Газовая вольфрамовая дуговая сварка - Gas tungsten arc welding

вольфрамовая дуговая сварка

Газовая вольфрамовая дуговая сварка ( GTAW ), также известная как сварка вольфрамовым инертным газом ( TIG ) , представляет собой процесс дуговой сварки , в котором для создания сварного шва используется неплавящийся вольфрамовый электрод . Зона сварки и электрод защищены от окисления или другого атмосферного загрязнения инертным защитным газом ( аргон или гелий ). Присадочный металл обычно используется, хотя некоторые сварные швы, известные как автогенная сварка или слитых сварные швы не требуют его. Когда используется гелий, это называется гелиарной сваркой . Постоянный ток сварки питание вырабатывает электрическую энергию, которая проводится по всей дуге через колонку высокоионизованных газа и пары металла , известные в качестве плазмы . GTAW чаще всего используется для сварки тонких профилей из нержавеющей стали и цветных металлов, таких как алюминий , магний и медные сплавы. Этот процесс предоставляет оператору больший контроль над сварным швом, чем конкурирующие процессы, такие как дуговая сварка металлическим электродом в защитных оболочках и дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа , что позволяет получать более прочные и качественные сварные швы. Однако GTAW сравнительно сложнее и труднее в освоении, и, кроме того, он значительно медленнее, чем большинство других методов сварки. Связанный процесс, плазменная сварка , использует немного другую сварочную горелку для создания более сфокусированной сварочной дуги и, как результат, часто автоматизирован.

Разработка

После открытия короткоимпульсной электрической дуги в 1801 году Хэмфри Дэви и непрерывной электрической дуги в 1802 году Василием Петровым , дуговая сварка развивалась медленно. CL Гроб была идея сварки в атмосфере инертного газа в 1890 году, но даже в начале 20 - го века, сварки цветные металлы , такие как алюминий и магний остается сложными , так как эти металлы быстро реагируют с воздухом, в результате чего пористого шлака - заполненные сварные швы. Процессы с использованием покрытых флюсом электродов не обеспечивали удовлетворительной защиты зоны сварки от загрязнения. Для решения проблемы в начале 30-х годов прошлого века использовались баллонные инертные газы. Несколько лет спустя в авиастроении появился способ сварки магнием в среде защитного газа постоянным током .

Рассел Мередит из Northrop Aircraft усовершенствовал этот процесс в 1941 году. Мередит назвал процесс Heliarc, потому что он использовал дугу с вольфрамовым электродом и гелий в качестве защитного газа, но его часто называют сваркой вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG). Официальный термин Американского общества сварщиков - дуговая сварка вольфрамовым электродом в газовой среде (GTAW). Linde Air Products разработала широкий ассортимент горелок с воздушным и водяным охлаждением, газовые линзы для улучшения защиты и другие аксессуары, которые увеличили использование процесса. Первоначально электрод быстро перегревался, и, несмотря на высокую температуру плавления вольфрама, частицы вольфрама переносились на сварной шов. Чтобы решить эту проблему, полярность электрода была изменена с положительной на отрицательную, но это изменение сделало его непригодным для сварки многих цветных металлов. Наконец, разработка устройств переменного тока позволила стабилизировать дугу и производить высококачественные алюминиевые и магниевые сварные швы.

Развитие продолжалось в течение следующих десятилетий. Компания Linde разработала горелки с водяным охлаждением, которые помогли предотвратить перегрев при сварке на больших токах. В течение 1950-х годов, когда этот процесс продолжал набирать популярность, некоторые пользователи обратились к диоксиду углерода в качестве альтернативы более дорогостоящей сварочной атмосфере, состоящей из аргона и гелия , но это оказалось неприемлемым для сварки алюминия и магния, поскольку это ухудшало качество сварки, поэтому он сегодня редко используется с GTAW. Использование любого защитного газа, содержащего кислородное соединение, например диоксид углерода, быстро загрязняет вольфрамовый электрод, что делает его непригодным для процесса TIG. В 1953 году был разработан новый процесс на основе GTAW, названный плазменной сваркой. Он обеспечивает больший контроль и улучшает качество сварки за счет использования сопла для фокусировки электрической дуги, но в значительной степени ограничивается автоматизированными системами, тогда как GTAW остается в основном ручным, ручным методом. Разработка в рамках процесса GTAW также продолжалась, и сегодня существует ряд вариаций. Среди наиболее популярных - импульсный ток, ручное программирование, методы сварки горячей проволокой, даббер и методы GTAW с увеличенным проникновением.

