Ручная сварка вольфрамовым электродом в инертных газах

РУЧНАЯ СВАРКА ВОЛЬФРАМОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ

Сущность сварки в инертном газе

Инертными называются газы, которые химически не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. В качестве инертных газов используют аргон, гелий и их смеси. Инертные газы применяют для сварки химически активных металлов (алюминия, магния, титана и др.), а также во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, однородные по составу с основным и присадочным металлом (высоколегированными сталями и др.). Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия.

Для сварки меди используют также азот, являющийся по отношению к ней инертным газом.

Сварка в инертном газе выполняется как неплавящимся вольфрамовым, так и плавящимся электродом. Вольфрам - тугоплавкий металл с температурой плавления 3380 °С и температурой кипения 4700 °С.

 Защитные газы и электроды

Защитные газы. Аргон поставляется по ГОСТ 101157-79 "Аргон газообразный и жидкий" трех сортов. Содержание аргона (%, не менее) в высшем сорте составляет 99,99, в 1-м - 99,98, во 2-м - 99,95, остальное - кислород (менее 0,005), азот (менее 0,004), влага (менее 0,03 %). Гелий выпускают по МРТУ 51-04-23-64 следующего состава: в марке I содержится 99,6-99,7 % гелия, в марке II - 98,5-99,5 %, остальное - азот.

Аргон и гелий поставляют в баллонах вместимостью 40 л под давлением 15 МПа. Баллон для аргона окрашен в серый цвет, надпись - зеленого цвета; баллон для гелия - в коричневый, надпись - белого цвета.

Поставка инертного газа может производиться в смеси с кислородом, азотом, водородом и другими газами.

Расход аргона при сварке зависит от диаметра электрода и обычно составляет от 120 до 600 . В связи с тем, что гелий легче аргона, расход гелия при сварке увеличивается на 30-50 %.

Применение гелия вместо аргона увеличивает проплавляющую способность дуги, устраняет пористость и улучшает формирование шва при высоких скоростях сварки. Высокая стоимость и дефицитность гелия ограничивают его использование.

Электроды. В качестве неплавящегося электрода используют прутки диаметром 0,5-10 мм из вольфрама чистого (ЭВЧ), вольфрама торированного (ЭВТ), вольфрама иттрированного (ЭВИ), вольфрама лантанированного (ЭВЛ). Введение в состав электродов оксидов тория либо оксидов лантана, либо оксидов иттрия (1 - 3,5 %) усиливает эмиссионные свойства электродов, улучшает зажигание дуги на малых токах, увеличивает на 40-50 % допустимый сварочный ток.

Нагретый вольфрам интенсивно соединяется с кислородом. Поэтому вольфрамовый электрод нельзя применять для сварки на воздухе; он применим только в защитных газах, не содержащих кислорода.

Различные марки электродов имеют свои специфические особенности, которые необходимо учитывать при выборе электрода для конкретных условий сварки.

Электроды из чистого вольфрама применяются для сварки на переменном токе алюминия и его сплавов. Конец электрода в этом случае оплавляется с образованием полусферы на торце. Максимальное значение сварочного тока ограничивается в связи с образованием чрезмерно большой капли расплавленного вольфрама, которая затрудняет процесс сварки. Электроды из чистого вольфрама могут быть использованы и при сварке на постоянном токе, однако токовая нагрузка должна быть снижена по сравнению с торированными или лантанированными электродами.

Торированные и лантанированные электроды, как правило, применяются для сварки на постоянном токе прямой полярности. Заточка электрода производится на конус высотой, равной 2-3 диаметрам электрода. Острая заточка исключает блуждание катодного пятна по поверхности электрода.

Торированные вольфрамовые электроды, обладая технологическими преимуществами, имеют существенный недостаток. Естественная радиоактивность тория требует применения особых мер предосторожности при хранении и работе с торированными электродами.

Иттрированные вольфрамовые электроды обеспечивают максимальную токовую нагрузку по сравнению с другими типами вольфрамовых электродов. Их используют для сварки как на переменном, так и на постоянном токе.

Заточка вольфрамовых электродов должна производиться твердыми дисками с мелким зерном во избежание образования заусенцев и бороздок на торце электрода. Круг, на котором затачиваются электроды, не должен применяться для других материалов, чтобы исключить попадание загрязнений.

Диаметр притупления d вольфрамового электрода (катода) и угол заточки 6 (рис.1) влияют на проплавляющую способность дуги. При уменьшении диаметра притупления повышается концентрация теплового потока, растут давление дуги и плотность тока, что увеличивает проправление. Вольфрамовые электроды обычно затачивают под углом  20-90°. При меньших углах снижается ресурс работы электрода, а при углах свыше 90° возможно неустойчивое горение дуги из-за блуждания катодного пятна по торцевой поверхности электрода.

Рис.1. Угол заточки и диаметр притупления d вольфрамового электрода

Расход вольфрамовых электродов зависит от способа сварки, рода тока, диаметра электрода, номинальных значений тока, свойств свариваемых материалов. Например, расход вольфрама при сварке алюминиевых сплавов толщиной 4 мм составляет примерно 0,5 шва, а при сварке коррозионно-стойких сталей - 1 шва. Расход электродов на переменном токе почти в 1,5 раза больше, чем на постоянном.

Установки для ручной сварки

Общие сведения. Установки для ручной сварки неплавящимся электродом включают следующие основные элементы и узлы: источник тока, который обычно конструктивно объединяется с устройством для поджигания дуги и аппаратурой управления циклом сварки и подачей защитного газа; комплект сварочных горелок на разные токи; соединительные провода и шланги. Источник тока для сварки переменным током содержит устройство для подавления постоянной составляющей тока и стабилизатор горения дуги.

Установка УПС-301У4 обеспечивает сварку на постоянном токе пульсирующей дугой и точечную сварку. В нее входят: сварочный выпрямитель с тиристорным регулированием сварочного тока; горелки; блок поджигания, содержащий возбудитель дуги; газовая аппаратура (клапан, ротаметры); дистанционный регулятор сварочного тока.