Аргонодуговая сварка: принцип работы, как выбрать, лучшие аппараты

Обеспечить качественное соединение деталей из алюминия можно только при сварке ТИГ. Обычным электродом можно заварить алюминиевый сплав для прочности, но он потребует более длительной последующей обработки. Сварка алюминия аргоном позволяет работать с материалом разной толщины, создавая аккуратные швы, обладающие при этом хорошими герметичными свойствами. Это особенно востребовано при ремонте автомобилей, катеров или различных емкостей. Но как варить этот специфичный материал впервые? Как настроить оборудование при сварке алюминия? Краткое руководство из статьи и видео урок помогут освоить это сложное дело.

Что необходимо учитывать при аргоновой сварке алюминия?

Сварка аргоном довольно универсальна, что позволяет соединять этим методом разные толщины материалов и работать со сплавами, считающимися трудносвариваемыми. Основой служит электрическая дуга, горящая между вольфрамовым электродом и изделием. Ее появление обеспечивается постоянным или переменным током, подающимся на горелку и массу, прикрепленную к свариваемым частям. Инертный газ выступает в качестве защиты сварочной ванны. Но алюминий и его сплавы имеют ряд специфичных особенностей, которые требуется знать и учитывать производя сварку.

Одной из трудностей служит оксидная пленка, образовывающаяся на поверхности материала. Она появляется при взаимодействии металла с кислородом. Плавится пленка при температуре 2000 градусов. Но сам алюминий начинает приобретать жидкую форму уже после 500 градусов. Поэтому выбрав слишком большую силу тока и расплавив оксид, невозможно вести шов. Установив малые параметры на аппарате не получается вообще начать процесс создания сварочной ванны. Поэтому аргонодуговая сварка алюминия подразумевает предварительную зачистку поверхности металла от оксида. Достигается это специальной щеткой или растворителем, после чего необходимо сразу начинать сварочный процесс.

Дополнительной сложностью является гигроскопичность материала. При высокой влажности окружающей среды алюминий впитывает часть воды из воздуха. Когда изделие начинает подвергаться нагреву от электрической дуги, то свариваемый материал выделяет влагу на поверхность. Это может отражаться на качестве формирования шва, плотности контакта с изделием, и пощипыванию малым напряжением сварщика, соприкасающегося с мокрыми участками. Хотя варить аргоном можно сразу, рекомендуется небольшой прогрев материала газовой горелкой при температуре 150 градусов. Это даст испариться лишней влаге и улучшит сварочный процесс.

Аргонная сварка алюминия требует и хорошей защиты расплавленного металла от внешнего воздуха. Для этого необходимо выставить правильный расход газа. Недостаточная подача последнего приведет к вспениванию металла и горению вольфрама. Чрезмерная продувка аргоном мешает формированию шва и сделает процесс более дорогим.

Еще одной сложностью для начинающих сварщиков является образование воронки в конце шва. Если дугу резко оборвать, то появляется кратер. Длительное удержание горелки на одном месте приводит к ненужному прогреву и расширению сварочной ванны. Поэтому аргоннодуговая сварка алюминиевых сплавов нуждается в дополнительных настройках режима затухания дуги, уменьшающего силу тока постепенно. Учитывая эти особенности материала, можно правильно выставить параметры напряжения и своими руками выполнить качественный шов.

Подготовка алюминия к сварке

При сваривании алюминия данным методом очень большое значение имеет чистота поверхности как химическая, так и механическая. В зоне шва не должно быть масла, грязи, воды, пыли. Их необходимо удалить металлической щеткой, растворителем (лучше уайт спиритом или ацетоном).
Иногда алюминий обезжиривают при помощи бензина, но если вы хотите получить действительно качественный шов, то от бензина, даже высокооктанового, придется отказаться. В современном топливе находится очень высокий процент присадок и ингибиторов, поведение который при нагреве до высоких температур предвидеть сложно.

В промышленных условиях зону контакта двух свариваемых деталей протравливают специальными щелочными составами для удаления оксидной пленки. При сварке в домашних условиях вам достаточно тщательно обработать рабочую зону стальной щеткой — это разрыхлит оксидный слой и позволит легко его расплавить.

