TIG-сварка - аргонодуговая сварка, используемая в различных отраслях промышленности. Tungsten Inert Gas переводится, как "вольфрамовый инертный газ". По названию можно догадаться, что в технологии используется вольфрамовый электрод и инертный газ, а расплавление металлической заготовки происходит под воздействием электрической дуги. В этой статье мы расскажем о том, что это за метод, как он работает, какие преимущества и недостатки имеет.
История создания аргонодуговой сварки
Первые эксперименты с вольфрамовой сваркой начались ещё в середине XIX века. Прорыв произошёл в 1920-х годах, когда американский инженер Чарльз Коффин начал использовать данный метод в своих исследованиях и получил патент. Но Коффин применял относительно простое оборудование, которое не было предназначено для крупномасштабных промышленных задач.
В 1940-х годах технология начала находить своё место в промышленном производстве. Методика оказалась эффективной для сварки алюминия и других сплавов, которые ранее считались трудносоединяемыми традиционными способами сварки, нашла своё применение и в ракетостроении. Быстро оценив преимущества данного метода, представители других отраслей промышленности также начали внедрять его в свои производственные процессы.
Что такое TIG-сварка и как применяется
В процессе работы газ поступает через специальную насадку, а затем подается электрическое напряжение. Это позволяет проводить сварочные операции под защитой инертной среды, предотвращающей окисление материалов. Хотя скорость выполнения работ относительно невысока, данный метод обеспечивает высокую точность и надежность сварных соединений при соблюдении технологии.
Используется как постоянный, так и переменный ток, создавая напряжение, достаточное для возникновения дуги. Когда дуга зажигается, она нагревает и расплавляет кромки свариваемых деталей, формируя сварочную ванну. Присадочная проволока, если она применяется, подается вручную или автоматически в зону сварки, дополняя сварочную ванну и увеличивая объем наплавляемого металла.
В процессе газ образует защитную атмосферу вокруг сварочной ванны, препятствуя контакту расплавленного металла с кислородом и предотвращая окисление и загрязнение шва. После остывания металла формируется сварной шов.
Электроды для TIG сварки
Для сварки TIG используется вольфрамовый электрод. Данный металл обладает одной из самых высоких температур плавления - 3422°C. Хотя материал отличается невероятной прочностью и стойкостью к воздействию высоких температур, вольфрамовые электроды уязвимы перед деформацией при превышении допустимой температуры нагрева. Чтобы предотвратить подобные повреждения в TIG сварке постоянным током применяется прямая полярность, обеспечивая подачу отрицательного заряда к электроду. Это способствует перенаправлению большей части тепловой энергии на свариваемую деталь и существенному снижению температуры самого электрода. В качестве вариативного подхода существует TIG сварка переменным током, где периодическое изменение полярности предотвращает перегрев вольфрамового электрода. Особенно актуально применение данной технологии при работе со свариванием алюминиевых конструкций.
Электроды классифицируются по различным типам в зависимости от содержания в них редкоземельных элементов. Их различие определяется цветовой маркировкой и буквенным кодом:
- Зеленый (WP) - чистый вольфрам
- Темно-синий (WY-20) - с иттрием
- Красный (WT-20) - с торием
- Серый (WC-20) - с церием
- Белый (WZ-8) - с цирконием
- Синий/голубой (WL-20) - с лантаном
- Золотой (WL-15) - с лантаном
- Фиолетовый/лиловый (WG-La-15) - с лантаном, цирконием, иттрием
- WL-15
- WL-20
- WG-La-15
Также роль электрода заключается в поддержании стабильной дуги при TIG-сварке. Для создания качественного ровного шва требуется тщательная заточка наконечника, которая может быть выполнена в конусообразной форме, сферической или представлять собой гибрид этих вариантов — фасонированное закругление. Выбор формы зависит от типа электрода и специфики свариваемых металлов.
TIG сварка с присадочным материалом
При выполнении TIG сварки возможно использование присадочного материала. Это позволяет добавлять в сварочное соединение нужные компоненты, повышающие механические характеристики шва, делая его более надежным и долговечным. Шов приобретает характерный рельефный (чешуйчатый) рисунок.
Техника заключается в следующем: сварщик удерживает горелку в одной руке под определённым углом и плавно перемещает вдоль линии стыка заготовок. В другой руке находится пруток, который направляется в область сварки. Движения необходимо выполнять аккуратно и равномерно, ведь именно от их точности зависит структура чешуйчатого рисунка шва.
Преимущества аргонодуговой сварки
- Высокое качество сварочных швов: благодаря защите инертным газом, сварочные швы получаются чистыми и ровными. Это особенно важно при сварке цветных металлов, склонных к окислению.
- Универсальность: сварка TIG может использоваться для сварки широкого спектра металлов, включая углеродистую и нержавеющую сталь, титан, медь, никель и их сплавы. Это делает ее универсальным инструментом для многих отраслей промышленности.
- Контроль над процессом: оператор имеет возможность точно контролировать параметры сварки, такие как сила тока, скорость подачи присадочной проволоки и расход газа.
- Минимальная деформация: благодаря точному контролю над зоной нагрева, сварка TIG вызывает меньшую деформацию свариваемых деталей по сравнению с другими методами.
- Отсутствие шлака: в отличие от некоторых других способов сварки, например, TIG не оставляет шлака, что упрощает последующую обработку сварного шва.
- Возможность сварки тонких материалов: сварка TIG подходит для соединения тонких металлических листов, так как позволяет точно регулировать мощность дуги и минимизировать риск прожигания материала.
- Экологичность: поскольку в процессе сварки TIG не образуются токсичные пары и дым, этот метод считается более экологичным по сравнению с некоторыми другими видами сварки.
Недостатки
- Требует высокой квалификации: для качественного выполнения сварки TIG необходимы навыки и опыт. Операторы должны уметь точно настраивать параметры сварки и управлять процессом, чтобы избежать дефектов.
- Медленная скорость сварки: по сравнению с другими методами, такими как MIG/MAG сварка, сварка TIG происходит медленнее, что может увеличить общее время выполнения работ.
- Высокая стоимость оборудования: оборудование для сварки TIG, включая источники питания, горелки и системы подачи газа, может быть довольно дорогостоящим.
- Зависимость от внешних условий: эффективность сварки TIG зависит от стабильности подачи газа и чистоты рабочей среды. Любые колебания в подаче газа или наличие пыли и грязи могут негативно сказаться на качестве шва.
Сварка TIG является мощным и универсальным инструментом, позволяющим создавать высококачественные сварные соединения различных металлов. Ее основные преимущества включают высокое качество швов, контроль над процессом и минимальную деформацию свариваемых деталей. Однако, для эффективного использования этого метода требуются квалифицированные операторы и соответствующее оборудование для аргонодуговой сварки.