TIG сварка: основы, преимущества и недостатки

Промышленное производство машин, плавсредств, летательных аппаратов, прочей техники требовало новых подходов к соединению отдельных листов металла, сборки элементов из стали в единый лист. Перед производителями стояла задача, найти способ соединения металлических частей, чтобы гарантировать самое устойчивое, надежное соединение, выдерживающее высокие нагрузки; сложные условия эксплуатации. В результате экспериментов появилась технология аргонодуговой TIG-сварки с помощью вольфрамового электрода.

Что такое TIG сварка?

Процесс соединения металлических деталей из нержавеющей легированной стали, когда скрепление элементов происходит неплавящимся электродом из вольфрама – рабочую зону закрывает защитный инертный газ аргон, называют TIG-сваркой. Аббревиатура TIG расшифровывается как Tungsten Inert Gas, что переводится как «инертный газ из вольфрама». В результате к обычному выражению электродуговой сварки добавляют приставку TIG, которая указывает на соединение неплавящимся вольфрамовым стержнем. Использование прутка в сварочном процессе вызывает появление мощной электрической дуги, под воздействием тепла которой металл двух элементов плавится – соединяется в единую структуру. После прохождения зоны TIG-сварки место охлаждается – остается сварной шов на сплошной поверхности.

История и развитие технологии TIG сварки

Производство воздушных судов для космоса, авиации требовало создания легких, но более прочных единиц транспорта. Однако технологии остановились на месте, так как сваривать алюминий с магнием не удавалось. Многочисленным исследованиями, опытами занимались ученые из США Нортроп Эйкрафт; Рассел Мередит. Американцы смогли создать горелку, соединить металлы в защитной среде инертного гелия с применением стержня из вольфрама. Цельносварная магниевая конструкция была опробована на самолете Northrop XP-79.

Принципы работы TIG сварки

Инновационная идея состояла в том, что аргонная сварка проходит с использованием электрода из вольфрама подходящего диаметра, который вызывает появление мощной электрической дуги. Высокотемпературная среда вызывает плавление металлической кромки двух деталей, листов из нержавейки. В качестве защитной среды инертного газа от окисления и попадания кислорода в жидкий металл выступает гелий, азот, аргон. Способ очень продуктивный, поэтому имеет плюсы и минусы: вместо заклепок на нержавеющем металле остается ровный шов, но при этом нужно, чтобы был баллон с газом.

Роль инертных газов

Сложность сварочного метода заключается в том, чтобы провести все операции по соединению металлов в полной стерильности, где нет разрушительного проникновения – действия воздушной среды. Как только жидкий металл взаимодействует с воздухом, появляется окисление – соединение металлических частей получается пористым, слабым. Учеными было принято решение ввести в зону соединения поток инертного газа. Подача аргона, гелия создала вокруг зоны возникновения аргонной дуги безопасное пространство, куда не проникает воздух.

Использование вольфрамового электрода

Нержавеющая сталь хорошо плавится, но использовать электрод в качестве припоя не рационально. Было найдено решение применять тугоплавкий компонент для генерации электрической дуги. Присадочный пруток нужен для получения качественного припоя. Стержень из вольфрама позволяет варить медь, алюминий, никель, несколько других цветных металлов; нержавеющую сталь. Неметаллический электрод позволяет получить довольно устойчивую дугу при постоянном либо переменном токе, контактах любой полярности. Технология сварки с применением неплавящегося электрода предполагает путем изменения скорости подачи, угла наклона регулирование химического состава расплавленного металла.

Оборудование для TIG сварки

Для получения однородной структуры металла выбирают сварочный аппарат, который предназначен для выполнения одного из трех видов сварки:

• в полуавтоматическом режиме – вариант использования частичной автоматизации процесса получения сварного шва и использования ручного метода;
• ручным способом – задействованы навыки проведения сварочных работ оператором;
• в автоматическом режиме – управления процессом выполняет специальная установка. Перед началом работы мастер с достаточным уровнем опыта проводит необходимые настройки, но в процессе подачи защитного газа или электрода не участвует.

Сварочные аппараты – это качественные TIG инверторы с выпрямителями, которые преобразовывают переменный ток в постоянный. При тщательном выборе подходящего оборудования обращают внимание на следующие нюансы:

• бесконтактный поджиг дуги;
• наличие охлаждения;
• изменение баланса полярности;
• опции режимов работы для различных видов стали;
• получение напряжение от источника сети;
• предоставление информации о работе аппарата – вывода данных на дисплей;
• обработка материалов разной толщины – от самого большого до маленького;
• возможность работать на постоянном, переменном токах.

Защитное снаряжение

Процесс получения шва – пожароопасная процедура, во время которой могут отлетать искры, брызги. Это опасно для кожи человека, поэтому у сварщика должны быть защитные рабочие аксессуары – средства индивидуальной защиты:

• маска закрывает лицо, глаза, не позволяет дышать пылью, отработавшими газами. Стекло персонального щитка позволяет мастеру самостоятельно настраивать степень затемнения;
• перчатки – при проведении ручной дуговой сварки руки должны быть надежно защищены. Краги сделаны из флиса, спилка, войлока, брезента, поэтому больше других защищают руки сварщика;
• одежда – для комбинезона выбирают невоспламеняющиеся материалы. Куртка с частыми застежками по длине заходит на 20 см ниже уровня пояса и закрывает брюки;
• яркие жилеты с соответствующей разметкой для работы на дорогах;
• при выполнении работ на полу – дополнительно надевают наколенники.

Необходимо в профессиональный перечень защиты для сварщика включить средства индивидуальной защиты органов дыхания, экипировка для рук – краги, спецодежда, спецобувь, маска для лица с экраном.

