Аргонно-дуговая сварка: необходимое оборудование, подготовка, подробный инструктаж

На сайте уже рассматривались вопросы, касающиеся технологии и особенностей выполнении аргонно-дуговой сварки. Тем не менее это настолько широкая тема, что стоит уделить ей больше внимания – к примеру, разобраться, как подбирать аппарат для работы, правильно применять электроды и т.д.

Содержание статьи

• 1 Различие между промышленной и домашней аргоннодуговой сваркой
  • 1.1 Сравнение характеристик инверторных сварочных аппаратов
  • 1.2 Дополнительное оборудование
  • 1.3 Различия в технологии
• 2 Подготовка к аргонодуговой сварке стали и цветных металлов: теория
  • 2.1 Подбор силы тока по материалу
  • 2.2 Предварительный подогрев
• 3 Инструктаж по выполнению аргоновой сварки с подогревом
  • 3.1 Подготовка необходимого оборудования и защитных средств
  • 3.2 Сбор горелки с учетом планируемого режима сварки (диаметра электрода)
  • 3.3 Настройка режима сварки
  • 3.4 Процесс сварки
• 4 Распространенные ошибки при сваривании в аргонной среде
• 5 Заключение
  • 5.1 Похожие статьи

Различие между промышленной и домашней аргоннодуговой сваркой

Принцип действия аппарата в обоих случаях одинаков: в зону сваривания подается инертный газ (аргон), далее разжигается электрическая дуга на конце плавящегося или неплавящегося электрода и под действием нагрева в защитной газовой среде выполняется соединение деталей.

Основное различие между профессиональной, промышленной и бытовой техникой для сварки в газовой среде – не в стоимости, хотя она играет большую роль, а в технических характеристиках. Сравним только некоторых из них.

Сравнение характеристик инверторных сварочных аппаратов

Прежде всего проведем сравнение эксплуатационных показателей основного элемента оборудования – сварочного аппарата.

Область применения	Бытовая	Профессиональная	Промышленная
Режим работы	Кратковременный, после 5…10 минут работы требуется длительный перерыв	Постоянный, однако не непрерывный. Допустимо применение в течение нескольких часов в частичной или полной нагрузкой	Непрерывный, в том числе круглосуточный. Перерывы только технологические (на обслуживание и замену расходных материалов)
Объем работ	Незначительной, на уровне домашних ремонтов, кратковременных строительных и монтажных работ	Ежедневная нагрузка до 5…12 часов работы с перерывами	Значительный, серийное и массовое производство сварных конструкций
Область применения	Монтаж и починка металлических конструкций, сваривание домашних и подводящих (от магистрали) трубопроводов	Профессиональный монтаж трубопровода, габаритных металлических конструкций, автомобильная промышленность, домостроение и т.д.	Использование в крупных компаниях, чья деятельность связана с металлическими конструкциями – от кораблестроения до космической промышленности
Сила тока*, А	120…200	200.300	250…500
Напряжение в сети, В	220	220 или 380	380
Класс защиты**	IP 21 (как правило)	IP 21…23	IP23 и выше
Диаметр электрода, мм	1,6…4	1,6…6	Зависит от особенностей производства
Толщина свариваемого металла	Зависит от максимального сварочного тока и диаметра электрода
Тип электрода	Плавящийся или неплавящийся, зависимо от условий производства
Возможность переключения на разные режимы сварки	Зависит от конструкции изделия		Как правило нет, аппарат настраивается или конструируется только для определенного вида и режима сварки
Наличие дисплея, отражающего режим работы	Как правило нет	Может присутствовать	Вывод на дисплей или на удаленное устройство управления
Вес, кг	3,5…12	5…20 и более	Зависит от конструкции и назначения
Цена, руб.	3 000…60 000	Китайские (к примеру, Аврора) от 3 000, европейских и американских производителей от 8…10 тысяч	Зависимо от назначения, как правило не менее 100 000

*Сварочный ток аппарата должен превышать нормальный рабочий (непосредственно применяемый для сваривания) на 30…50%. Это нужно для обеспечения стабильности сварки и компенсации возможных перепадов напряжения в сети.

