Argonové obloukové svařování hliníku

Tig svařování netavící se elektrodou je nejlepší metodou pro svařování tenkých hliníkových plechů. Zajišťuje minimální deformaci svařované konstrukce a vysokou kvalitu svaru, bez potřeby speciálního tavidla. Svařování se provádí střídavým proudem s povinným použitím oscilátoru a zařízení, která eliminují stejnosměrnou složku. Když je oblouk napájen střídavým proudem kvůli rozprašování katody v polovičních cyklech, když je produktem katoda, oxidový film je zničen.
Technologie svařování hliníku a jeho slitin má mnoho společného, ​​ale existují také některé vlastnosti, které jsou vlastní každé skupině slitin. Deformovatelné slitiny, které nelze zpevnit tepelným zpracováním (AMts, AMg, AMg5, AMg6 atd.), jsou zpevněny tvářením za studena Stupeň tváření za studena u průmyslových polotovarů je až 40 % (tj -tzv. polokalená slitina), která zvyšuje pevnost v tahu oproti žíhanému stavu přibližně o 20-25% při současném poklesu tažnosti.
Slitiny jako AMts a AMg mají dobré svařovací vlastnosti a jak již bylo uvedeno, jsou pro ně vhodné všechny metody a způsoby svařování čistého hliníku. Při svařování polokalených slitin se však pevnost v tepelně ovlivněné zóně snižuje na hodnoty žíhaného koštěte.
Kromě toho při svařování slitiny AMts s nízkým obsahem železa a křemíku (méně než 0,25 % každý) se mohou tvořit horké trhliny. V tomto případě by měla být přijata opatření k zamezení jejich výskytu, například zahřívání.
Svářečské práce se provádějí pomocí následující technologie:
1. Odmašťování
1.1. První způsob odmašťování. Odstraňte stopy oleje, barvy a jiných nečistot z celého povrchu svařovaných výrobků nebo z okrajů dílů v šířce 20-30 mm. podél kloubu. Otřete okraje dílů hadříkem namočeným v benzínu, acetonu nebo lakovém benzínu.
1.2. Druhý způsob odmašťování. Celkové odmaštění celého povrchu provádějte v alkalických lázních.
• Odmašťování po dobu 58 minut v lázni alkalického roztoku o teplotě 65°C; složení koupele: 35..50g Na₃R0₄,35..50g Na₂С0₃, 3Og tekutého skla, 1000 ml vody;
• praní ve vodě o teplotě 30°C;
• opláchnutí ve studené tekoucí vodě, otření hadrem nebo kartáčem na vlasy;
• sušení.
2. Speciální úprava pro odstranění povrchového oxidového filmu.
2.1. Mechanická metoda. Očištění povrchu dílu smirkovým papírem, škrabkou nebo drátěným kartáčem (doporučeno pro malosériovou výrobu).
2.2. Chemická metoda. Chemické leptání produktů v lázních speciálního složení pomocí následující technologie:

• leptání po dobu 1-2 minut ve vodném roztoku NaOH (45. 50 g/l) při teplotě 60-70°C;
• praní v horké vodě (60-80°C);
• praní v tekoucí vodě 20°C;
• vyčeření po dobu 1. 2 minut v 30% roztoku HNO3 při 20°C;
• praní v tekoucí vodě 20°C, poté v horké vodě (60. 80°C);
• sušení stlačeným vzduchem při 80. 90°C.
Při svařování výrobků z hliníkových slitin s vysokou koncentrací
hořčík (například slitina AMG6) bezprostředně před svařováním hrany a
zejména konce výrobku se čistí škrabkou.
Svařovací materiály.
Příprava povrchu svařovacího drátu se provádí technologií
identická technologie přípravy povrchu základního materiálu.
• odmašťování;
• leptání;
• dodatečná povrchová úprava po leptání za účelem zvýšení hustoty filmu a snížení množství vlhkosti v něm přítomné (vakuové sušení drátů; mechanické čištění povrchu ve speciálním zařízení; chemické nebo elektrochemické leštění povrchu).
Pro svařování hliníkových slitin v ochranných plynech se používá prvotřídní argon nebo směsi argonu a helia.