Операция

Площадь сварного шва GTAW

Ручная дуговая сварка вольфрамовым электродом вольфрамовым электродом является относительно сложным методом сварки из-за координации, необходимой сварщику. Подобно сварке горелкой, GTAW обычно требует двух рук, поскольку в большинстве случаев сварщик должен вручную подавать присадочный металл в зону сварки одной рукой, а другой рукой манипулировать сварочной горелкой. Также важно поддерживать короткую длину дуги, предотвращая при этом контакт между электродом и заготовкой.

Для зажигания сварочной дуги высокочастотный генератор (похожий на катушку Тесла ) создает электрическую искру . Эта искра является проводящим путем для сварочного тока через защитный газ и позволяет зажигать дугу, когда электрод и деталь разделены, как правило, на расстоянии 1,5–3 мм (0,06–0,12 дюйма) друг от друга.

После зажигания дуги сварщик перемещает горелку по небольшому кругу, чтобы создать сварочную ванну, размер которой зависит от размера электрода и силы тока. Поддерживая постоянное расстояние между электродом и заготовкой, оператор затем немного отводит резак назад и наклоняет его назад примерно на 10–15 градусов от вертикали. При необходимости присадочный металл добавляется вручную в переднюю часть сварочной ванны.

Сварщики часто разрабатывают технику быстрого переключения между перемещением горелки вперед (для продвижения сварочной ванны) и добавлением присадочного металла. Присадочный стержень вынимается из сварочной ванны при каждом продвижении электрода, но всегда остается внутри газовой защиты, чтобы предотвратить окисление его поверхности и загрязнение сварного шва. Присадочные стержни, состоящие из металлов с низкой температурой плавления, таких как алюминий, требуют, чтобы оператор держался на некотором расстоянии от дуги, оставаясь внутри газовой защиты. Если поднести его слишком близко к дуге, присадочный стержень может расплавиться до того, как коснется сварочной ванны. По мере того, как сварка приближается к завершению, ток дуги часто постепенно снижается, чтобы позволить кратеру сварного шва затвердеть и предотвратить образование кратерных трещин в конце сварного шва.

Безопасность

Две прозрачные сварочные завесы красного цвета для защиты находящихся рядом людей от воздействия ультрафиолетового излучения во время сварки.

Сварщики носят защитную одежду , в том числе легкие и тонкие кожаные перчатки и защитные рубашки с длинными рукавами и высокими воротниками, чтобы избежать воздействия сильного ультрафиолета . Из-за отсутствия дыма при GTAW свет электрической дуги не покрывается дымом и твердыми частицами, как при сварке штучной сваркой или дуговой сварке металлическим электродом , и, таким образом, намного ярче, подвергая операторов сильному ультрафиолетовому излучению. Сварочная дуга имеет другой диапазон и силу длин волн УФ-излучения от солнечного света, но сварщик находится очень близко к источнику, а интенсивность света очень сильная. Потенциальное повреждение дуговым светом включает случайные вспышки в глаз или глаз дуги, а также повреждение кожи, подобное сильному солнечному ожогу . Операторы носят непрозрачные шлемы с темными линзами для глаз и полностью закрывают голову и шею, чтобы предотвратить воздействие УФ-излучения. Современные шлемы часто имеют лицевую панель типа жидких кристаллов, которая самозатемняется под воздействием яркого света зажженной дуги. Прозрачные сварочные завесы из поливинилхлоридной пластиковой пленки часто используются для защиты находящихся поблизости рабочих и посторонних от воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Сварщики также часто подвергаются воздействию опасных газов и твердых частиц. Хотя в процессе не образуется дым, яркость дуги в GTAW может разрушать окружающий воздух с образованием озона и оксидов азота. Озон и оксиды азота вступают в реакцию с легочной тканью и влагой, вызывая ожог азотной кислотой и озоном. Уровни озона и оксида азота умеренные, но необходимо контролировать продолжительность воздействия, многократное воздействие, а также качество и количество вытяжного дыма, а также изменение воздуха в помещении. Сварщики, которые не работают безопасно, могут заразиться эмфиземой и отеком легких, что может привести к преждевременной смерти. Точно так же тепло от дуги может вызвать образование ядовитых паров от чистящих и обезжиривающих материалов. Операции по очистке с использованием этих средств не следует проводить рядом с местом сварки, а для защиты сварщика необходима соответствующая вентиляция.

