Металлообрабатывающая компания VT-METALL Гибкий подход – железное качество
Звоните, мы сейчас работаем:
  • Главная >
  • Блог >
  • Принцип аргонной сварки: технология производства работ
19.09.2022
Сварка
250
Время чтения: 10 минут

Принцип аргонной сварки: технология производства работ

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Каковы основные принципы аргонной сварки
  • На каком оборудовании возможна аргонная сварка
  • В чем особенности аргонной сварки алюминия и меди

Аргонодуговая сварка отличается от всех остальных видов тем, что в данном процессе используется электродуга с аргоном в качестве защитной среды. Инертный газ подается в первую очередь, чтобы защитить металлы на время обработки от контакта с кислородом. Из этой статьи вы узнаете основной принцип аргонной сварки, а также о том, в каких случаях его используют.

На чем основан принцип аргонной сварки

Сварка аргоном представляет собой технологию гибридного типа – благодаря ей удается соединять металлы, работа с которыми считается наиболее сложной. Принцип аргонной сварки отлично работает как с большими трубами, так и с крохотными бронзовыми статуэтками. Дело в том, что этот способ вобрал в себя лучшее из двух классических методов: дугового электрического и газового. В качестве самого распространенного примера работы с аргоном можно привести сварку нержавеющей стали.

1.jpg

Прежде чем приступать к обсуждению принципа действия аргонной сварки, необходимо понять физику данного процесса. Не секрет, что соединение металлических поверхностей невозможно без их нагрева. Но поскольку нагрев требует использования огня, задействуется и кислород, содержащийся в воздухе, который запускает реакцию окисления. Проблема в том, что сложные металлы или сплавы типа легированных сталей или цветных металлов сильно подвержены окислению.

Окисление опасно тем, что оно значительно снижает качество швов, – они становятся хрупкими и быстро приходят в негодность. Это происходит из-за образования в шве множества мельчайших пузырьков. Если говорить об алюминии, то он при нагревании в обычных условиях начинает гореть.

Принцип аргонной сварки используется, в первую очередь, чтобы защитить сварочную рабочую ванну от газов и примесей. В качестве защитной оболочки выступают инертные газы, это может быть не только аргон, но и гелий. Однако серьезный недостаток последнего состоит в его высокой цене и большом расходе. Например, при обработке нержавейки требуется в несколько раз больше гелия, чем аргона. Еще одна особенность использования гелия – с ним нельзя работать без защитной одежды, полностью закрывающей тело.

 

В связи с тем, что мы описали выше, гелий сегодня редко применяется в чистом виде, его используют в смесях для газовых лазеров. Другой инертный газ – азот. Он подходит исключительно для работы с медью. Поэтому основным и самым распространенным инертным компонентом, применяемым при гибридном подходе, работы является аргон.

Назовем основные качества аргона:

  • Гораздо тяжелее, чем воздух. Именно благодаря этому он легко занимает всю сварочную ванну, защищая зону плавления от других газов.
  • Инертен, поэтому не вступает в реакцию с другими элементами, но, что важнее всего, никак не взаимодействует со свариваемыми поверхностями – на этом и строится принцип аргонной технологии.

Однако принцип аргоновой сварки неидеален, ведь при работе с током обратной полярности этот газ превращается в электропроводную плазму. Мы не будем вдаваться в подробности, говоря о малоприятных последствиях этого свойства.

2.jpg

В целом, у аргонной сварки мало минусов:

  • сложное оборудование, нуждающееся в точной настройке;
  • возможность работы только при наличии большого практического опыта.

Плюсов у этого принципа работы гораздо больше:

  • Шов получается высокого качества, так как в нем нет примесей.
  • Обработка металла в среде аргона предполагает умеренный нагрев металла, поэтому подходит для соединения заготовок даже очень сложных конструкций, при этом не происходит их деформации.
  • Данный принцип работы позволяет варить однородные и разнородные металлы и сплавы, с которыми не справляются все остальные методы.
  • Высокая скорость работы достигается благодаря использованию дуги с высоким температурным режимом.

Все обозначенные нами недостатки кажутся незначительными по сравнению с тем, какие возможности открывает аргонная сварка.

