У зв'язку з технічним прогресом виникла потреба в зварюванні з використанням нових, раніше не застосовувалися електродів, з унікальними властивостями. У сучасній промисловості: авіаційної, атомної, приладобудівної та інших, широко застосовуються хімічні активні і тугоплавкі метали - молібден, вольфрам, цирконій і ін. Їх використання сприяло розробці нових методів зварювання, які засновані на сучасних наукових засадах.
Вольфрам і його сплави
Вольфрам - найтугоплавкіший метал, так як температура його плавлення дорівнює 3422 градусів С. Існує кілька сплавів з вольфрамом, наприклад, з кобальтом і хромом, які характеризуються великою твердістю, стійкістю і зносостійкістю. Сплави з сріблом і міддю мають високу тепло- і електропровідність, а також стійкість до зношування. Вони застосовуються у виробництві електродів для виконання точкового зварювання. Сварка вольфрамовими електродами дозволяє виконати всі поставлені виробничі завдання і заощадити витрата зварювальних матеріалів, в тому числі електродів вольфраму.
Недолік металу - це його крихкість при 20 градусів С, тому обробку механічним способом можливо проводити при температурі вище межі крихкості, тобто від 300 до 500 градусів С.
Електроди з вольфраму
Вольфрамові електроди бувають:
Змінними, призначеними для здійснення зварювання змінним струмом. До цих електродів відносяться вольфрамовий чистий і цирконієвий, використовувані для зварювання алюмінію, магнію та їх сплавів. Перший має зелений колірний код, а другий - білий.- Універсальними, при яких процес зварювання відбувається постійним і змінним струмом. До даних електродів відносяться церієву і лантарірованние. Перші характеризуються сірим кольором, а другі синім і золотим. Ці електроди використовуються для зварювання більшості сплавів і сталі.
Особливості зварювання електродами з вольфраму
Зварювання можна вести в декількох режимах (ручний, автоматичний і напівавтоматичний). Здійснювати зварювання можна без застосування присадки і використовувати розплавлений метал з країв деталей для зварного шва, що підвищує економічність всього процесу.- Зварювання можна застосовувати до виробів товщиною менше 0, 1 мм.
- Важливою умовою процесу зварювання є те, що при роботі повітря повинен витіснятися із зони дій. Величина витрати газу залежить від товщини металу, швидкості процесу зварювання, типу з'єднання і інших показників.
- При цій зварюванні можна виробляти підпалювання дуги без дотику електрода з робочим металом, за допомогою осцилятора. Як правило, при контактуванні металу вироби і електрода під час підпалу дуги, сплавляється вольфрам зі зварюваних металом і з'являється наступний склад, температура сплаву якого нижче температури чистого вольфраму. Це сприяє зниженню міцності з'єднання зварювання.
- Необхідно підібрати електричний струм зварювання потрібної полярності, що призведе до мінімізації витрат електродів. Це дозволить на довгий час зберегти правильність заточування кінця електрода. У разі правильного використання струму, можна домогтися зменшення нагрівання металу і зменшити витрачання електрода.
- Аргон захищає електрод від окислення киснем і тому зменшується витрата електрода.
Вимоги, що пред'являються до зварювання
Необхідно в точності дотримуватися розміри для міцного і якісного зварного шва.- За допомогою електродів з вольфраму можна забезпечувати складання кромки зварних деталей.
- У роботі використовувати спеціальні пристосування для зварювання та складання.
- Проводити знежирення решт електродів і робочих поверхонь для отримання зварного шва хорошої якості.
- Правильно вибрати силу струму, щоб зменшити витрату електрода і зберегти його форму заточки.
- З робочої зони зварювання витіснити повітря.
- При використанні інертних захисних газів звернути увагу, щоб область хмари газу захоплювала всю зварену ванну, електрод і кінець розігрітій дроту.
- Треба збільшувати швидкість просування (потоку) газу інертного при більш високій швидкості процесу зварювання.
При ручному методі існують такі вимоги до процесу зварювання:
- Зварювання треба виконувати в напрямку справа наліво.
- При зварюванні тонких виробів, розташування пальника повинно бути під кутом рівним 60 градусів щодо поверхні виробу.
- Для деталей більшої товщини кут повинен дорівнювати 90 градусів.
- На вибір методу введення присадочного дроту впливає товщина вироби. При тонколистовому металі - дріт вводиться за допомогою поступально-зворотних коливань. Якщо деталі мають велику товщину, рухи повинні бути поперечно-поступальними.
При напівавтоматичному і автоматичному методі вимоги до зварювання наступні:
- При зварюванні напівавтоматичним і автоматичним методом, напрям має сприяти руху присадочного прутка попереду дуги.
- Електрод з вольфраму повинен бути розміщений перпендикулярно до зварювальних поверхонь. Присадний дріт і електрод розташовуються також під прямим кутом.
Джерела живлення зварювання вольфрамовим електродом
Трансформатори застосовуються в якості джерел живлення під час зварювання електричним змінним струмом, а генератори і випрямлячі - постійним. Джерела повинні володіти крутопадающей вольт-амперної характеристикою, яка сприяє сталості потрібної величини струму при порушеннях довжини дуги через різних коливань.
Пальник для дугового зварювання
Призначена для точної фіксації електрода з вольфраму в потрібному положенні і допуску до нього електричного струму, а також для постійного і рівномірного розподілу проходу потоку захисного газу по периметру зварювальної ванни. Пальник складається зі спеціальної голівки, яка покрита ізоляційним матеріалом і корпусу. У рукоятці є вбудована кнопка старту або виключення електричного струму для здійснення зварювання або проходу захисного газу.