Приложения

Хотя аэрокосмическая промышленность является одним из основных пользователей дуговой сварки газом вольфрамом, этот процесс используется в ряде других областей. Многие отрасли промышленности используют GTAW для сварки тонких деталей, особенно цветных металлов. Он широко используется в производстве космических аппаратов, а также часто используется для сварки тонкостенных труб малого диаметра, например, используемых в велосипедной промышленности. Кроме того, GTAW часто используется для выполнения корневых швов или сварных швов первого прохода для трубопроводов различных размеров. При техническом обслуживании и ремонте этот процесс обычно используется для ремонта инструментов и штампов, особенно компонентов из алюминия и магния. Поскольку сварочный металл не переносится непосредственно через электрическую дугу, как в большинстве процессов открытой дуговой сварки, инженеру-сварщику доступен широкий ассортимент сварочного присадочного металла. Фактически, ни один другой процесс сварки не позволяет сваривать такое количество сплавов в таком количестве конфигураций продукта. Сплавы присадочных металлов, такие как элементарный алюминий и хром, могут быть потеряны в результате улетучивания электрической дуги. Эта потеря не происходит в процессе GTAW. Поскольку полученные сварные швы имеют такую ​​же химическую целостность, что и исходный основной металл, или более точно соответствуют основным металлам, сварные швы GTAW обладают высокой устойчивостью к коррозии и растрескиванию в течение длительных периодов времени, что делает GTAW процедуру выбора для критических операций, таких как герметизация отработавших ядер. канистры с горючим перед захоронением.

Качественный

Угловой шов GTAW

Газовая вольфрамовая дуговая сварка, поскольку она обеспечивает больший контроль над площадью сварного шва, чем другие сварочные процессы, может обеспечить высококачественные сварные швы при выполнении квалифицированными операторами. Максимальное качество сварки обеспечивается поддержанием чистоты - все используемое оборудование и материалы не должны содержать масла, влаги, грязи и других загрязнений, поскольку они вызывают пористость сварного шва и, как следствие, снижение прочности и качества сварного шва. Для удаления масла и жира можно использовать спирт или аналогичные коммерческие растворители, в то время как проволочная щетка из нержавеющей стали или химический процесс могут удалить оксиды с поверхностей металлов, таких как алюминий. Ржавчину на стали можно удалить, сначала обработав поверхность пескоструйной очисткой, а затем с помощью металлической щетки удалите въевшуюся крупу. Эти шаги особенно важны при использовании постоянного тока отрицательной полярности, поскольку такой источник питания не обеспечивает очистки во время процесса сварки, в отличие от постоянного или переменного тока положительной полярности. Чтобы поддерживать чистоту сварочной ванны во время сварки, поток защитного газа должен быть достаточным и постоянным, чтобы газ покрывал сварной шов и блокировал загрязнения в атмосфере. GTAW при ветре или сквозняке увеличивает количество защитного газа, необходимого для защиты сварного шва, увеличивая стоимость и делая процесс непопулярным на открытом воздухе.

Уровень тепловложения также влияет на качество сварки. Низкое тепловложение, вызванное низким сварочным током или высокой скоростью сварки, может ограничить проплавление и привести к отрыву сварного шва от свариваемой поверхности. Однако при слишком большом подводе тепла ширина сварного шва увеличивается, а вероятность чрезмерного проплавления и разбрызгивания (выброс мелких нежелательных капель расплавленного металла) возрастает. Кроме того, если сварочная горелка находится слишком далеко от детали, защитный газ становится неэффективным, вызывая пористость в сварном шве. В результате получается сварной шов с точечными отверстиями, который слабее обычного сварного шва.

Если величина используемого тока превышает возможности электрода, в сварном шве могут образоваться включения вольфрама. Это явление, известное как плевание вольфрамом, можно определить с помощью рентгенографии, и его можно предотвратить, изменив тип электрода или увеличив диаметр электрода. Кроме того, если электрод плохо защищен газовой защитой или оператор случайно позволяет ему контактировать с расплавленным металлом, он может стать грязным или загрязненным. Это часто приводит к тому, что сварочная дуга становится нестабильной, что требует шлифовки электрода алмазным абразивом для удаления примесей.