Při svařování netavitelnou wolframovou elektrodou za účelem získání tupých spojů bez řezných hran je nutné použít racionálně tvarované opěrné desky pro eliminaci oxidických vměstků ve svarovém kovu. Obrázek 1 ukazuje průřezy svarových spojů získaných navařením na podložce bez drážky a na podložkách s různými tvary drážky – obdélníkový a složitý profil.

Obr. 1 Průřezy spojů získaných na různých podpěrách:
a- bez drážky; b- s pravoúhlou drážkou; c- s drážkou složitého profilu; 1- oxidový film.

Šipky ukazují směry toku kovu při vyplňování drážky a začleňování oxidových filmů.
Je obtížné zapálit oblouk přímým dotykem wolframové elektrody na povrch hliníkových dílů. Proto se oblouk zapálí na pomocné grafitové desce a poté se elektroda přenese na hrany ke svaření.
Ruční svařování netavnou elektrodou lze provádět ve všech prostorových polohách, s přídavným materiálem i bez něj, avšak bez příčných vibrací elektrody. Jako přísada se používá svařovací drát podobný chemickému složení jako základní kov. Délka oblouku by neměla přesáhnout 1,5 – 2,5 mm a vzdálenost od vyčnívajícího konce wolframové elektrody ke spodnímu řezu špičky hořáku pro připojení na tupo je 1-1,5 mm, pro T-spojky (úhlové) 4 – 8 mm. Provozní tlak argonu v závislosti na průtoku je nastaven v rozmezí 0,01 – 0,05 MPa.
Přívod argonu by měl být zapnut 3-5 sekund před vybuzením oblouku a vypnut 5-7 sekund po přerušení oblouku, což zajišťuje elektromagnetický ventil ovládacího zařízení.
Při poloautomatickém a automatickém svařování netavitelnou elektrodou je na rozdíl od ručního svařování hořák obvykle umístěn svisle a přísada je přiváděna do správné zóny speciálním mechanismem tak, aby konec drátu spočíval na okraj svarové lázně. Oblouk je napájen, stejně jako při ručním svařování, střídavým proudem.

Pro svařování hliníku a jeho slitin se používá ruční a automatické třífázové obloukové svařování wolframovými elektrodami. Vysoká penetrační schopnost této metody svařování umožňuje za vhodných podmínek vyrábět produkty o tloušťce až 30 mm v jednom průchodu (na měděném nebo nerezovém obložení) bez řezných hran. Současně prudce klesá tendence svarového kovu k poréznosti, protože svařování se provádí bez vnášení přídavného kovu, díky čemuž se zvyšuje poréznost svarového kovu.
Při svařování kovu velké tloušťky, kdy by měla být schopnost průniku oblouku maximální, je nutné, aby proudová síla v produktu byla větší než v elektrodách. Naopak, když je požadován minimální průnik oblouku, například během operací navařování, může být intenzita proudu v produktu nastavena na nižší hodnotu, než je síla proudu v elektrodách. Kromě toho lze hloubku a šířku průniku základního kovu upravit umístěním elektrod vzhledem k ose svaru. Sekvenční uspořádání elektrod vzhledem k ose svaru způsobuje zvětšení hloubky průvaru a zmenšení šířky švu a příčné uspořádání elektrod vzhledem k ose svaru vede ke snížení hloubky průvaru a zvětšení šířka švu. Pro svařování tlustého kovu wolframovou elektrodou je nutné zvýšit odpor elektrody. Wolframové elektrody značky VI s přísadami yttria se vyznačují zvýšenou odolností (obr. 2).

2 Konce elektrod při hoření oblouku v prostředí inertních plynů Obr.
a- elektroda z čistého wolframu;
b- wolframová elektroda s aktivační přísadou.

Přípustný svařovací proud pro elektrody této značky ø10mm dosahuje 800-1000A. Pomocí těchto elektrod můžete svařovat kov až do tloušťky 20 mm v jednom průchodu obloukem s vysokým proudem.
Vzhledem k použití vysokých proudů pro svařování bylo nutné vytvořit speciální hořáky, které poskytují spolehlivou ochranu wolframové elektrody a lázně.

