Що таке зварювання TIG

Зварювання вольфрамовим інертним газом (TIG), також відоме як газове дугове зварювання вольфрамом (GTAW), використовує неплавкий вольфрамовий електрод та інертний захисний газ. - Зварювання TIG дозволяє з'єднувати об'єкти без використання присадочного матеріалу, що забезпечує більш акуратне зварювання без бризок.

У процесі зварювання TIG дуга утворюється між загостреним вольфрамовим електродом і деталлю в інертній атмосфері аргону або гелію. Невелика інтенсивна дуга, створювана загостреним електродом, ідеально підходить для якісного та точного зварювання. Оскільки електрод не витрачається під час зварювання, зварювальнику TIG не потрібно балансувати надходження тепла від дуги, оскільки метал осідає з електрода, що плавиться. Якщо потрібен присадний метал, його слід додавати окремо до зварювальної ванни.

Джерело живлення

Зварювання TIG повинно виконуватись із джерелом живлення постійного струму постійного або змінного струму. Джерело живлення постійного струму має важливе значення, щоб уникнути надмірно високих струмів, що споживаються, коли електрод замикається на поверхню деталі. Це може статися як навмисно під час запалювання дуги, так і ненавмисно під час зварювання. Якщо, як і при зварюванні MIG, використовується джерело струму з плоскою характеристикою, будь-який контакт із поверхнею заготовки може пошкодити кінчик електрода або сплавити електрод із поверхнею заготовки. У постійному струмі, оскільки тепло дуги розподіляється приблизно на одну третину на катоді (негативний) і дві третини на аноді (позитивний), електрод завжди має негативну полярність, щоб запобігти перегріву та плавленню. Однак підключення альтернативного джерела живлення електрода постійного струму позитивної полярності має перевагу в тому, що коли катод знаходиться на деталі, поверхня очищається від оксидних забруднень. З цієї причини змінний струм використовується при зварюванні матеріалів із міцною поверхневою оксидною плівкою, таких як алюміній.

Запуск дуги

Зварювальну дугу можна запустити, подряпавши поверхню, утворюючи коротке замикання. Лише при розриві короткого замикання протікає основний зварювальний струм. Однак існує ризик того, що електрод може прилипнути до поверхні та спричинити вкраплення вольфраму у зварному шві. Цей ризик можна мінімізувати за допомогою техніки «підйомної дуги», коли коротке замикання утворюється при дуже низькому рівні струму. Найпоширенішим способом запуску дуги TIG є використання HF (високої частоти). ВЧ складається з іскор високої напруги в кілька тисяч вольт, які тривають кілька мікросекунд. Високочастотні іскри призведуть до руйнування або іонізації зазору між електродом і деталлю. Коли утворюється електронна/іонна хмара, струм може витікати з джерела живлення.

Примітка. Оскільки HF генерує аномально високе електромагнітне випромінювання (EM), зварювальники повинні знати, що його використання може спричинити перешкоди, особливо в електронному обладнанні. Оскільки електромагнітне випромінювання може передаватися по повітрю, як радіохвилі, або через кабелі живлення, необхідно бути обережним, щоб уникнути перешкод у системах керування та інструментах поблизу зварювальних робіт.

HF також важливий для стабілізації дуги змінного струму; в змінному струмі полярність електродів змінюється з частотою приблизно 50 разів на секунду, в результаті чого дуга гасне при кожній зміні полярності. Щоб гарантувати повторне запалювання дуги при кожній зміні полярності, високочастотні іскри генеруються вздовж зазору електрод/деталь, щоб збігатися з початком кожного напівперіоду.

Електроди

Електроди для зварювання постійним струмом зазвичай складаються з чистого вольфраму з вмістом торію від 1 до 4% для покращення запалювання дуги. Альтернативними добавками є оксид лантану та оксид церію, які, як стверджується, забезпечують чудові характеристики (запуск дуги та менше споживання електрода). Для рівня зварювального струму важливо підібрати правильний діаметр електрода та кут його нахилу. Як правило, чим менше сила струму, тим менше діаметр електрода і кут нахилу. Під час зварювання змінним струмом, оскільки електрод працюватиме при набагато вищій температурі, вольфрам із додаванням цирконію використовується для зменшення ерозії електрода. Слід зазначити, що через велику кількість тепла, що виділяється на електроді, важко підтримувати загострений кінчик, і кінець електрода набуває сферичного або «кулькового» профілю.

Захисний газ

Захисний газ вибирається відповідно до матеріалу, що зварюється. Наступні рекомендації можуть допомогти:

Аргон + 2 до 5% H2 - Додавання водню до аргону призведе до незначного утворення газу, сприяючи створенню чистіших зварних швів без окислення поверхні. Оскільки дуга гарячіша та звужена, це дозволяє вищі швидкості зварювання. До недоліків можна віднести ризик водневого розтріскування вуглецевих сталей і пористість металу зварного шва в алюмінієвих сплавах.

Гелій і суміші гелію/аргону - додавання гелію до аргону підвищить температуру дуги. Це сприяє вищій швидкості зварювання та глибшому проплавленню шва. Недоліками використання гелію або суміші гелій/аргон є висока вартість газу та складність запуску дуги.

Додатки

Зварювання TIG застосовується у всіх галузях промисловості, але особливо підходить для високоякісного зварювання. При ручному зварюванні порівняно невелика дуга ідеально підходить для тонкого листового матеріалу або контрольованого проплавлення (у кореневій частині зварних швів труб). Оскільки швидкість осадження може бути досить низькою (з використанням окремого присадочного стрижня), MMA або MIG можуть бути кращими для більш товстого матеріалу та для заповнення зварювальних швів товстостінних труб.

Зварювання TIG також широко застосовується в механізованих системах як автогенним способом, так і з присадковим дротом. Проте доступні кілька готових систем для орбітального зварювання труб, які використовуються у виробництві хімічних заводів або котлів. Системи не потребують навичок маніпулювання, але оператор має бути добре навченим. Оскільки зварювальник має менше контролю над поведінкою дуги та зварювальної ванни, особливу увагу слід приділяти підготовці кромки (механічної обробки, а не вручну), підгонці з’єднання та контролю параметрів зварювання.