Оборудование

Горелка GTAW с различными электродами, чашками, цангами и газовыми диффузорами
Горелка GTAW в разобранном виде

Оборудование, необходимое для операции газовой вольфрамовой дуговой сварки, включает сварочную горелку, в которой используется неплавящийся вольфрамовый электрод, источник постоянного тока для сварки и источник защитного газа.

Сварочная горелка

Сварочные горелки GTAW предназначены для автоматического или ручного управления и оснащены системами охлаждения с использованием воздуха или воды. Автоматический и ручной резаки похожи по конструкции, но ручной резак имеет ручку, а автоматический резак обычно поставляется с монтажной стойкой. Угол между средней линией рукоятки и средней линией вольфрамового электрода, известный как угол головки, может быть изменен на некоторых ручных горелках в соответствии с предпочтениями оператора. Системы воздушного охлаждения чаще всего используются для слаботочных операций (примерно до 200  А ), в то время как водяное охлаждение требуется для сильноточной сварки (примерно до 600 А). Горелки подключаются кабелями к источнику питания и шлангами к источнику защитного газа и, если используется, к водопроводу.

Внутренние металлические части горелки изготовлены из твердых сплавов меди или латуни, поэтому она может эффективно передавать ток и тепло. Вольфрамовый электрод необходимо прочно удерживать в центре горелки с помощью цанги соответствующего размера , а отверстия вокруг электрода обеспечивают постоянный поток защитного газа. Размеры цанговых патронов соответствуют диаметру вольфрамового электрода, который они удерживают. Корпус горелки изготовлен из термостойкого изоляционного пластика, покрывающего металлические компоненты, обеспечивающего изоляцию от тепла и электричества для защиты сварщика.

Размер сопла сварочной горелки зависит от желаемой площади экранирования. Размер газового сопла зависит от диаметра электрода, конфигурации стыка и доступности доступа сварщика к стыку. Внутренний диаметр сопла предпочтительно как минимум в три раза больше диаметра электрода, но жестких правил здесь нет. Сварщик оценивает эффективность защиты и увеличивает размер сопла, чтобы увеличить площадь, защищаемую внешней газовой защитой по мере необходимости. Сопло должно быть термостойким и, следовательно, обычно изготавливается из оксида алюминия или керамического материала, но плавленый кварц , стекло высокой чистоты, обеспечивает лучшую видимость. В сопло могут быть вставлены устройства для специальных применений, например, газовые линзы или клапаны, для улучшения управления потоком защитного газа с целью уменьшения турбулентности и попадания загрязненной атмосферы в защищенную зону. Ручные переключатели для управления сварочным током могут быть добавлены к ручным горелкам GTAW.

Источник питания

При газовой вольфрамовой дуговой сварке используется источник постоянного тока, что означает, что ток (и, следовательно, тепловой поток ) остается относительно постоянным, даже если расстояние до дуги и напряжение изменяются. Это важно, потому что большинство применений GTAW являются ручными или полуавтоматическими, поэтому резак должен держать оператор. Если вместо него используется источник постоянного напряжения, трудно поддерживать достаточно стабильное расстояние дуги, поскольку это может вызвать резкие колебания температуры и затруднить сварку.

Источник питания GTAW

Предпочтительная полярность системы GTAW во многом зависит от типа свариваемого металла. Постоянный ток с отрицательно заряженным электродом (DCEN) часто используется при сварке сталей , никеля , титана и других металлов. Его также можно использовать в автоматической GTAW для алюминия или магния, когда гелий используется в качестве защитного газа. Отрицательно заряженный электрод генерирует тепло, испуская электроны, которые проходят через дугу, вызывая термическую ионизацию защитного газа и повышая температуру основного материала. Ионизированный защитный газ течет к электроду, а не к основному материалу, и это может привести к образованию оксидов на поверхности сварного шва. Постоянный ток с положительно заряженным электродом (DCEP) встречается реже и используется в основном для неглубоких сварных швов, поскольку в основном материале выделяется меньше тепла. Вместо того, чтобы течь от электрода к основному материалу, как в DCEN, электроны идут в другом направлении, заставляя электрод нагреваться до очень высоких температур. Чтобы сохранить форму и предотвратить размягчение, часто используют электрод большего размера. Когда электроны движутся к электроду, ионизированный защитный газ течет обратно к основному материалу, очищая сварной шов путем удаления оксидов и других примесей и тем самым улучшая его качество и внешний вид.