**Класс защиты определяется согласно стандарту IEC-952.

Важно понимать: часть инверторных сварочных аппаратов предназначены только для обычной сварки, не имея создания защитной газовой среды. По этой причине при покупке нужно уточнить возможность выполнения аргоннодуговой сварки (это требует подключения дополнительного оборудования).

Мастера сварки советуют выбирать бытовые или полупрофессиональные аппараты с такими дополнительными возможностями:

• разъемное соединение горелки (как правило применяется в профессиональных моделях). Дает возможность выполнять ремонт этой части сварочника, а не полную замену горелки;
• работа с электродами разных типов и диаметров;
• сварка в режиме постоянного тока (такой параметр в описании оборудования нередко описывается английским обозначением AC/DC);
• функция «горячий старт» (Hotstart), т.е. увеличение силы сварочного тока в момент касания электродом свариваемого изделия на 5…100%;
• форсаж дуги (Арк-форс, Arcforce или Arcforsing) – увеличение силы тока при случайном гашении сварочной дуги. Оптимально, в случае, если процесс форсирования будет регулируемым (в дешевых моделях он включается автоматически и регулировке не поддается);
• антиприлипание (антизалипание, анти-стик, Antistick) – сброс силы тока до нуля в то есть моменты, в случае, если электрод «прилипает» (приплавляется) к сварочной ванне. В сущности в момент прилипания происходит короткое замыкание, сила тока неоднократно возрастает. Сброс до нуля дает возможность избежать проблем и быстро отвести электрод. Также желательна возможность регулировки срабатыванием функции.

В большинстве качественных изделий отечественных и зарубежных производителей аппаратов для аргонно-дуговой бытовой и профессиональной сварки эти функции присутствуют.

Дополнительное оборудование

Бытовые и полупрофессиональные инверторы как правило поставляются не имея дополнительных элементов, их нужно докупать отдельно. Впрочем, некоторые продавцы (или изготовители) сразу же комплектуют свои изделия необходимыми приспособлениями именно для аргоновой сварки.

Профессиональная техника идет уже с соответствующей комплектацией – нередко сварочный аппарат дополнен редуктором и измерителем для подключения к газовому баллону, подходящими шлангами и горелкой. Также в комплекте бывают электроды. Применение всей техники одного производителя заметно снижает риск конфликта между частями оборудования.

Промышленная техника комплектуется «под заказ», с учетом конкретных потребностей производства.

Естественно, при отдельной покупке баллона, шлангов, горелки и редуктора нужно понимать различие между различными моделями, и принцип «чем дешевле, тем лучше» здесь не работает.

Наилучший вариант – покупка товаров того же производителя или приобретение моделей-компаньонов по рекомендациям производителя.

Рекомендуем посмотреть видео – обзор инструментов для аргонно-дуговой сварки. Чуть подробнее разберем конструкцию насадок для ТИГ-сварки.

Чтобы сфокусировать газовый выброс в зону плавления металла, нужно специальное сопло горелки. Оно, обычно, керамическое. Одевается на горелку сопло при помощи цанги. Этой же цангой удерживается электрод. Соответственно, исходя из диаметра электрода, в наборах горелок представлено несколько вариантов цанги и сопла. Тыльный колпачок предохраняет сварщика от возможных ранений свободным концом электрода.

Имеет значение также форма конца электрода.

Мастера рекомендуют затачивать электрод до получения конической формы со срезанным концом.

О защитной одежде и приспособлениях отдельно говорить не стоит. На крупных предприятиях сварщики непременно работают в соответствующей спецформе, а для «гаражного» мастера может оказаться достаточным комплект из старых джинсов, брезентовой куртки и простых очков.

Различия в технологии

Аргонодуговая сварка, как и любая другая, может осуществляться в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме.

