Аргонодуговая сварка: сущность и технология

Сварочные процессы все реже обходятся без применения защитных газовых сред. Исключение контакта между заготовкой и кислородом обеспечивает более качественный результат с получением крепкого и долговечного шва. В этом смысле аргонодуговую сварку можно назвать оптимальным способом формирования металлических стыков и соединений. Аргон не мешает выполнению розжига, в дальнейшем позволяя реализовывать термическое воздействие с нужными параметрами.

Сущность метода

Технология предусматривает создание термической дуги, после чего непосредственное соединение и резка заготовки под расплавом осуществляется в среде защитного газа. Способ отличается мобильностью, оптимальными показателями провара и возможностью обработки широкого спектра металлов и сплавов. Качество формируемого шва будет определяться двумя факторами: составом покрытия электрода и газовой смесью. Что касается первого, то обычно используют вольфрамовые расходники, внешний слой которых при расплаве модифицирует структуру шва. Защитный газ при аргонодуговой сварке также может иметь разные параметры как по составу смеси, так и по интенсивности подачи, которая регулируется вручную или на программном уровне через настройки аппарата. Несмотря на название, помимо аргона практикуется и создание газовой защиты при помощи гелия. Его смеси позволяют аккуратно и безопасно работать с тонкими листами алюминия, в частности. Аргон, в свою очередь, чаще используется при сварке нержавеющей стали, низкоуглеродистых, магниевых и титановых сплавов.

Сварочные аппараты для сварки с аргоном

В работе могут использоваться разные по конструкции приборы. Так, в профессиональной сфере чаще задействуют крупногабаритные трансформаторные модели, которые хорошо переносят внешние негативные факторы и отличаются низкой чувствительностью к влажности. В мастерских и домашних хозяйствах более распространены инверторные аппараты, отличающиеся легкостью, компактностью и высокой эргономикой. Сам принцип инверторной сварки предполагает необходимость преобразования частоты тока от номинальных 50/60 Гц до 100 КГц в среднем.

К универсальным аппаратам этой группы можно отнести модели серии AC/DC. Аргонодуговая сварка на таком оборудовании может производиться в условиях постоянного и переменного тока с режимами TIG и MMA. В частности, большинство современных инверторов средней мощности позволяют выполнять сварку в следующих форматах:

• Механизированным способом в газовой среде.
• С подключением порошковой проволоки.
• Ручным дуговым способом.

В каждом случае, независимо от режима, подбираются также индивидуальные характеристики сварки в параметрах тока и напряжения. Расширенный функционал оборудования может предусматривать настройку скорости подачи проволоки и величину индуктивности.

Используемые горелки

В операциях сварки задействуются специальные газосварочные горелки, выполняющие задачи нагрева и плавления заготовки. Данный инструмент может иметь разные параметры по расходу газа, подключающей инфраструктуры и совместимости с наконечниками. Сегодня чаще используются пропановые и ацетиленовые горелки для аргонодуговой сварки, благодаря которым обеспечивается экономный расход газовой смеси. Для предотвращения утечек в их конструкции предусматривают специальный вентильный механизм.

Планируя организацию газосварочных работ, важно учесть характеристики источника активной смеси. Для поддержания оптимального давления при использовании центральной магистрали или газового баллона будет не лишним предусмотреть возможность подключение редуктора. Это регулятор, который фиксируется в точке соединения с газовым патрубком посредством упорного винта и хомута. При покупке редуктора важно учесть его совместимость с горючими и негорючими смесями.

Используемые электроды

В ходе сварки используется неплавящийся вольфрамовый электрод. Выбор в пользу данного материала обусловлен свойствами вольфрама как такового: это тугоплавкий металл, способный выдерживать экстремально высокие температуры, сохраняя внутреннюю структуру. При выборе электродов для аргонодуговой сварки следует учитывать их размерные параметры, которые будут определяться свойствами целевой заготовки. На сегодняшний день выпускаются вольфрамовые прутья для сварки длиной 175 мм и толщиной от 1 до 4 мм. В подборе нужного расходника можно ориентироваться и на расчетную величину тока: от 50 А для 1 мм и до 300 А для 4 мм. Опять же, и диаметр вольфрамового электрода, и сила тока будут определяться размерами заготовки и объемами рабочих мероприятий в целом.

Электроды отчасти могут заменять и проволочные расходники. Их используют при механизированной сварке в средах углекислого и инертного газа. Но для организации процессов сварки с автоматической подачей электродной проволоки требуется дополнительное оборудование. Как минимум инвертор со встроенной системой направления расходника.

Подготовка оборудования к сварке

Изначально проверяется конструкционная целостность и работоспособность систем электротехнической защиты сварочного аппарата. Согласно требованиям техники безопасности, оборудование должно стабильно работать при перепадах напряжения до 15 %. Далее следует подготовка аппарата аргонодуговой сварки, согласно следующим указаниям:

• Конструкция располагается на ровной сухой поверхности так, чтобы вентилятор не закрывался.
• При помощи воздушного шланга производится соединение источника газовой смеси с редуктором или впускным отверстием аппарата.
• Для заземления конструкции следует использовать кабель сечением не меньше 6 мм². Он подключается к специальному заземляющему контакту на панели инвертора. Некоторые модели аппаратов имеют специальную арматуру и для зануления.
• Горелка с держателем вводится в созданную инфраструктуру также посредством соединительных контакторов с заземлением. Держатель соединяется с плюсовым разъемом, а обратный кабель направляется к минусовому контуру.

Непосредственно перед работой желательно отдельно проверить напряжение в сети мультиметром и в дальнейшем на полученные показания делать акцент при выполнении настроек аппарата.

