сплошной проволоке — порошковую проволоку. Она представляет собой тонкостенную трубку, которая внутри заполняется флюсом и газом. Сверху покрывается металлическим защитным слоем, который при плавлении высвобождает флюс, который в свою очередь перекрывает доступ кислорода к месту сварки.

При этом порошковую проволоку применяют не так часто в силу неспособности обеспечить нужную защиту зоны сварки. Это в свою очередь занижает качество шва — он становится менее долговечным и прочным.

Режимы

Сварка под аргоном пройдет максимально качественно при правильном выборе ее оптимального режима. Выбор режима основывается на следующих составляющих:

• свойства свариваемых металлов. Они определяют выбор направления подачи тока и полярности. Например, для сварки стальных конструкций применяется постоянный ток прямой полярности, для сварки алюминия и бериллия – постоянный ток с обратной полярностью;
• сила тока. Она выбирается на основе диаметра электрода, который применяет сварщик; на основе типа металла для сварки, толщины металлов и из полярности. Например, для сварки титана режим работы определяется по следующим параметрам, из которых следует, что чем толще соединяемый металл, тем больший диаметр должен быть у вольфрамовых электродов:

• длина сварочной дуги. От нее зависит напряжение (как отмечалось, длина дуги напрямую влияет на качество шва);
• расход газа зависит от силы и равномерности его подачи горелкой. Специалисты рекомендуют избегать пульсаций.

Дополнительное оборудование

Обычно сварочный аппарат приобретается вместе с аргоновой горелкой, однако в некоторых моделях премиального класса продаётся отдельно. Это относится, например, к определённым маркам EWM, Lincoln Electric.

Выбирая горелку, нужно учитывать следующее. Они могут кнопочным управлением или вентильного типа. Они различаются по способу включения. В первом случае их открывают при помощи нажатия кнопки, во втором — поворотом вентиля.

Аргонная сварка нержавейки Источник техсервис59.рф

Длина рукава 2-5 метров. Этот параметр зависит от конкретных задач сварщика. Он определяется размером обрабатываемых деталей и требуемой степенью мобильности.

Для работы потребуется баллон с инертным газом. При регулярном использовании сварочного аппарата достаточно ёмкости 10 литров. Он небольшой — удобен при хранении и транспортировке. При работе на производстве или в мастерской приобретают баллон на 150 литров.

Чтобы его использовать, нужен шланг, который связывает его с прибором. Дополнительно будут необходимы: редуктор, а также манометры высокого и низкого давления. С помощью первого из них контролируют остаток газа, второй позволяет регулировать его подачу для работы.

Для выполнения сварки необходимы вольфрамовые электроды. Их поставляют с различными цветами наконечника в зависимости от того, с какими типами металлов будет необходимо работать. Наиболее часто применяются те, у которых наконечник имеет синий цвет.

Диаметр электродов равен 1,6-4,0 мм. Он должен соответствовать толщине обрабатываемых деталей, используемой силе тока и глубине, на которую выполняется проплавка.

Если детали плотно соединены друг с другом и не предполагается значительной механической нагрузки, то присадочную проволоку можно не использовать. В других случаях нужно предусмотреть её приобретение. Материал должен быть таким же, как у свариваемых деталей.

Иногда с помощью присадочной проволоки делают наплыв металла подходящей толщины. Обычно это нужно для последующей его обработки с целью придания заданной формы.

Аргоновая сварка позволяет получить тонкий аккуратный шов Источник metall.world

Преимущества и недостатки

Аргонодуговая сварка обладает своими преимуществами и недостатками. Ключевыми достоинствами ее являются:

1. Процесс обеспечивает невысокую температуру нагрева. Это сохраняет форму и размеры заготовок.
2. Инертность аргона обеспечивает высокую защиту сварной зоны.
3. Процесс сварки предельно простой и ему легко обучиться (хотя без обучения приступать к сварке не представляется возможным).
4. В процессе применяется дуга с высокой мощностью, что обеспечивает оперативность сварки.
5. Технология позволяет соединить разные разновидности металлов, которые невозможно скрепить другими способами.
6. Требуется редкая замена электродов.