Переменный ток, обычно используемый при ручной или полуавтоматической сварке алюминия и магния, объединяет два постоянных тока, заставляя электрод и основной материал чередоваться между положительным и отрицательным зарядом. Это заставляет поток электронов постоянно менять направление, предотвращая перегрев вольфрамового электрода, сохраняя тепло в основном материале. Поверхностные оксиды все еще удаляются во время положительной электродной части цикла, а основной металл нагревается более глубоко во время отрицательной электродной части цикла. Некоторые источники питания позволяют операторам использовать несимметричную волну переменного тока, изменяя точный процент времени, в течение которого ток проходит в каждом состоянии полярности, что дает им больше контроля над количеством тепла и очищающим действием, обеспечиваемым источником питания. Кроме того, операторы должны опасаться выпрямления , при котором дуга не зажигается повторно при переходе от прямой полярности (отрицательный электрод) к обратной полярности (положительный электрод). Чтобы решить эту проблему, можно использовать источник питания прямоугольной формы , а также высокочастотный источник питания для обеспечения стабильности дуги.

Электрод


Класс ISO

Цвет ISO

Класс AWS
AWS
Color
Сплав
WP Зеленый EWP Зеленый Никто
WC20 серый EWCe-2 апельсин ~ 2% CeO 2
WL10 Чернить EWLa-1 Чернить ~ 1% La 2 O 3
WL15 Золото EWLa-1.5 Золото ~ 1,5% La 2 O 3
WL20 Голубое небо EWLa-2 Синий ~ 2% La 2 O 3
WT10 Желтый EWTh-1 Желтый ~ 1% ThO 2
WT20 красный EWTh-2 красный ~ 2% ThO 2
WT30 фиолетовый ~ 3% ThO 2
WT40 апельсин ~ 4% ThO 2
WY20 Синий ~ 2% Y 2 O 3
WZ3 коричневый EWZr-1 коричневый ~ 0,3% ZrO 2
WZ8 белый ~ 0,8% ZrO 2

Электрод, используемый в GTAW, изготовлен из вольфрама или вольфрамового сплава, потому что вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди чистых металлов - 3422 ° C (6192 ° F). В результате электрод не расходуется во время сварки, хотя может возникнуть некоторая эрозия (называемая выгоранием). Электроды могут иметь либо чистую поверхность, либо шлифованную поверхность - электроды с чистой отделкой были химически очищены, а шлифованные электроды шлифованы до однородного размера и имеют полированную поверхность, что делает их оптимальными для теплопроводности. Диаметр электродов может варьироваться от 0,5 до 6,4 миллиметра (от 0,02 до 0,25 дюйма), а их длина - от 75 до 610 миллиметров (от 3,0 до 24,0 дюйма).

Ряд вольфрамовых сплавов был стандартизирован Международной организацией по стандартизации и Американским сварочным обществом в ISO 6848 и AWS A5.12, соответственно, для использования в электродах GTAW, и их сводка приведена в таблице рядом.

  • Электроды из чистого вольфрама (классифицируются как WP или EWP) - это недорогие электроды общего назначения. У них плохая термостойкость и электронная эмиссия. Они находят ограниченное применение при сварке переменным током, например, магния и алюминия.
  • Электроды из сплава оксида тория (или тория ) обеспечивают отличные характеристики дуги и зажигания, что делает их популярными электродами общего назначения. Однако торий в некоторой степени радиоактивен , поэтому вдыхание паров и пыли опасно для здоровья, а удаление - для окружающей среды.
  • Оксид церия (или оксид церия ) в качестве легирующего элемента улучшает стабильность дуги и легкость зажигания, уменьшая при этом выгорание. Добавление церия не так эффективно, как торий, но работает хорошо, а церий не радиоактивен.
  • Сплав оксида лантана (или лантана ) имеет тот же эффект, что и церий, и также не является радиоактивным.
  • Электроды, содержащие оксид циркония (или диоксид циркония ), увеличивают допустимую нагрузку по току, улучшая стабильность дуги и зажигание, а также увеличивая срок службы электрода.

