Что такое TIG-сварка

При сварке вольфрамовым инертным газом (TIG), также известной как газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), используется неплавящийся вольфрамовый электрод и инертный защитный газ. - Сварка TIG позволяет соединять объекты без использования присадочного материала, что приводит к более аккуратным сварным швам без брызг.

В процессе сварки TIG дуга образуется между заостренным вольфрамовым электродом и заготовкой в ​​инертной атмосфере аргона или гелия. Небольшая интенсивная дуга, создаваемая заостренным электродом, идеально подходит для качественной и точной сварки. Поскольку электрод не расходуется во время сварки, сварщику TIG не нужно балансировать поступление тепла от дуги, поскольку металл осаждается с плавящегося электрода. Если требуется присадочный металл, его необходимо добавлять отдельно в сварочную ванну.

Источник питания

Сварка TIG должна проводиться с использованием источника питания с падающим постоянным током — постоянного или переменного тока. Источник питания постоянного тока необходим для предотвращения возникновения чрезмерно высоких токов при коротком замыкании электрода на поверхность заготовки. Это может произойти либо намеренно во время зажигания дуги, либо случайно во время сварки. Если, как при сварке MIG, используется источник питания с плоской характеристикой, любой контакт с поверхностью заготовки может привести к повреждению кончика электрода или приплавлению электрода к поверхности заготовки. При постоянном токе, поскольку тепло дуги распределяется примерно на одну треть на катоде (отрицательный) и на две трети на аноде (положительный), электрод всегда имеет отрицательную полярность, чтобы предотвратить перегрев и плавление. Однако альтернативное подключение источника питания постоянного тока положительной полярности имеет то преимущество, что при нахождении катода на заготовке поверхность очищается от оксидных загрязнений. По этой причине переменный ток используется при сварке материалов с прочной поверхностной оксидной пленкой, например алюминия.

Зажигание дуги

Сварочную дугу можно зажечь, поцарапав поверхность, образуя короткое замыкание. Основной сварочный ток потечет только при разрыве короткого замыкания. Однако существует риск того, что электрод может прилипнуть к поверхности и вызвать включения вольфрама в сварной шов. Этот риск можно свести к минимуму, используя метод «подъемной дуги», при котором короткое замыкание формируется при очень низком уровне тока. Наиболее распространенным способом зажигания дуги TIG является использование HF (высокочастотной сварки). ВЧ состоит из искр высокого напряжения в несколько тысяч вольт, которые длятся несколько микросекунд. ВЧ-искры вызывают разрушение или ионизацию зазора между электродом и деталью. Как только облако электронов/ионов сформировано, ток может течь от источника питания.

Примечание. Поскольку ВЧ генерирует аномально высокое электромагнитное излучение (ЭМ), сварщики должны знать, что его использование может вызвать помехи, особенно в электронном оборудовании. Поскольку ЭМ-излучения могут передаваться по воздуху, как радиоволны, или по силовым кабелям, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать помех системам управления и приборам, находящимся вблизи места сварки.

ВЧ также важен для стабилизации дуги переменного тока; при переменном токе полярность электрода меняется с частотой около 50 раз в секунду, в результате чего дуга гаснет при каждом изменении полярности. Чтобы гарантировать повторное зажигание дуги при каждом изменении полярности, в зазоре электрод/заготовка генерируются высокочастотные искры, которые совпадают с началом каждого полупериода.

Электроды

Электроды для сварки постоянным током обычно изготавливаются из чистого вольфрама с содержанием тория от 1 до 4% для улучшения зажигания дуги. Альтернативными добавками являются оксид лантана и оксид церия, которые, как утверждается, обеспечивают превосходные характеристики (зажигание дуги и более низкий расход электрода). Важно правильно подобрать диаметр электрода и угол наконечника в зависимости от уровня сварочного тока. Как правило, чем меньше ток, тем меньше диаметр электрода и угол его вершины. При сварке переменным током, поскольку электрод будет работать при гораздо более высокой температуре, для уменьшения эрозии электрода используется вольфрам с добавкой циркония. Следует отметить, что из-за большого количества тепла, выделяемого на электроде, трудно поддерживать заостренный кончик, и конец электрода принимает сферический или «шаровой» профиль.

Защитный газ

Защитный газ выбирается в зависимости от свариваемого материала. Следующие рекомендации могут помочь:

Аргон + 2 до 5 % H2 -. Добавление водорода к аргону слегка увеличивает газообразность, способствуя получению более чистых сварных швов без поверхностного окисления. Поскольку дуга более горячая и суженная, это позволяет использовать более высокие скорости сварки. К недостаткам можно отнести риск водородного растрескивания углеродистых сталей и пористость металла сварного шва алюминиевых сплавов.

Гелий и смеси гелия и аргона – добавление гелия в аргон повысит температуру дуги. Это способствует более высокой скорости сварки и более глубокому проплавлению сварного шва. Недостатками использования гелия или смеси гелия и аргона являются высокая стоимость газа и сложность зажигания дуги.

Приложения

Сварка TIG применяется во всех отраслях промышленности, но особенно подходит для высококачественной сварки. При ручной сварке относительно небольшая дуга идеальна для тонколистового материала или контролируемого проплавления (в корневом проходе сварных швов труб). Поскольку скорость наплавки может быть довольно низкой (при использовании отдельного присадочного стержня), MMA или MIG могут быть предпочтительными для более толстого материала и для заполняющих проходов в сварных швах толстостенных труб.

Сварка TIG также широко применяется в механизированных системах как автогенно, так и с присадочной проволокой. Однако имеется несколько готовых систем для орбитальной сварки труб, используемых при производстве химических заводов или котлов. Системы не требуют навыков манипулирования, но оператор должен быть хорошо обучен. Поскольку сварщик имеет меньше контроля над поведением дуги и сварочной ванны, особое внимание необходимо уделять подготовке кромок (механической, а не ручной), подгонке соединений и контролю параметров сварки.