Hořák pro obloukové svařování vysokým proudem má vyvinutou plynovou komoru s přepážkami z mosazné síťoviny, které snižují rychlost proudění plynu a jeho turbulence.
Při svařování wolframovou elektrodou s trvale hořícím obloukem nelze získat kvalitní spoje z kovu o tloušťce menší než 0,8 mm. To se vysvětluje skutečností, že snížení proudu na hodnotu menší než 10A vede k narušení stability oblouku. Kvůli „putování“ oblouku je nutné svařovat s krátkou obloukovou mezerou, v důsledku čehož jsou velmi často pozorovány zkraty elektrody k produktu.
Byla vyvinuta metoda mikroplazmového svařování střídavým proudem, která zajišťuje normální katodové naprašování a čištění bazénu během půlcyklů obrácené polarity a dostatečnou životnost wolframové elektrody.
Tato metoda umožňuje svařovat hliníkové slitiny o tloušťce 0,2. 2mm při proudu 10..100A. Argon se používá jako plazmotvorný plyn při mikroplazmovém svařování a helium jako ochranný plyn. Helium, chránící lázeň před stykem s atmosférou, brání rozvoji čela ionizace v radiálním směru, tzn. dělá oblouk prostorově stabilní.

Poprvé o něm slyšeli jako o argonovém obloukovém svařování v prostředí inertního plynu. Pak se začaly používat různé plyny a dokonce i jejich směsi. S příchodem invertorových zdrojů svařovacího proudu se pevně vžila anglická zkratka svařování TIG (tig). Nyní je za správný název považován následující výraz: „svařování netavitelnou elektrodou v prostředí ochranného plynu.“

Argonový plyn dal vzniknout dalšímu velmi slibnému typu spojování kovů: poloautomatickému svařování stavnými elektrodami v prostředí ochranného plynu. V tomto případě se stále častěji používají jiné plyny, potahovaný svařovací drát, svařování pod tavidlem, ale základem byl argon. Pojďme se s ním blíže seznámit v tomto článku.

Argonový plyn

Experimenty se získáváním dusíku ze vzduchu poskytly různé výsledky, pokud jde o hustotu, v závislosti na metodologii. To lze vysvětlit pouze přítomností jiného plynu jako nečistoty. Brzy se dokázal oddělit. Jednalo se o dosud neznámý plyn, kterému se říkalo argon.

Bylo objeveno, pak zapomenuto, dalších 25 let nevěděli, co s tím, dokud nebylo objeveno helium. Dříve si v periodické tabulce nemohl najít místo pouze argon, nyní se tam „nevešly“ dva plyny. Bylo rozhodnuto o jejich zařazení do nulové skupiny mezi halogeny a alkalickými kovy.

Elektronové obaly argonu jsou nasycené na hranici možností, což vysvětluje monoatomární povahu jeho molekul a extrémní chemickou inertnost. Inertní plyny jsou těžké plyny. Argon je nejlehčí z nich, ale je 1,38krát těžší než vzduch. Z chemických vlastností, které mohou být zajímavé pro svářeče, poznamenáváme, že se nerozpouští v kovech, což znamená, že neovlivní chemické složení svaru.

Argon a svařování

Argon je těžší než vzduch a spolehlivě pokrývá zónu svařování a brání aktivním plynům ovlivňovat chemické vlastnosti svaru. Tato vlastnost jej činí nepostradatelným pro svařování aktivních kovů, hliníku a mědi. Jako ochranné médium vykazuje vynikající výsledky při svařování nerezové oceli a žáruvzdorných slitin. Pro svařování železných kovů se používá argon ve směsích s heliem, kyslíkem nebo oxidem uhličitým.

Při použití argonu lze zvýšit teplotu svařovacího oblouku. To zvyšuje hloubku průvaru svaru a umožňuje svařovat silnější plechy jedním průchodem. Při práci se svařovacími stroji pro argonové obloukové svařování se ochranné vlastnosti tohoto plynu projevují nejen v ochraně švu, ale také chrání materiál netavitelné elektrody před oxidací.