Присадочные металлы также используются почти во всех областях применения GTAW, за исключением сварки тонких материалов. Присадочные материалы доступны с различным диаметром и изготовлены из различных материалов. В большинстве случаев присадочный металл в виде стержня добавляется в сварочную ванну вручную, но в некоторых случаях требуется автоматическая подача присадочного металла, который часто хранится на катушках или бухтах.

Защитный газ

Настройка системы GTAW

Как и в случае других сварочных процессов, таких как газовая дуговая сварка металлическим электродом, при GTAW необходимы защитные газы для защиты зоны сварки от атмосферных газов, таких как азот и кислород , которые могут вызвать дефекты плавления, пористость и охрупчивание металла сварного шва, если они соприкасаются с электрод, дугу или сварочный металл. Газ также передает тепло от вольфрамового электрода к металлу, что помогает запускать и поддерживать стабильную дугу.

Выбор защитного газа зависит от нескольких факторов, включая тип свариваемого материала, конструкцию соединения и желаемый внешний вид окончательного сварного шва. Аргон является наиболее часто используемым защитным газом для GTAW, поскольку он помогает предотвратить дефекты из-за различной длины дуги. При использовании переменного тока защита аргоном обеспечивает высокое качество сварки и хороший внешний вид. Другой распространенный защитный газ, гелий, чаще всего используется для увеличения проплавления сварного шва в стыке, для увеличения скорости сварки и для сварки металлов с высокой теплопроводностью, таких как медь и алюминий. Существенным недостатком является трудность зажигания дуги с помощью газообразного гелия и снижение качества сварки, связанное с изменяющейся длиной дуги.

Смеси аргона и гелия также часто используются в GTAW, поскольку они могут улучшить контроль подводимого тепла, сохраняя при этом преимущества использования аргона. Обычно смеси состоят в основном из гелия (часто около 75% или выше) и остального аргона. Эти смеси увеличивают скорость и качество сварки алюминия переменным током, а также облегчают зажигание дуги. Другая смесь защитного газа, аргон- водород , используется при механизированной сварке легкой нержавеющей стали, но, поскольку водород может вызвать пористость, его использование ограничено. Точно так же к аргону иногда можно добавлять азот, чтобы помочь стабилизировать аустенит в аустенитных нержавеющих сталях и увеличить проплавление при сварке меди. Однако из-за проблем с пористостью ферритных сталей и ограниченных преимуществ он не является популярной добавкой для защитного газа.

Материалы

Газовая вольфрамовая дуговая сварка чаще всего используется для сварки нержавеющей стали и цветных металлов, таких как алюминий и магний, но ее можно применять практически ко всем металлам, за исключением цинка и его сплавов. Его применение, связанное с углеродистыми сталями, ограничено не из-за технологических ограничений, а из-за существования более экономичных методов сварки стали, таких как газовая дуговая сварка металлическим электродом и дуговая сварка в среде защитного металла. Кроме того, GTAW может выполняться в различных положениях, отличных от плоских, в зависимости от квалификации сварщика и свариваемых материалов.

Алюминий и магний

Сварка TIG с выделенной зоной травления переменным током
Крупным планом вид зоны травления алюминиевого сварного шва TIG переменным током

Алюминий и магний чаще всего сваривают на переменном токе, но также возможно использование постоянного тока, в зависимости от желаемых свойств. Перед сваркой рабочая зона должна быть очищена и может быть предварительно нагрета до 175-200 ° C (347-392 ° F) для алюминия или максимум до 150 ° C (302 ° F) для толстых магниевых заготовок для улучшения проплавления и увеличения Скорость путешествия. Переменный ток может обеспечить эффект самоочистки, удаляя тонкий тугоплавкий слой оксида алюминия ( сапфира ), который образуется на металлическом алюминии в течение нескольких минут после воздействия воздуха. Для начала сварки этот оксидный слой необходимо удалить. Когда используется переменный ток, электроды из чистого вольфрама или циркониевые вольфрамовые электроды предпочтительнее торированных электродов, поскольку последние с большей вероятностью «выплевывают» частицы электрода через сварочную дугу в сварной шов. Предпочтительны тупые наконечники электродов, а для тонких деталей следует использовать чистый аргон. Введение гелия обеспечивает большее проникновение в более толстые детали, но может затруднить зажигание дуги.