Если вы все же решились на химическую обработку, то после нее необходимо промыть зону шва чистой водой под давлением и просушить. Очень удобно воспользоваться строительным феном, который, к тому же, прогреет детали. Вообще-то предварительный прогрев применяется при сварке ТИГ и в качестве обязательного технологического этапа, но только для сваривания массивных деталей.

Если вы обладаете собственным опытом сваривания алюминия TIG при АС и DC токе — поделитесь им на страницах нашего сайта. Нам и нашим читателям интересен опыт практиков и нестандартные подходы к решению задач сваривания различных металлов.

Технология выполнения сварки для начинающих

Процесс аргоновой сварки алюминия выполняется не постоянным током, а переменным. Так можно добиться лучших результатов. Свой первый шов лучше начинать на тренировочной поверхности:

1. Необходимо выставить пластины в удобное положение. Разделка кромок выполняется по тем же параметрам, что и остальные виды металлов.
2. Желательно произвести прогрев материала до 150 градусов, чтобы удалить влагу.
3. Щеткой снимается верхний тугоплавкий слой. В качестве альтернативы можно воспользоваться растворителем.
4. Горелка подносится к изделию так, чтобы между электродом и поверхностью оставалось 3 мм. Нажимается кнопка и зажигается дуга. Текучесть алюминия зависит от примесей в составе.
5. При возникновении небольшой лужицы расплавленного металла (сварочной ванны) можно подавать в зону сварки присадку.
6. Горелку необходимо вести ровно, справа налево. Колебательные движения понадобятся в случае широкого шва. На переменном токе будет слышен характерный треск сварки.
7. При завершении шва нажимается кнопка и дуга плавно затухает. Горелка удерживается над зоной сварки до полного прекращения продувки газом.

Сварка алюминия: что необходимо для выполнения этого процесса

Особо эффективным методом осуществления неразъемных соединений заготовок из алюминиевых сплавов считается сварка по технологии TIG AC. Такой метод предполагает организацию защитной зоны с применением инертных газов, предполагает использование специальных установок. Стандартно аргонодуговой сварочный процесс невозможно осуществить без:

• источника питания для метода TIG сварки (создающего переменный ток);
• обратного сварочного кабеля с заземляющей клеммой, необходимой для создания сварочного контура;
• сварочной горелки TIG специальной конструкции;
• сварочная дуга на переменном токе обладает высокой энергией, которая интенсивно нагревает детали сварочной горелки. При работе на высоком токе (от 200А) потребуется сварочная горелка с жидкостным охлаждением и, следовательно, блок жидкостного охлаждения горелки;
• присадочных прутков;
• вольфрамовых электродов;
• баллона с защитным газом (аргоном высокой чистоты или с добавлением гелия);
• редуктора с регулятором (ротаметром или стрелочным), позволяющего обеспечить необходимое давление защитного газа или расход в литрах/минуту;
• газового шланга.

Также каждый сварщик должен применять надежную сварочную маску с фиксированным уровнем затемнения, либо маску «Хамелеон», имеющую затемняемый светофильтр, имеющий настраиваемый уровень затемнения и срабатывающий автоматически при возникновении электрической дуги. Для безопасного выполнения сварочного процесса сварщика необходимо укомплектовать качественными крагами и другими средствами защиты.

Настройка аппарата и режимы

TIG сварка алюминия возможна только там, где аппараты поддерживают работу не только постоянным током, но и переменным. Несмотря на частоту колебания напряжения, лучший шов получается при последнем варианте настройки. Полярность может быть как прямой, так и обратной. Параметры напряжения можно установить исходя из толщины материала:

Подачу тока важно установить ступенчатого типа, с плавным розжигом, восходящим значением в процессе ведения шва, и постепенным затуханием при завершении горения. Это позволит избежать образования кратера в конце соединения.

Расход аргона при сварке выставляется на манометре, ближнем к газовому шлангу. Российские модели требуется установить в пределах от 6 до 11 литров. Это погрешность измерительного прибора, которая доводится до оптимального значения только практическим путем. Если манометр импортного производства (немецкий, чешский), то можно сразу поставить 8 литров.