Условия рабочего процесса

Аргонодуговым методом нередко выполняются деликатные сварочные операции, чувствительные к мельчайшим воздействиям окружающей среды. Если планируется именно такой формат работы, то лучше ориентироваться на следующие рекомендации относительно требований к условиям сварки:

• Влажность воздушной среды должна составлять не более 80 %. Это важно как для поддержания стабильности термической дуги, так и для сохранения работоспособности оборудования для аргонодуговой сварки. Сварочные инверторы можно использовать в среднем температурном режиме воздуха (от -5 °С до +40 °С).
• Рабочий участок должен быть чистым не только на момент начала процесса, но и в последующем. Случайное занесение грязи и атмосферных газов ветром не допускается.
• Нельзя использовать оборудование и в условиях риска случайного физического воздействия. Речь идет не только о сильных ударах, но и о малейших вибрациях. Наклон поверхности по горизонтали должен составлять не более 15°.
• На рабочую зону не должно воздействовать близко расположенное отопительное и климатическое оборудование.

Сварка TIG при постоянном токе

Когда аппарат будет подготовлен к работе и отрегулируется подача газа в горелке, можно приступать к операции в соответствии со следующей инструкцией:

• На панели управления через специальный переключатель выбирается режим TIG.
• Регулятор сети устанавливается в положение DC (аргонодуговая сварка с поджигом дуги на прямом токе).
• Устанавливаются параметры затухания дуги и сила тока в соответствии с толщиной заготовки.
• Включается горелка и начинается розжиг дуги.
• Электрод удерживается на расстоянии 2-4 мм от заготовки. Когда в ходе розжига исчезнут высокочастотные токи, можно будет начинать сварку.
• В процессе сварки следует избегать резких манипуляций, удерживая рабочие детали на одинаковой дистанции от зоны расплава.
• После завершения работ следует отрегулировать кнопку газовой продувки, это позволит избежать повреждения заготовки.

Такой режим оптимально подходит для работ с нержавеющими сплавами, медью и другими цветными металлами.

Сварка TIG при переменном токе

Вновь работы начинаются с базовых настроек. Выбирается режим сварки AC, который чаще используют для работ с алюминием. Важно иметь в виду, что сварка в условиях переменного тока предполагает сильные колебания напряжения. Электрод нагревается медленно, концентрируя тепло в отдельных точках. От оператора потребуется изначально выбрать оптимальную дистанцию (15-25 см) между электродом и заготовкой, чтобы она не допускала обгорания поверхностей из-за перегрева в моменты тепловых перепадов. И напротив, нет смысла в чрезмерном удалении вольфрамового прутка от рабочей зоны. Если используется аппарат аргонодуговой сварки TIG на больших токах до 200 А, то коэффициент полезной нагрузки должен быть установлен на уровне до 30 %. По мере понижения величины тока этот показатель повышается до 50 %.

Выполнение механизированной сварки

Аппарат переключается в режимы работы MIG/MMA. Подготавливается электродная проволока и механизм ее подачи через горелку. Для начала следует произвести пробную сварку, чтобы определить оптимальные показатели скорости подачи проволоки и силу тока. Оптимальными будут параметры, при которых процесс выполняется без прямого контакта электродного расходника с заготовкой и без обрывов дуги. Далее аргонодуговая сварка реализуется в режиме автомата. Как показывает практика, наиболее чистые швы в режимах MIG/MMA получаются при максимальной величине индуктивности.

Особенности ручной сварки с аргоном

Обычно используется режим MMA, но без проволоки, а с вольфрамовым электродом. Сварочный ток устанавливается через регулятор в значениях, соответствующих типу материала заготовки, диаметру электрода и внешним условиям. Процесс ручной аргонодуговой сварки начинается с образования дуги в момент поднесения вольфрамового прутка к целевому материалу. Опять же, главная задача исполнителя – выдерживать оптимальную дистанцию между электродом и заготовкой, не забывая о своевременной коррекции сетевых параметров.

Техника безопасности

Поскольку речь идет о работе в газовой среде с применением электротехнического оборудования, к мерам безопасности следует подходить с особым вниманием. В частности, соблюдаться должны следующие правила:

• Источник газа должен находиться в удалении от непосредственной рабочей зоны.
• Использовать воздушный шланг и редуктор следует только при условии, что они герметичны, исправны и соответствуют разъемам для подключения.
• Сварочный аппарат для аргонодуговой сварки нельзя подключать к сети, находящейся под напряжением. К тому же контур должен иметь заземление.
• Вся кабельная проводка должна иметь проверенную изоляцию.

Техобслуживание оборудования

После каждого сеанса сварки аппарат очищается от пыли, следов расплава и других технологических загрязнений. В условиях интенсивной эксплуатации регулярно мультиметром проверяется корректность электротехнических настроек, их соответствие показаниям индикаторов и регуляторов. Также проверяются разъемы аппарата аргонодуговой сварки, вспомогательные механизмы подачи проволоки (при наличии) и измерительные приборы.

Заключение

При помощи аргонодугового способа сварки можно получать качественные швы, затрачивая минимум усилий прямо в домашних условиях. Это особенно важно для тех, кто работает с небольшими заготовками, ожидая выполнить гладкое и прочное соединение с высокой точностью. Впрочем, есть и минусы у аргонодуговой сварки, которые сводятся к некоторым организационным сложностям. Например, для многих может стать затруднительным сам процесс подключения инвертора к источникам газа, горелке и оборудованию для направления проволоки. Также неопытных пользователей полуавтоматического сварочного аппарата нередко смущает широкий спектр регулировочных параметров, за счет которых, впрочем, и удается добиться высокого качества результата.