Argon nepoškozuje životní prostředí a není nebezpečný pro lidské zdraví. Jediná věc, kterou je třeba mít na pozoru, je její vlastnosti, které se hromadí ve velkém množství. Argon je těžší než vzduch a hromadí se ve spodní části místnosti, vytlačuje vzduch a může způsobit udušení svářeče. Dobré větrání je klíčem k tomu, abyste se takové situaci vyhnuli.

GOST 10157 specifikuje podmínky pro dodávku plynného a kapalného argonu. Přeprava a skladování plynného argonu se provádí v lahvích pod tlakem 15 MPa v souladu s GOST 949.

Druhy a vlastnosti argonového obloukového svařování

Není to tak dávno, co byly známy tři typy argonového obloukového svařování: ruční, mechanizované a automatické, v poslední době se objevilo robotické svařování.

Manuál

Tento typ zahrnuje ruční ovládání celého procesu. Svářeč ručně pohybuje hořákem a ručně podává výplň ve formě tyče nebo drátu. Tento typ je použitelný jak pro nejjednodušší domácí úkoly, tak pro výrobu vysoce složitých konstrukcí. Významným nedostatkem této metody je nízká produktivita práce a nutnost mít dostatečně zkušeného svářeče.

Mechanizované

Tento typ svařování se nejčastěji nazývá poloautomatické nebo poloautomatické svařování. Proces ovládání hořáku se provádí ručně a podávání drátu je automatické. Tento typ je třikrát produktivnější než ruční. Poloautomatické svařování v prostředí oxidu uhličitého je široce používáno ve stavbě lodí. Existuje mnoho dlouhých rovných švů pro spojování silných plechů ze železného kovu. Práce na těchto poloautomatických zařízeních je v silách svářečů s nízkou kvalifikací.

Automatické

Automatické svařování se provádí bez účasti svářeče. Lze jej provádět svařovacími stroji různé složitosti. Složitost figurace švu, kterou zvládne, závisí na tom, jak kvalitní tento stroj je. Nejjednodušší konfigurace švu je typická pro svařování trubek. Zde v podstatě „fungují“ svařovací stroje. Vykazují nejvyšší produktivitu práce při instalaci potrubí různých průměrů, až po pokládku plynovodů podél mořského dna.

Tento typ svařování vůbec nevyžaduje svářeče. Zdálo by se, že je to úžasné. Ale i přes to, že stroje pracují samy, jsou připraveny k práci, nastavovány a opravovány vysoce kvalifikovanými odborníky. Následující typ svařování vyžaduje ještě větší účast vysoce kvalifikovaných odborníků.

robotický

Tento typ argonového svařování se objevil relativně nedávno. Robotické svářečky nahradily mnoho svářečů na dopravnících, čímž mnohonásobně zvýšily produktivitu a snížily náklady. Člověk nikdy neudrží krok s robotem, v takovém tempu nedokáže udržet maximální koncentraci a bezchybně pracovat.

Samozřejmě je tu i druhá strana mince. Roboty jsou velmi drahé; kromě vysoce kvalifikovaných seřizovačů pro jejich údržbu potřebují konstruktéry k jejich vytvoření a programátory k sestavení pracovních programů. V současnosti roboti zaujali svá místa na montážních linkách automobilů. Čím masovější výroba, tím výnosnější je robotické svařování.

Aplikace

Možnosti argonového obloukového svařování jsou téměř nekonečné. Na úsvitu svého vývoje dostala tato technologie impuls k vývoji kvůli naléhavé potřebě najít způsob, jak spojit hliníkové díly. Rostoucí objemy výroby letadel a dalších letadel si vyžádaly vytvoření nového zařízení pro svařování hliníku.

S rozvojem dovedností ve svařování hliníku byla zaznamenána pozoruhodná vlastnost argonového svařování – vysoká kvalita svaru. Tato kvalita přišla vhod v raketové vědě, letectví, stavbě lodí a automobilovém průmyslu. Kromě vysoké kvality svarů poskytuje tento typ svařování spojení mnoha obtížně svařitelných materiálů a tenkoplechových materiálů. V poslední době se objevily impulsní instalace argonového obloukového svařování, které dále rozšířily funkčnost tohoto typu spojování kovů.