В настройках аппарата важно установить и последующее время продувки газом, после прекращения горения дуги. Длительность подачи аргона выставляется на значение в пять секунд, что дает достаточно времени на застывание ванны и охлаждение электрода.

Технология аргонной сварки алюминия

Одним из серьезных этапов сварки аргоном является очистка кромок деталей. Перед началом работы требуется механически почистить их, а затем обезжирить. Чтобы убрать все жиры с поверхности деталей, надо использовать растворитель, например, ацетон. Помимо этого, при толщине детали > 0,4 см необходимо бывает разделать кромки, то есть скосить их. Делается это для понижения сварочной ванны ниже уровня поверхности детали, чтобы сформировать корень шва.

Для исключения прожогов оставляют маленькое притупление. При обработке с помощью аргона тонких заготовок используют отбортовку – так называют процесс загиба кромок деталей под прямым углом. Делается это для более плотного прилегания деталей друг к другу при аргонной сварке. Если кромки достаточно хорошо подготовить, то уберется напряжение заготовки и не произойдет ее деформации, что увеличит качество сварного соединения.

С поверхности необходимо убрать пленку окиси. Для этого кромки деталей обрабатывают любым абразивом (например, наждачкой) на расстояние ≤ 3 см от края. Также можно поработать напильником.

VT-metall предлагает услуги:

Тепло хорошо отводится, если поместить обрабатываемую деталь на подкладку из стали или меди. Тонкие заготовки обязательно надо разместить таким образом, чтобы предотвратить образование прожогов от соединения аргоном.

После окончания подготовительных работ надо хорошенько настроить переменный ток, подобрать правильный электрод, выбрать его диаметр и присадочную проволоку для соединения аргоном. Нижеизложенная информация призвана облегчить процесс выбора. При использовании двухрежимного аппарата он должен быть переведен в режим работы переменного тока АС.

Таблица:

Начинается работа с большой силой тока для быстрого прогрева металла. В процессе ток уменьшается, что предотвращает последующие пережоги, поскольку тепло быстро расползается по зоне аргонной сварки.

Настройка скорости подачи аргона в сварочную ванну очень важна. На интенсивность сильное влияние оказывают сила тока и скорость перемещения горелки. Рассмотрим несколько примеров: лист алюминия толщиной 0,1 см обрабатывается силой тока < 50 А – расход аргона будет от 4 до 5 л/мин. При толщине 0,4–0,5 см и силе тока > 150 А – расход аргона вырастет до 8–10 л/мин. Излишнее количество аргона в сварочной ванне может привести к примеси воздуха, а это ухудшит показатели шва. При его недостатке шов не удастся качественно защитить от воздействия кислорода.

Выбор присадочного материала

Поскольку алюминий плавится сравнительно быстро, то подобрав неверный диаметр присадочной проволоки, можно не успевать подавать ее в зону сварки и формировать шов. Поэтому толщина припоя должна быть такой же, как и толщина свариваемых пластин. Также необходимо быть внимательным и при выборе химического состава присадочного материала. Например, изделие из дюралюминия не получится заварить с прутком для пищевого алюминия. Помочь может таблица с номерами присадочной проволоки и ее предназначением:

Аргонодуговая сварка для чайников

SUPERIOR TIG 421 DC — HF/LIFT + TIG acc

Аргонодуговая сварка (TIG) – это сварка несгораемым вольфрамовым электродом в среде инертного газа. Основа процесса заключается в том, что между вольфрамом и деталью происходит интенсивное перетекание электрического тока (дуга), а зона сварочной ванны ограждена от вредного влияния воздуха защитной атмосферой.

В самом начале аргонодуговая сварка была создана для алюминиевых сплавов. Но в процессе освоения данного нового способа выяснилось, что таким образом отлично соединяются и нержавеющие стали, а так же другие металлы и их сплавы: черные стали (если требуются высокие показатели качества шва), Сu, Ti, Mg, бериллий (Be).