Аргонная сварка: принцип работы в зависимости от вида

3.jpg

Аргонную сварку принято делить на виды исходя из степени механизации:

  • Ручная. В этом случае сварщик самостоятельно передвигает горелку и подает сварочную проволоку. При данном подходе могут применяться только неплавящиеся электроды из вольфрама.
  • Механизированная/полуавтоматическая методика, при которой проволоку подает машина, а сварщик работает непосредственно с горелкой. Чаще всего этот принцип используется при аргонной сварке нержавейки полуавтоматом. Еще один яркий пример – механизированная аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Есть и новые, узкоспециализированные технологии в этой области. К ним относится обработка нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа.
  • Автоматическая аргонная сварка. Оператор дистанционно управляет автоматом: перемещает горелку и подает проволоку. Сегодня постепенно распространяются системы, которые могут работать даже без постоянного контроля человека. Чаще всего роботы выполняют сварку труб из нержавейки. Автоматическая аргонодуговая сварка с использованием неплавящегося электрода все чаще применяется в сфере промышленности.

На каком оборудовании осуществляется аргонная сварка

Принцип аргонной сварки требует использования разнообразного оборудования. Но в этом нет ничего страшного, ведь сегодня можно приобрести готовые наборы со всем необходимым, причем по доступной цене.

4.jpg

Все оборудование делится на три вида:

  • Специализированное – для работы с заготовками одного типа.
  • Специальное – для промышленных предприятий, работающих с заготовками одного типоразмера.
  • Универсальное – для всех видов работ в аргоне, в том числе для соединения деталей из нержавеющей стали полуавтоматом.

Но нужно понимать, что принцип аргонной сварки совершенствуется. Так, чтобы обрабатывать листы металла с более толстыми краями и увеличить производительность, технология была доработана следующим образом:

  • Используется специальная горелка, позволяющая одновременно использовать несколько вольфрамовых электродов. Это необходимо, чтобы получать качественный шов, несмотря на высокую скорость работы.
  • Есть приспособление для нагревания проволоки.
  • Применяется пульсирующий ток – паузы в его поступлении нужны, чтобы металл успевал кристаллизоваться. Если синхронизировать движение дуги с импульсами тока, удается добиться эффективной плавки при любом положении в пространстве.

Горелка необходима для подачи электроэнергии и формирования газовой защиты, поэтому так важен ее грамотный подбор. Принцип аргонной сварки предполагает использование специальной горелки с неплавящимся вольфрамовым электродом, что очень важно, например, для сварки нержавейки.

5.jpg

Чтобы понимать принцип работы в среде аргона, важно представлять себе технические характеристики горелки:

  • допустимое значение сварочного тока/мощность;
  • тип охлаждения при сильных и слабых токах;
  • длину кабеля;
  • наличие в конструкции керамического сопла и фиксатора вольфрамового электрода;
  • универсальность, то есть возможность подключать горелку к разным системам.

Главным элементом аргоновой горелки является резервуар со штуцерами для охлаждающей жидкости. Вольфрамовый электрод подключен к электрическому кабелю аппарата, вокруг электрода идет подача инертного газа.

Как работает горелка?

  • Одновременно включаются сварочный аппарат, циркуляция охлаждающей жидкости, подача газа на горелку, в результате чего образуется защитное облако аргона.
  • Поджигается дуга, заготовки нагреваются до температуры плавления, присадочная проволока помещается в рабочую ванну.
  • Присадочная проволока и вольфрамовый электрод перемещаются вдоль шва.

1. Горелка с неплавящимся электродом.

Речь идет, преимущественно, о ручной аргонной сварке неплавящимся электродом. Такой способ является единственным возможным для обработки нержавеющей стали и химически активных металлов, то есть алюминия, титана и магния, при этом используется электрод из вольфрама.

6.jpg

Горелка состоит из электрода, зафиксированного в токоподводящей цанге, керамического сопла, которое используется для направления аргоновой струи, системы охлаждения посредством воздуха либо воды. Диаметр электрода подбирается в соответствии с используемой силой тока.

Принцип работы при механизированной аргонной сварке несколько отличается, поэтому используется иная горелка. Она состоит из вольфрамового неплавящегося электрода с маховичком для подъема и опускания, токоподводящей сменной цанги с гайкой, позволяющей использовать разные по диаметру электроды.

Поскольку данный принцип работы дает возможность избежать появления брызг металла, вместе с керамическими соплами используются проницаемые для газа сетчатые линзы – они необходимы для образования равномерного потока газа. Отметим, что аргонная сварка неплавящимся электродом является одним из наиболее популярных подходов в непромышленных масштабах.

2. Горелка с плавящимся электродом.

Такой вариант работы обычно применяют при автоматической и полуавтоматической аргонной сварке. Дуга подается между концом сварочной проволоки и заготовкой. Могут использоваться жидкостные и воздушные системы охлаждения. Принцип выбора сопла мало отличается от применяемого в случае с неплавящимися электродами.