Большая часть солидных производителей предлагает изделия, которые как правило работают в полуавтоматическом режиме, однако могут переводиться в режим ручной сварки (к примеру, представленный на фото ниже Тesla Weld).

При ручном режиме работы электроды вставляются в горелку по мере их расходования (плавящиеся гораздо чаще), при полуавтоматическом – в роли электрода применяется проволока, подающаяся по мере расходования материала. О полной автоматике процесса речь может идти в том случае, в случае, если не только электрод подается не имея непосредственного участия работника, однако и горелка двигается не в его руках, на специальном перемещающемся устройстве. Такие изделия применяются только в промышленности.

Еще одно отличие между сварочными аппаратами для ручной или полуавтоматической работы – различия в преобразовании энергии. Ручные модели нередко имеют трансформатор (для сварки переменным током, АС) или выпрямители (для сварки постоянным током, DC), а вот полуавтоматические и автоматические почти все применяют инвертор.

Учитывая скромные потребности домашних мастеров, разумнее выбрать более дешевые (хоть и более тяжелые, габаритные) сварочные аппараты для аргонной сварки с трансформатором или выпрямителем, работающие только в ручном режиме. В случае, если же сваривать металл приходится нередко и не в одном месте, предпочтителен выбор полупрофессионального оборудования с инвертором и либо неплавящимися электродами, либо плавящимися в виде автоматически подаваемой проволоки.

Подготовка к аргонодуговой сварке стали и цветных металлов: теория

Правила сваривания в защитной среде инертного газа, форму и размеры кромок описывает ГОСТ 14771-76, правила сваривания соединений под острым и тупым углом изложены в ГОСТ 23518-79.

Базовую информацию по правилам сварки алюминия и алюминиевых сплавов в среде инертных газов можно отыскать в ГОСТ 14806-80, а также ГОСТ 27580-88. 1-ый стандарт описывает общие положения – подготовку, форму и размеры кромок для сваривания, 2-ой – особенности соединения деталей из алюминия и его сплавов под острыми и тупыми углами.

Напомним, что принятое русскоязычное обозначение данного вида сварки – РАД (ручная) и ААД (автоматическая) при использовании неплавящегося электрода, ААДП – автоматическая с плавящимся электродом (уже описанный выше способ автоматической подачи вольфрамовой проволоки, служащей электродом).

В английской среде применяют сокращения TIG (Tungsten Inert Gas (Welding)) – сварка вольфрамом в среде инертных газов и GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) – газовая дуговая сварка вольфрамом.

Помимо знаний стандартов на сварку, в процессе обучения аргонодуговой сварке неплохо изучить теорию процесса.

Так как в зону горения подается вытесняющий атмосферный кислород аргон, окисления раскаленного металла электрода и/или присадочной проволоки, а также сварочной ванны не происходит. Зато за счет высокого нагрева происходит капельный или струйный перенос плавящегося металла. В случае, если перенос идет каплями, шов менее стабильный и прочный, струйный перенос формирует более надежное соединение.

Крупнокапельный (а) и струйный (б) перенос металла с электрода

Переход с коротким замыканием: а – работа дуги с постепенным разогревом металла, б и в – формирование капли, г – соединение тела электрода и сварочной ванны, КЗ. В последней стадии (д) электрод освобождается и снова начинает греться

Вид перехода зависит от силы тока. Для крупнокапельного характерен диапазон токов от 120 до 240 А (для электрода диаметром 1,6 мм). При силе тока свыше 260 А идет резкий скачок к струйному переходу, сварка становится более стабильной. Еще один важный фактор – при струйном переходе металл разбрызгивается значительно меньше, чем при крупнокапельном.

Тем не менее из технологических соображений (к примеру, допустимый нижний предел термической деформации детали сильно превышается при использовании сварки с высокой силой тока) такой параметр подбирается с учетом всех данных материала. Так, переход с коротким замыканием быть может оптимальным для сварки тонких деталей.