Плюсы (если сравнивать с ручной электродной и полуавтоматической сваркой):

• выполнение операций с деталями малых размеров.
• Отсутствие окалины, шлака, чистота рабочей зоны
• Широкий спектр свариваемых металлов. Есть такие, которые поддаются только TIGу : магний, титан.
• идеальный шов
• возможность работы с разнотолщинными листовыми металлами.

Минус:

• небольшой КПД

Чтобы начать работать

с аргонной сваркой необходим источник тока, аксессуары к нему TiG –горелка, кабель массы, редуктор, баллон с газом, присадочные прутки, сварочная маска и краги (перчатки).

Выбор источника тока

зависит от того, какие задачи перед Вами стоят.

1. Источников существует большое количество, начиная от самых простых и заканчивая довольно сложно устроенными аппаратами. Но для того, чтобы научиться варить и получить первые навыки достаточно приобрести инвертор ММА постоянного тока с функцией TiG. Чем он будет отличаться от тех, которые такой функции не имеют? Возможностью понизить выходное напряжение для TIG, тогда как ручная сварка выполняется на более высоком напряжении. Такой вариант подойдет для обучения и неответственных работ по нержавейке, углеродистой и низколегированной стали, латуни и меди.
2. Для полноценной сварки в аппарате необходимо присутствие двух функций. Это :

• бесконтактный поджиг
• заварка кратера.

1. Если вы хотите варить алюминий, магний, титан, вам нужно приобрести более серьезный инвертор, который кроме работы на постоянке, предоставит возможность переключиться на переменный ток.

1. В последнее время появились инверторы, которые помимо прочих стандартных функций оснащены дополнительными, что облегчает работу с разнотолщинными деталями в разных пространственных положениях. Например, пульсовый режим. Но нужно заметить, что правильно им пользоваться и производить корректные настройки могут только сварщики с большим опытом.

Среда защитного газа

В аргонодуговой сварке применяется исключительно инертные газы: это аргон, либо гелий. но практически в 100% случаев используется аргон. Гелий применяется крайне редко в промышленных задачах, иногда применяется смесь аргона с гелием. Часто задают вопрос: можно ли применить углекислоту или смесь с ней. Ответ: нет, потому что вольфрам реагирует в окислительной среде и начинает плавиться. Давление/расход газа, если на редукторе установлен ротаметр 5-8 л./мин. Если редуктор без ротаметра, на манометре должно быть приблизительно 0,2 Бар

Вольфрамовые электроды

Очень важная часть сварочного дела. Так как между электродом и изделием зажигается дуга. элемент вольфрам выбран не случайно т.к. это самый тугоплавкий из металлов. Более высокая температура плавления, разве что у углерода, который, впрочем, относится к неметаллам. Вольфрам выдерживает высокие температуры и не плавится. Существует огромное количество марок вольфрамовых электродов. Все они обозначаются цветовыми кодами. Есть универсальные электроды для сварки на постоянном/переменном токе, а так же те, которые предназначены только для переменного или постоянного тока. Например, для сварки на переменном токе есть электроды, верхняя нерабочая часть которых окрашена в зеленый цвет, это означает, что они состоят из чистого вольфрама. На постоянном токе они не применяются, потому что их сложно заточить. Есть электроды с добавлением других компонентов, таких как: лантан, церий. Сами компоненты добавляются для того, чтобы электрод хорошо затачивался и держал форму в процессе работы. Окрашиваются они в синий, белый, серый, желтый и золотистый цвета. В серый и синий электроды добавляется лантан, только в разных пропорциях.

Электроды для сварки на постоянном токе окрашиваются исключительно в красный цвет, и это означает, что туда добавлен торий, что делает их максимально устойчивыми. Не забывайте, что торий радиоактивен и при его заточке нужно соблюдать правила техники безопасности. Нужно организовать вытяжку, которая будет вытягивать радиоактивную пыль, либо, если нет возможности таковую оборудовать, можно использовать специальные машинки для зачистки, единственный минус которых ( правда, довольно ощутимый) это их цена.

Есть возможность выбрать диаметр электрода Ø1мм;Ø 1,6мм; Ø2мм; Ø3,2мм; и мах -Ø4мм. Каждый существует для, того, чтобы им работать на определенном диапазоне сварочных токов.