7.jpg

Принцип работы аргонной сварки инверторным способом

На сегодняшний день инверторный способ является наиболее востребованным принципом аргонной сварки. Его используют как в промышленности, так и в домашних условиях. Инвертор представляет собой аппарат дуговой сварки, задача которого состоит в том, чтобы преобразовывать постоянный ток в переменный. Немаловажно, что это устройство легко подстраивается под скачки напряжения источника электричества.

Инверторный аппарат отличается небольшими размерами и весом, при этом надежен и отлично подходит для сварочных работ в любых условиях. Немаловажно, что он может использоваться для обучения новичков.

На самом деле, если сравнивать принцип инверторной аргонной сварки нержавейки и работу с другим оборудованием, то первый вариант оказывается проще и удобнее. Дело в том, что от сварщика требуется только двигать горелку вдоль шва. Радует и результат – шов получается тонким и ровным, но лишь при условии, что соблюдены все технологические требования. Работа возможна и без присадочной проволоки, если удается добиться очень плотного соединения краев заготовок.

Как выбрать режим работы, не нарушая основные принципы аргонной сварки

Качество сварного шва во многом зависит от выбора режима сварки.

Направление и полярность тока подбирают в соответствии с обрабатываемыми металлами. Так, большая часть сплавов на основе стали требует сварки полярным постоянным током: на этом основан принцип сварки нержавейки полуавтоматом и труб из нержавеющей стали. Для цветных металлов, алюминия, магния подходит переменный ток обратной полярности.

8.jpg

Расход аргона зависит от скорости его подачи и внешних условий: если приходится работать на улице при сильном ветре, объем необходимого газа значительно увеличивается.

Может показаться странным, но в аргоновую газовую смесь добавляют до 5 % кислорода. В столь небольших количествах последний способствует очистке от вредных примесей, так как они вступают с ним в реакцию и просто сгорают.

Сварка алюминия по принципу аргонной сварки

Как мы уже говорили, невозможно сварить алюминий без использования аргонной среды. Дело в том, что при соприкосновении с кислородом, содержащимся в воздухе, на этом металле сразу же образуется оксидная пленка. И это становится действительно серьезной проблемой, поскольку, хотя алюминий является одним из самых сложных в обработке, его чаще всего используют для бытовых нужд.

9.jpg

Для плавления оксидной пленки требуется температура, значительно превышающая температуру плавления самого металла. Принцип аргонной сварки алюминия основан на том, что данный газ предупреждает процесс окисления, вытесняя кислород из сварочной рабочей ванны. В результате алюминиевая присадочная проволока легко плавится и получается качественный шов.

Принцип работы с данным металлом предполагает использование только переменного тока. Ток обратной полярности значительно поднимает температуру плавления за счет особой катодной очистки оксидной пленки. Высокая температура приводит к тому, что разрушается даже тугоплавкий вольфрам в электроде. Ток прямой полярности не позволяет пробить оксидную пленку, зато дуга получается стабильной и короткой. Как вы поняли, прочность и внешний вид шва зависят от переключения полярности.

Работа с постоянным током при аргонной обработке алюминия возможна, но только при условии использования чистого гелия в качестве инертного газа. Такой вариант обработки будет стоить гораздо дороже, а сам принцип работы более сложен с технической точки зрения.

Очень важно правильно подготовить алюминиевые заготовки, прежде чем приступать к процессу плавления. От этого непосредственно зависит качество будущего шва. Во время очистки нужно выполнить такие этапы:

  • обезжирить металл при помощи растворителя;
  • зачистить поверхность от оксидной пленки – зачистка может быть механической либо химической;
  • дать очищенным поверхностям полностью просохнуть.

Сварка меди по принципу аргонной сварки

Медь отличается от других металлов тем, что отлично противостоит ржавчине и устойчива в агрессивных средах. Поэтому для ее сварки требуется аргон высшего сорта либо в сочетании с гелием (причем аргона при этом должно быть больше). Используются плавящиеся или неплавящиеся вольфрамовые электроды, постоянный ток.

Принцип аргонной сварки: технология производства работ

Предварительный нагрев до +800 °С используется в тех случаях, когда толщина медной заготовки превышает 4 мм. Присадочная проволока может быть из меди или медно-никелевого сплава. Дуга в этом случае должна обладать высокой устойчивостью.

Поскольку медь имеет высокую теплопроводность, кромки металла нужно обязательно разделывать. Если речь идет о листе до 12 мм толщиной, можно произвести только одностороннюю разделку, тогда как для более толстых кромок приходится проводить двустороннюю.

Читайте также
Получить бесплатный чертеж

Получить бесплатный чертеж

Скачать прайс

Скачать прайс

Пересчет проекта

Пересчет проекта

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Написать WhatsApp

Написать WhatsApp

Яндекс.Метрика