Іноді в пальниках зустрічається кнопка регулюванням проходу струму. Для того щоб електрод був надійно закріплений, треба до відмови закриття тильний ковпачок. Електрод зазвичай поміщається в тил ковпачок, так як він буває досить довгим. Іноді зустрічаються і ковпачки невеликої довжини.
Пальники бувають різноманітних конструкцій і розмірів, які залежать від максимальної величини струму або умов використання. Величина нагріву і час, потрібний для охолодження пальника при зварюванні, залежить від її розмірів. Конструкція певних виробів передбачає зниження температури під струменем захисного газу. Ці вироби є пальниками охолодження в повітрі і застосовуються при великих величинах струму зварювання.
Газове сопло
Призначається для направлення струменя газу (захисного) в робочу зону зварювання з метою заміни повітря в навколишньому просторі. Сопло прикріплюється за допомогою різьблення до TIG-пальнику, яку в будь-який момент можна легко замінити. Сопло, найчастіше, виготовляється з кераміки для протистояння діям високої температури.
газові лінзи
Існує такий вигляд сопла, в які вбудовані лінзи (газові), в них струмінь газу надходить через сталеву решітку, що сприяє більшому захисті і стійкості до зовнішніх впливів потоків повітря. Плюсом установки сопла з лінзами є надання фахівця більш широкої області для огляду ванни для зварювання. А за допомогою лінз відбувається зниження витрати газу.
Панелі управління для зварювання електродом з вольфраму
Блоки управління бувають простими і складними з наявністю різноманітних функцій і характеристик. Прості панелі використовують тільки для процесу регулювання необхідної величини електричного струму зварювання. Витрата газу контролюється за допомогою регулятора, який вставлений в пальник TIG. Панелі управління сучасних конструкцій сприяють запуску захисного газу до моменту запалювання дуги, а також продовжують його подачу після припинення електричного струму. Це сприяє захисту вольфрамового електрода і зварювальної ванни, яка остигає, від негативних впливів середовища.
Керуючі блоки допомагають здійснювати контроль підвищення або зниження потоку зварювального струму, а також його пульсацію, що охороняє електрод від розпадання і появи вольфрамових частинок в звареному шві. Контроль часу зменшення потоку електричного струму після закінчення зварювального процесу запобігає появі пористості і кратера.
Імпульсний режим характеризується установкою струму імпульсу (перший рівень) і струму бази (другий рівень). Потрібна величина виставляється в залежності від умов і правил підтримки хорошого горіння дуги. Плавка металу відбувається за допомогою сили струму імпульсу. Поки остигає зварювальний ванна, під час паузи відбувається остаточна кристалізація зварного шва. Тривалість і часовий період імпульсу піддаються регулюванню. При цій зварюванні, шов являє собою лінію точок зварювання, накладених між собою. На ступінь покриття має великий вплив швидкість зварювання.
зварювальні матеріали
Захисний газ
Газ виконує наступні функції:
- витіснення з зварювальної зони повітря, що допомагає уникнути його контактування з ванною і сильно розігрітим електродом з вольфраму;
- забезпечення проходу електричного струму і подача тепла за допомогою дуги.
Для зварювання в середовищі інертних газів неплавким електродом (TIG) використовують два інертних газу: гелій і аргон, які іноді змішують між собою. Аргоном користуються набагато частіше, ніж гелієм. Для TIG-зварювання використовують азот і водень як відновлювальних газів. Вибір певного типу газу безпосередньо залежить від виду і властивостей матеріалу, який підлягає зварюванню.
електроди
Електроди з вольфраму бувають чотирьох типів:
- Вольфрам чистий без домішок (ЕВЧ).
- З'єднання «вольфрам + окис лантану».
- З'єднання «вольфрам + окис ітрію».
- З'єднання «вольфрам + двоокис торію».
Розмір діаметра електрода залежить від виду і величини струму, а також його марки. Електроди типу ЕВЧ застосовують під час зварювання електричного змінного струму, а інші - для процесів зварювання електричного змінного і постійного струму різних полярностей (пряма і зворотна).
В ході зварювання електроди затупляются і тому зменшується розмір провару (глибина). Кінець електрода можна заточити в вигляді сфери при зварюванні на змінному струмі або у формі конуса при зварюванні на постійному струмі. З метою заточування використовуються стаціонарні і переносні апарати з направляючими або без них. Для зменшення витрат електродів, потрібно починати подачу потоку інертного газу до підключення струму зварювання, і закінчувати після закінчення подачі струму і охолодження електрода.
Техніка безпеки при зварюванні
Цей спосіб зварювання, досить-таки безпечний, хоча шкідливі речовини виділяються в меншій кількості, ніж при інших видах зварювання. Відомо, що кількість небезпечних для здоров'я речовин залежить від швидкості і сили зварювального струму, від виду зварюваної сталі (високолегована, низьколегована і нелегована), а також від ступеня забруднення поверхні металу маслом і ін.
Зварнику необхідно дотримуватися правил безпеки, а також застосовувати в роботі індивідуальні засоби захисту, Професія зварника вважається однією з найнебезпечніших спеціальностей. Зварювальники мають справу з горючими і негорючими газами, зі стисненим повітрям і електричним струмом та іншими шкідливими і небезпечними чинниками. Працівники повинні знати всі особливості і правила роботи на устаткуванні для зварювання та дотримуватися заходів безпеки. Для захисту органів зору та обличчя застосовуються зварювальні щитки і маски.