По заточке электродов

есть определенные требования, как это правильно делать, выдерживая определенный угол и направление, но многие затачивают «на глаз» так, чтобы он был острый, как игла. Это нужно для того, чтобы дуга была максимально сфокусирована в небольшом пятнышке сварочной ванны. Если заточки не будет, дуга образует слишком большой диаметр и тепловложение будет недостаточным.

Для сварки на переменном токе электрод так же необходимо затачивать, но таким образом, чтобы его кончик был немного притуплен, так как он греется сильнее и наблюдается подплавление. Это не страшно, так и должно быть.

Присадочный материал

Присадочный материал

Так же для осуществления сварки необходимо в качестве материалов иметь сварочную проволоку в прутках, которая представляет собой главный компонент сварного соединения, помимо основного металла. Добавляется он для того, чтобы создать шов, заполнить фаски.

Химический состав прутков должен соответствовать химсоставу основного металла или быть близким к нему по количеству углерода и содержанию легирующих элементов.

Перечислим основные прутки применяемые для аргонодуговой сварки:

• TIG ER-308LSi для нержавеющих сталей аустенитного класса типа пищевой нержавеки 12Х18Н10Т или 308-й
• TIG 316LSi для других коррозионостойких сталей типа10Х17Н13М3Т
• 5356 для алюминиево-магниевых сплавов, маркирующихся АМг
• 4043 подойдет для широкого спектра литейных алюминиевых сплавов. содержащих множество химэлементов в своем составе
• СuSi3 используется для сварки меди.
• Существуют так же отдельные виды прутков для низко/среднеуглеродистых сталей, низколегированных, а так же для латуни, магния, бериллия, титана и других спецметаллов.

Диаметр проволоки подбирается в зависимости от толщины металла. Если нужно сварить 1 мм, соответственно, берите миллиметровую присадку. Если толщина металла 5 мм – подойдут прутки 3-4мм.

Подбор электрода

Технология сварки алюминия аргоном требует и правильного выбора вольфрамового электрода, диаметр которого должен быть максимально близок к толщине свариваемых частей. Заточка выполняется классическим способом, но без острого кончика, как в случае со сваркой нержавейки. Во время первых секунд горения электрод примет форму капли на конце и так придется вести шов. Вылет из сопла необходим на 3-5 мм, чтобы избежать перегрева вольфрама. При сварке мелкие брызги алюминия будут налипать на электрод, что потребует повторной заточки.

Научиться сваривать алюминий не просто. Но зная вышеизложенные принципы и просмотрев видео с уроками от специалистов, можно уверенно пробовать свои силы на практике.

Недостатки TIG сварки

• сниженная производительность с сравнении с MIG / MAG;
• детали горелки и сама присадочная проволока чувствительны к загрязнению ;
• для получения качественного шва требуется высокая квалификация сварщика;
• разное положение деталей требует регулировки потока газа;
• компоненты газовой горелки требуется подбирать в зависимости от свариваемых материалов;
• присадочный материал подается вручную

Сварка алюминия аргоном для начинающих может показаться довольно сложной и невыполнимой задачей. Ответственное отношение к делу и следование нашим рекомендациям обязательно приведут к намеченным целям и вы в совершенстве овладеете этим методом.

Как работает сварка TIG?

Для это­го вида свар­ки тре­бу­ет­ся три вещи: высо­кая тем­пе­ра­ту­ра, защит­ный газ и при­са­доч­ный металл. Высо­кая тем­пе­ра­ту­ра дости­га­ет­ся за счёт элек­три­че­ства, про­хо­дя­ще­го через Воль­фра­мо­вый элек­трод и созда­ёт дугу с метал­лом. Газ посту­па­ет из бал­ло­на и течёт к месту свар­ки, что­бы защи­тить шов от воз­дей­ствия воз­ду­ха. При­са­доч­ный металл – это про­во­ло­ка, кото­рая пода­ёт­ся свар­щи­ком в дугу и пла­вит­ся. Про­цесс про­ис­хо­дит в сле­ду­ю­щей после­до­ва­тель­но­сти: сна­ча­ла свар­щик откры­ва­ет газ, далее элек­трод под­но­сит­ся к соеди­не­нию сва­ри­ва­е­мых дета­лей на доста­точ­ном рас­сто­я­нии, что­бы не касать­ся метал­ла, потом нажи­ма­ет­ся педаль и обра­зу­ет­ся сва­роч­ная дуга. Начи­на­ет про­ис­хо­дит плав­ле­ние метал­ла сва­ри­ва­е­мых дета­лей, а свар­щик вто­рой рукой начи­на­ет про­со­вы­вать при­са­доч­ную про­во­ло­ку в зону сва­роч­ной дуги, кото­рая пла­вит­ся и запол­ня­ет сва­роч­ное соединение.