Zvláštní místo zaujímají svařovací stroje TIG v autoopravárenství. Malé, levné, spolehlivé v provozu, staly se hlavním nástrojem pro opraváře. Tato zařízení vaří:

• hliníková kola;
• hliníkové a měděné trubky pro radiátory a klimatizace;
• litinové skříně motoru.

V drahých autech se široce používají materiály jako nerezová ocel, mosaz a titan. Všechny tyto materiály jsou snadno zpracovatelné svařováním TIG.

Tento typ svařování nešetřili specialisté na kovodělné umění. Zvláště pomáhá argonové obloukové svařování litinových předloh. Nejenže dokonale vaří litinu, ale také úspěšně odstraňuje praskliny a dutiny v hotových výrobcích. Umělecké výrobky se vyznačují rafinovaností tvarů a při jejich výrobě je vysoce ceněn tenký a vysoce kvalitní šev vlastní argonovému svařování.

Všechny výše uvedené aplikace jsou důležité, ale většina svařovacích prací TIG se vyskytuje v dlouhém seznamu průmyslových odvětví, která používají nerezovou ocel. Korozní odolnost této oceli je dána přísadami, které vyhoří při konvenčních metodách svařování. Při svařování na strojích TIG chrání ochranný plyn šev před oxidací vzdušným kyslíkem, což umožňuje svařovat všechny druhy vysokolegovaných ocelí.

Technologie a princip činnosti

Argonové obloukové svařování funguje na stejném principu jako ruční obloukové svařování stavnou elektrodou, má však řadu specifických vlastností. Oblouk se zapálí mezi netavitelnou wolframovou elektrodou a svařovaným kovem v prostředí ochranného plynu, který je přiváděn tělem hořáku. V případě potřeby se přídavný materiál ručně přivádí do svařovací zóny.

V automatickém režimu argonového obloukového svařování je nutné připojit přídavné zařízení – oscilátor. Tato potřeba vzniká kvůli špatným podmínkám zapalování oblouku v prostředí argonu. V automatickém režimu je obtížné zajistit, aby se kov dotkl elektrody, jako při ručním svařování, a oblouk se musí zapálit v určité vzdálenosti mezi elektrodou a kovem.

Fyzikální vlastnost argonu (vysoký ionizační potenciál) neumožňuje zapálení obloukové mezery nízkým napětím. Oscilátor generuje napětí několik desítek tisíc voltů, které umožňuje „prolomit“ mezeru mezi nespotřebovatelnou elektrodou a obrobkem a vytvořit podmínky pro zapálení nízkonapěťového oblouku. Zapálení oblouku bez fyzického kontaktu s kovovými elektrodami eliminuje tak škodlivý jev, jako je roztavení a znečištění wolframové elektrody.

Technologické režimy pro tento typ svařování se liší v závislosti na typu použitého svařovacího proudu: střídavý nebo stejnosměrný. Existují také rozdíly v režimech svařování různých kovů. Při svařování stejnosměrným proudem se oscilátor po zapálení oblouku na začátku procesu vypne. Pokud je svařování prováděno pomocí střídavého proudu, pak oscilátor zůstává zapnutý a vydává impulsy při každé změně polarity, čímž znovu a znovu ionizuje obloukovou mezeru. V tomto režimu se vaří hliník. Změna směru proudu zabraňuje tvorbě oxidového filmu na povrchu kovu.

Při svařování stejnosměrným proudem je nutné počítat s rozložením tepla mezi elektrodou a obrobkem. Dvě třetiny na anodě a jedna třetina na katodě – to je rozvod tepla s přímou polaritou. Právě toto spojení se používá při svařování výrobků ze všech druhů oceli a titanu. V tomto případě vám dvě třetiny tepla umožní lépe zahřát svařovaný materiál.