Подбор силы тока по материалу

Как уже было указано, сила тока значительно влияет на стабильность сварного шва. Вместе с тем непременно учитывается соотношение толщины свариваемого металла и диаметра электрода.

Как видно из таблицы, работа с деталями толщиной от 24…25 мм для бытовых сварочных аппаратов мало реальна. Они, обычно, не позволяют применять электроды с диаметром свыше 6 мм и не дают выходной ток свыше 250…260 А.

Также нужно максимально точно знать состав сплава свариваемых деталей и уточнять режимы сварки аргоном.

Поможет выбирая режима знание, к какой группе свариваемости относится металл.

В последней таблице обозначения ячеек:

• Х – свариваются с образованием интерметаллидов;
• S – хорошо свариваются, образуют твердые растворы;
• С – свариваются с образованием сложной микроструктуры;
• D – необходимые особые меры или нет данных;
• N – данных нет.

Режимы ручной сварки нержавеющей стали (аустенитной) для листов толщиной 1…1,5 мм

Вид соединения	Толщина свариваемых деталей, мм	Род тока	Сила тока, А	Напряжение, Вольт	Скорость сварки, см/мин	Расход аргона, дм3/мин
Встык	1	Переменный	35…75	12…16	15…33	2,5…3
Встык	1	Постоянный прямой полярности	30…60	11…15	12…28	2,5…3
Встык	1,5	Переменный	45…85	12…16	14…31	2,5…3
Встык	1,5	Постоянный прямой полярности	40…75	11..15	9…19	2,5…3
Внахлест	1	Переменный	40…60	12…16	10…13	2,5…3
Тавр	1,5	Переменный	40…60	14…17	7,2…8,7	2,5…3
Угловое	1,5	Постоянный	45	11…15	32	2,5…3

Аналогичные показатели для алюминия приведены в таблице ниже.

Для титановых сплавов.

Для бронзы ОЦС 4-4-2,5

Нужно также учитывать характер электрода. Для графитового и покрытого электрода режимы будут разными.

Для легированных сталей (30ХГСА, 40Х,12Х18Н10Т) в режиме ТИГ (TIG) как правило применяют то есть же настройки, что и для нержавейки.

Предварительный подогрев

Для ряда сталей есть интересный нюанс: они склонны к образованию трещин при перегреве. По этой причине перед сваркой рекомендуется выполнять подогрев до 250…350 °C. Прогревать нужно всю зону сварки с заходом не менее чем на 100 мм в обе стороны от шва, общий или местный. Для этой процедуры очень удобно бутановая горелка.

Также для специальных сталей применяют сопутствующий подогрев, т.е. в процессе сварки, и последующий (отпуск).

Ответственные детали после сваривания рекомендуется подвергать отпуску (температура определяется для конкретного вида материала), причем особо сложные – немедленно по окончании сварки. Разобраться в технологии подогрева и его необходимости поможет это видео.

Инструктаж по выполнению аргоновой сварки с подогревом

Мы предлагаем подробно разобрать процесс с неплавящимся электродом и проволокой-присадкой на примере чего обучающего видео.

Подготовка необходимого оборудования и защитных средств

На фото перчатки из замши и брезента, редуктор для газового баллона с регуляторами, электроды, горелки

Шлем для сварки с полным щитком и защитой шеи

Баллон с аргоном

Шланг высокого давления с насадкой для подключения горелки

Набор керамических горелок для аргонно-дуговой сварки, электродов и сопутствующих деталей

Сбор горелки с учетом планируемого режима сварки (диаметра электрода)

Крепление цанги

Фиксация керамического сопла

Направьте свой взгляд, электрод вставляется сзади

На уже надетый электрод надвигается защитный кожух (тыльный колпачок). За пределы сопла электрод выступает всего на несколько миллиметров

Размер выступа электрода за пределы сопла

Сменить насадку и керамическую газовую линзу горелки можно при уже вставленном электроде

Настройка режима сварки

Настраивается режим сварки в соответствии с таблицами выше (свариваемость металла, сила тока). Имейте в виду условия работы – в случае, если сварка делается за пределами помещения или в помещении с ярко выраженным сквозняком, нужно увеличить жесткость газовой струи. Сделать это можно при помощи увеличения скорости истечения газа. То же рекомендуется при повышенной скорости сварки.