Свар­ка TIG похо­жа на элек­тро­ду­га­вую свар­ку элек­тро­да­ми. Рукав с дер­жа­те­лем элек­тро­да от свар­ки TIG может быть уста­нов­лен на аппа­рат для элек­тро­ду­го­вой свар­ки, и такая кон­струк­ция будет рабо­тать как TIG.

Сва­роч­ная дуга в свар­ке TIG может обра­зо­вы­вать­ся так­же, как и в элек­тро­ду­го­вой свар­ке элек­тро­да­ми, но чаще аппа­ра­ты TIG име­ют функ­цию «высо­ко­ча­стот­ный старт» (high frequency start). Это поз­во­ля­ет не касать­ся метал­ла, что­бы создать сва­роч­ную дугу. Как толь­ко пода­но элек­тро­пи­та­ние на элек­трод, дуга обра­зу­ет­ся на рас­сто­я­нии до 2.5 см от метал­ла. Это осу­ществ­ля­ет­ся за счёт корот­ко­го момен­та пода­чи высо­ко­го напря­же­ния, кото­рое помо­га­ет пре­одо­леть рас­сто­я­ние до метал­ла и создать элек­три­че­скую дугу. Сра­зу после обра­зо­ва­ния дуги напря­же­ние пада­ет до зна­че­ния, кото­рое выстав­ле­но на аппа­ра­те. Таким обра­зом, Воль­фра­мо­вый элек­трод не полу­ча­ет физи­че­ско­го воз­дей­ствия и не изнашивается.

Типы Вольфрамовых электродов

Воль­фрам явля­ет­ся глав­ным ингре­ди­ен­том, из кото­ро­го изго­тов­лен элек­трод для свар­ки TIG. Ино­гда добав­ля­ют незна­чи­тель­ный про­цент дру­гих метал­лов, для улуч­ше­ния харак­те­ри­стик сва­роч­ной дуги, созда­ва­е­мой элек­тро­дом. Добав­ля­ют­ся Церий, Лан­тан, Цирконий.

Элек­тро­ды быва­ют раз­ных диа­мет­ров и име­ют раз­ные фор­мы кон­цов. От фор­мы кон­ца зави­сят харак­те­ри­сти­ки созда­ва­е­мой сва­роч­ной дуги. Фор­му кон­цу элек­тро­да нуж­но при­да­вать вручную.

Ост­рый «нако­неч­ник» при­ме­ня­ет­ся для сва­ри­ва­ния ста­ли. Такую фор­му кон­цу мож­но при­дать на мел­ко­зер­ни­стом точиль­ном кру­ге или спе­ци­аль­ном заточ­ном при­спо­соб­ле­нии для Воль­фра­мо­вых электродов.

Элек­трод с закруг­лён­ным «нако­неч­ни­ком» обыч­но при­ме­ня­ют для свар­ки алю­ми­ния и маг­ния. Что­бы полу­чить такую фор­му, нуж­но создать сва­роч­ную дугу, по воз­мож­но­сти над медью (но мож­но и дру­гой металл). В каче­стве защит­но­го газа дол­жен быть Аргон. Сва­роч­ный аппа­рат настра­и­ва­ет­ся опре­де­лён­ным обра­зом, так что­бы Воль­фра­мо­вый элек­трод начал пла­вить­ся и обра­зо­ва­лась кап­ля на его кон­це. Когда кап­ля сфор­ми­ру­ет­ся в виде неболь­шо­го шара, нуж­но оста­но­вить сва­роч­ную дугу.