Mezi technologické vlastnosti si můžeme všimnout i podmínek, které vyžadují přidání kyslíku do ochranného plynu. Přidejte 3-5% kyslíku, pokud je nutné zabránit sebemenší poréznosti svaru. Argon smíchaný s kyslíkem poskytuje spolehlivější ochranu svarového švu před vlhkostí a škodlivými vměstky. Všechny náhodné nečistoty a vměstky jednoduše shoří v kyslíkovém prostředí.

Výhody a nevýhody argonového obloukového svařování

Hlavními výhodami argonového obloukového svařování jsou vysoce kvalitní švy a téměř neomezený seznam kovů, které lze touto metodou svařovat. Tato výhoda se stává zvláště cennou, když je potřeba svařovat materiály, které jinak vůbec svařovat nelze. Druhou věcí, která tento typ svařování odlišuje, je nízké zahřívání svařovaných výrobků. Při mírném zahřátí výrobky nepodléhají deformaci, což je velmi cenné při svařování součástí složitých konfigurací.

Mezi nevýhody obvykle patří relativně vysoká cena metody, složitost potřebného vybavení a potřeba vysoce kvalifikovaných svářečů při svařování argonem.

Režimy svařování TIG

Režim argonového svařování se skládá z řady parametrů, které je nutné správně nastavit. Hlavní parametry režimu takového svařování jsou následující:

• druh a polarita proudu;
• síla proudu;
• pokles napětí na oblouku;
• rychlost pohybu elektrody;
• spotřeba plynu;
• vzdálenost mezi tryskou hořáku a přísadou.

Argonové svařování se obvykle provádí proudem s přímou polaritou. Většina druhů kovů se svařuje stejnosměrným proudem. Vzhledem k jejich fyzikálním a chemickým vlastnostem se hořčík, hliník a berylium vaří pomocí střídavého proudu. Velikost svařovacího proudu je striktně závislá na průměru elektrody, kovu, typu a polaritě proudu. Aktuální hodnotu nastavují technologové formou tabulek.

Pro ideální svar by měl být úbytek napětí na oblouku v rozmezí 11 – 14 voltů. Pro udržení takového poklesu napětí je nutné dodržet vzdálenost mezi elektrodou a kovem od 1,5 do 3 mm. Volba rychlosti hořáku je na uvážení svářeče. Pouze on může zvolit správnou rychlost na základě složitosti svařovací trajektorie a úrovně svých dovedností.

Spotřebu ochranného plynu vypočítávají technologové na základě mnoha faktorů ovlivňujících proces. Nemá smysl je popisovat, pro laiky je to obtížné a proto nezajímavé. Pro spravedlnost je však třeba poznamenat, že zkušený svářeč může upravit spotřebu plynu na základě vzhledu švu.

Typ svarového spoje určuje požadovanou vzdálenost mezi přídavným materiálem a tryskou hořáku. U tupých spojů se doporučuje vzdálenost 3-5 mm. Pro T-tyče a rohy o něco více – 5-8 mm.

Vybavení a zásoby

Abyste si svou práci a vzhled hotového výrobku užili, musíte udělat dva nezaměnitelné kroky. Prvním krokem je výběr zařízení plně v souladu se seznamem prací, které budou na tomto zařízení provedeny. Druhým krokem je nákup zařízení od známého a spolehlivého výrobce, který vám zaručí mnoho let bezproblémového provozu a ušetří vám peníze. Tuto vzdálenost můžete překonat ve dvou malých, ale velmi důležitých krocích na stránkách výrobce svařovací techniky „Kedr“.

Zde si můžete zakoupit spolehlivý argonový obloukový svařovací stroj řady Prime nebo řady Pro. Všimněte si, že taková zařízení mohou být buď samostatná, určená pouze pro argonové obloukové svařování, nebo kombinovaná s doplňkovými funkcemi ručního obloukového svařování nebo odporového svařování. Také v katalogu naleznete mnoho příslušenství, náhradních dílů a spotřebního materiálu pro argonové obloukové svařování: oscilátory, hořáky, svářečské brýle a masky, wolframové elektrody a mnoho dalšího.