Высокое качество получаемых аргонодуговой сваркой сварочных швов позволяет применять метод в отраслях, в которых высока потребность в качественной сварке металлов. В частности, способ допускается применять и нашел распространение в авиационной, атомной, пищевой промышленности, медицине, машиностроении.

Дополнительными преимуществами автоматической сварки является оперативность при соединении нескольких деталей, а также исключение фактора человеческих ошибок. Для обслуживания такой установки требуется минимальное количество персонала.

Недостатками процесса является сложное сварочное оборудование, в котором сложно провести настройку режимов. Это ограничивает использование метода новичками: от сварщика требуются опыт и сноровка. Когда в процессе соединения нужна высокоамперная дуга, то сварщику необходимо продумать дополнительное охлаждение стыков.

Также нужно обеспечить хорошую защиту от ветра и сквозняка, чтобы не потерять аргоновую защиту, что усложняет практическое применение метода. Поэтому такую работу рекомендовано выполнять в закрытых помещениях. При ручном способе ограничением метода является низкая стоимость выполнения работ.

Ограничением в применении автоматической установки является невозможность сварить любые нестандартные швы, дороговизна техники, ограничения по параметрам настройки, при сбое в работе аппарата бракованной может стать вся партия изделий.

Еще один недостаток способа – высокая стоимость аргона. На практике сварщики иногда заменяют его гелием и углекислым газом, но подобная замена возможна не всегда: все зависит от типа металла, который предстоит сварить.

Выбор сварочного аппарата

Для того, чтобы решить, какой сварочный аппарат необходим, нужно определить, для чего его планируется приобрести. Для этого учитывают следующее:

• Требуется оценить собственный опыт работы с TIG сваркой. Если он недостаточный, то использование такой техники может стать неэффективным.
• Нужно участь толщину обрабатываемых деталей и обдумать возможность использования обычного вида сварки.
• Какие материалы необходимо сваривать. В некоторых случаях применение TIG сварки является наилучшим способом, в других — можно рассмотреть альтернативные варианты.
• Нужно определить, планируется ли регулярно использовать эту технику или она требуется для разового применения.

Ответив на эти вопросы, можно приступить к выбору подходящей модели сварочного аппарата.

Оборудование, нужное для проведения работ Источник srbu.ru

Безопасность при сварке

Практически все правила безопасности по проведению сварки в аргоне касаются предварительной подготовки к процессу. Вероятность возникновения опасной ситуации минимальна при правильной подготовке. Приведем базовые принципы для обеспечения безопасности при сварке аргонным способом:

1. Специалист не вправе проводить настроечные и ремонтные процедуры при работающем аппарате.
2. От источника газа до источника огня должно быть как минимум 10 метров.
3. При автоматической сварке не допускается проведение никаких манипуляций. Это может не только нарушить технологию, но и навредить здоровью.
4. Перед началом работ требуется проверить заземление сварочного аппарата, надежность крепления шланга для подачи аргона и воды (если предполагается охлаждение горелки водой), проверить пломбы на манометрах, резьбу на накидных гайках, изоляцию рукоятки держателя.
5. На аппаратах автоматической сварки со стороны сварщика устанавливают откидной щиток со светофильтром. Электропроводка и трубки заключаются в общий резиновый шланг. Горелки не должны иметь открытых токоведущих частей.
6. Рукоятки горелок покрывают материалом и щитком, защищающими руки сварщика от ожогов.
7. В процессе сварки некоторых металлов (в частности, меди и алюминия) выделяются ядовитые газы, поэтому в помещении должна быть обеспечена хорошая вентиляция, или организована подача воздуха.
8. В исключительных ситуациях проводить работу следует в противогазе. Для того чтобы избежать ожоги горячим алюминием, на горизонтальных швах используют формовочные прокладки, а на вертикальных – подвижные шторки.
9. Очистку присадок из алюминия в растворе едкого натра следует проводить с использованием резиновых перчаток и очков для защиты.

Таким образом, аргонодуговая сварка позволяет качественно сварить металлы особого типа, которые невозможно соединить другими способами. Это алюминий, медь и цветные металлы. При стандартной сварке получить качественный и надежный шов для соединения тугоплавких заготовок не представляется возможным. Особенностью сварки является ее проведение в среде защитного газа. Аргон обеспечивает надежную защиту сварочной зоны от влияния внешних неблагоприятных факторов.