Процесс сварки

После настройки можно варить.

Положение горелки при работе. Поперечные движения крайне нежелательны, инструмент должен двигаться строго вдоль шва

Включенная дуга в защитной газовой среде (характерный зеленый отсвет связан именно с аргоном)

Красным выделена подаваемая в зону сварки проволока-присадка

В данном уроке реализован крупнокапельный метод перехода металла в сварочную ванну. Присадка подается импульсно, соответственно, нагрев происходит постепенно, до отделения крупной капли. Последовательность таких капель формирует характерный вид шва.

Проконтролировать качество сварки поможет анализ шва.

При достаточном проплавлении сварочная ванна имеет каплевидную форму, при недостаточном – овальную. Сравнивая приведенную схему с образцом шва выше, можно сделать заключение – металл проплавлен не в полной мере.

Распространенные ошибки при сваривании в аргонной среде

Ниже приведен перечень нередко встречающихся при аргонной сварке ошибок, причин этих дефектов и пути их исправления.

Вероятная причина проблемы	Как устранить
Электрод сгорает слишком быстро
Расход газа слишком мал	Проверить работоспособность системы подачи газа, уровень давления в баллоне. Нормативный расход как правило составляет 7…12 л/мин.
Электрод ошибочно подключен к плюсовому выводу	Выполнить правильное подключение (к минусу)
Неправильно (не подходит для данной силы тока) выбран диаметр электрода	Увеличить диаметр электрода или снизить ток
Электрод окисляется в паузах между этапами сварки	Сохранять подачу газа в течение 10…15 секунд после гашения дуги (ориентировочно на каждые 10А тока – по одной секунде задержки)
Неверно выбрана марка электрода (не имея присадок)	Поменять электрод в соответствии с выбранным режимом сварки
В шве присутствует вольфрам (загрязнение металла)
Электрод плавится в сварочную ванну	Выбрать другую марку электрода (к примеру, легированный)
Электрод касается расплава в сварочной ванне	Поднимать горелку чуть выше в период работы
Пористый или странного цвета шов (цвета «побежалости»)
На свариваемых деталях присутствовал конденсат	Не допускать сварки на влажных деталях, обеспечивать их выдержку в помещении до выравнивания температуры металла и окружающего воздуха
Плохое соединение горелки и шланга	Проверить целостность соединений и шланга
Расход газа меньше нормы (идет окисление расплава)	Отрегулировать расход газа (норму см.выше)
Металл свариваемых деталей загрязнен или применяется неподходящая присадка	Очистить поверхности, проверить соответствие присадки режиму сварки и материалу деталей
Желтый дым, пыль на поверхности сопла, изменение цвета электрода
Расход газа в разы меньше нормы	Отрегулировать расход (см.выше)
Газ отключается слишком рано после того, как погашена дуги	Соблюдать требования продолжительности газовой защиты (см.выше)
Нестабильная электрическая дуга
Неверно выбранная полярность подключения (при постоянном токе)	Переключить на минусовый вывод
Загрязнен электрод	Очистить поверхность, при необходимости переточить электрод
Загрязнен свариваемый металл	Удалить загрязнения, обезжирить поверхность
Неверно подготовлен к работе электрод	Заточить конусом с притуплением на конце для постоянного тока, с закруглением – для переменного

Заключение

Учитывая перечисленные советы, мы предлагаем вначале попробовать свои силы на мало ответственных деталях в разных режимах сваривания и материалах – от алюминиевых сплавов до высоколегированных сталей – и только после чего выполнять серьезные монтажные или ремонтные работы.

Как варить аргонодуговой сваркой? Настройка и запуск аппарата.