Постоянный ток любой полярности, положительной или отрицательной, также может использоваться для сварки алюминия и магния. Постоянный ток с отрицательно заряженным электродом (DCEN) обеспечивает высокое проникновение. Аргон обычно используется в качестве защитного газа при сварке алюминия методом DCEN. Защитные газы с высоким содержанием гелия часто используются для лучшего проникновения в более толстые материалы. Торированные электроды подходят для сварки алюминия методом DCEN. Постоянный ток с положительно заряженным электродом (DCEP) используется в основном для неглубоких сварных швов, особенно с толщиной стыка менее 1,6 мм (0,063 дюйма). Обычно используется торированный вольфрамовый электрод вместе с чистым аргоном в качестве защитного газа.

Стали

При GTAW углеродистых и нержавеющих сталей выбор присадочного материала важен для предотвращения чрезмерной пористости. Окислы с присадочного материала и деталей должны быть удалены перед сваркой, чтобы предотвратить загрязнение, а непосредственно перед сваркой следует использовать спирт или ацетон для очистки поверхности. Предварительный нагрев обычно не требуется для мягких сталей толщиной менее одного дюйма, но для низколегированных сталей может потребоваться предварительный нагрев для замедления процесса охлаждения и предотвращения образования мартенсита в зоне термического влияния . Инструментальную сталь также следует предварительно нагреть, чтобы предотвратить растрескивание в зоне термического влияния. Аустенитные нержавеющие стали не требуют предварительного нагрева, в отличие от мартенситных и ферритно-хромистых нержавеющих сталей. Обычно используется источник питания DCEN, и рекомендуются торированные электроды, заостренные к острию. Для тонких деталей используется чистый аргон, но по мере увеличения толщины можно вводить гелий.

Разнородные металлы

Сварка разнородных металлов часто создает новые трудности при GTAW-сварке, потому что большинство материалов нелегко сплавляются с образованием прочной связи. Однако сварные швы из разнородных материалов находят широкое применение в производстве, ремонте и предотвращении коррозии и окисления . В некоторых соединениях для образования соединения выбирается совместимый присадочный металл, и этот присадочный металл может быть таким же, как один из основных материалов (например, при использовании присадочного металла из нержавеющей стали с нержавеющей сталью и углеродистой сталью в качестве основных материалов). , или другой металл (например, использование никелевого присадочного металла для соединения стали и чугуна ). Очень разные материалы могут быть покрыты или «смазаны маслом» материалом, совместимым с конкретным присадочным металлом, а затем свариваться. Кроме того, GTAW можно использовать для облицовки или перекрытия разнородных материалов.

При сварке разнородных металлов соединение должно иметь точную посадку с соответствующими размерами зазора и углами скоса. Следует проявлять осторожность, чтобы не допустить плавления чрезмерного количества основного материала. Импульсный ток особенно полезен для этих применений, поскольку помогает ограничить подвод тепла. Присадочный металл следует добавлять быстро и избегать образования большой сварочной ванны, чтобы предотвратить растворение основных материалов.

Варианты процесса

Импульсный ток

В режиме импульсного тока сварочный ток быстро меняется между двумя уровнями. Состояние более высокого тока называется импульсным током, а уровень более низкого тока называется фоновым током. В период действия импульсного тока область сварного шва нагревается и происходит плавление. После снижения до фонового тока области сварного шва дают остыть и затвердеть. GTAW на импульсном токе имеет ряд преимуществ, в том числе меньшее тепловложение и, как следствие, уменьшение деформации и коробления тонких деталей. Кроме того, он позволяет лучше контролировать сварочную ванну и может увеличить проплавление, скорость и качество сварки. Аналогичный метод, запрограммированный вручную GTAW, позволяет оператору запрограммировать конкретную скорость и величину колебаний тока, что делает его полезным для специализированных приложений.

Dabber

Вариант dabber используется для точного размещения металла сварного шва на тонких кромках. Автоматический процесс повторяет движения ручной сварки, подавая холодную или горячую присадочную проволоку в зону сварки и погружая (или раскачивая) ее в сварочную дугу. Его можно использовать в сочетании с импульсным током и для сварки различных сплавов, включая титан, никель и инструментальные стали. Общие области применения включают восстановление уплотнений в реактивных двигателях и сборку пильных полотен, фрез , сверл и лезвий косилок.

Примечания

использованная литература

внешние ссылки