Преимущества и недостатки TIG сварки

ТИГ скрепление аргоновым аппаратом имеет особенности, которые в сравнении с другими вариантами выгодно отличают данный процесс от ручного – MMA (ММА), полуавтоматов – MIG (МИГ), MAG (МАГ) типов. Среди основных характеристик специалисты выделяют следующие преимущества соединения металлических листов:

• не нужна обработка шва, так как не образуется шлаковая корка;
• хороший визуальный контроль электродуги, ванны;
• отсутствует разбрызгивание расплавленного состава;
• лучше работа с тонкими листами заготовок;
• можно варить медь, титан, алюминий – металлы, которые другими способами соединить невозможно;
• для ускорения розжига предусмотрен осциллятор;
• получается качественный ровный шов – отсутствуют неровности, пустоты, пористость;
• универсальную защиту сварочной ванны выполняет инертный газ, поэтому отсутствует шлак;
• после заточки электроды используются не один раз – экономятся расходные материалы;
• применяются негорючие газы – этот факт указывает повышение пожаробезопасности;
• аппарат может работать в режиме DC и AC – соответственно на постоянном, переменном токах.

Основным недостатком ТИГ-сварки и прямым отличием от ММА, МАГ, МИГ-технологий является высокая стоимость источника питания, медлительность процесса, низкая производительность.

Качество сварного шва

Аккуратную линию шва получают благодаря надежной защите зоны сваривания от воздушной среды. При расплавлении металлы соединяются и образуют равномерную структуру. Пористость и рыхлость шва, которому требуется зачистка, получается при взаимодействии металлического компонента с кислородом. ТИГ-технология позволяет сваривать чисто и аккуратно – исключает контактирование с воздухом и полностью исключает окисление – появление окислов на линии шва. 

Применение TIG сварки

С помощью аргона варят чугун, титан, алюминий, медь, нержавейку, мало и средне углеродистую сталь. Универсальные способы позволяют варить алюминий с другими компонентами. Зная какие металлы можно прочно соединить, Инновационный тип соединения в большинстве случаев применяют:

• в строительстве плавсредств – судов, кораблей, другой техники;
• в космической промышленности и самолетостроении;
• в производстве и сборке техники, медицинской аппаратуры;
• для производства или ремонта инструментов высокой точности.

Сварка разных металлов

Достаточно популярная ТИГ-технология позволяет правильно варить различные сорта черного металла. Например, отличное соединение с использованием сварочной дуги получается при скреплении нержавейки с чугуном. Отмечают успешное применение вольфрамовых электродов при способе соединения с медью, несмотря на хрупкие свойства.

Пошаговое руководство по TIG сварке

На этапе подготовки устройство горелки для TIG-способа оснащают соплом из керамики. На горелке есть кнопка для подключения и идеальной подачи аргона, который окутывает вольфрамовый стержень со всех сторон и дает гарантию полной герметизации.

Аппарат для TIG-сварки представляет собой обычное инверторное устройство с газовой горелкой. Промышленность предлагает технологичные аппараты, которые при включении просто выполняют главные функции ТИГ-сварки:

• выпрямители – профессиональные преобразователи тока с переменного на постоянный с целью получить ровный шов;
• TIG-инверторы – оборудование, которое способно вырабатывать переменный либо постоянный ток. Это свойство позволяет значительно расширить область применения, когда аппарат для TIG-сварки достаточно успешно справляется с задачей соединения некоторых цветных и черных металлов.

Подготовка оборудования

На этапе подготовки обязательно следует выполнить определенные действия, чтобы собрать аппарат аргонодуговой комплектующими:

• выбрать кабель массы подсоединить к клемме с положительным зарядом;
• магистральную проволоку с держателем подсоединить к клемме с отрицательным зарядом;
• газовую горелку для подачи защитного газа подсоединить к шлангу;
• на баллон с газом прикрепить редуктор;
• произвести фиксацию рукава подающего шланга на редукторе.

Далее проводят пусконаладочные работы. Аппарат требует подключения к источнику сети, после чего делают настройку аргонной установки:

• стоит заточить электрод;
• с помощью цангового зажима сделать фиксацию вставленного электрода из вольфрама;
• плавно проворачивают вентиль редуктора до открытия отверстия, способного подавать определенную порцию аргона;
• получается установить горелку в ближайшее место рядом с обрабатываемыми заготовками и держать на небольшом расстоянии от деталей.

Техника сварки

На этапе подготовки устройство горелки для TIG-способа оснащают соплом из керамики. На горелке есть кнопка для подключения и идеальной подачи аргона, который окутывает вольфрамовый стержень со всех сторон и дает гарантию полной герметизации.

Аппарат для TIG-сварки представляет собой обычное инверторное устройство с газовой горелкой. Промышленность предлагает технологичные аппараты, которые при включении просто выполняют главные функции ТИГ-сварки:

• выпрямители – профессиональные преобразователи тока с переменного на постоянный с целью получить ровный шов;
• TIG-инверторы – оборудование, которое способно вырабатывать переменный либо постоянный ток. Это свойство позволяет значительно расширить область применения, когда аппарат для TIG-сварки достаточно успешно справляется с задачей соединения некоторых цветных и черных металлов.

Заключение

Популярная технология TIG-сварки подходит для любых металлов и с помощью вольфрамового электрода, без присадок, можно сделать аккуратный и чистый шов. Выбор типа сварного соединения зависит от исходных материалов, на которые не распространяется правило соответствия металлов. Прочные швы из алюминиевых заготовок обладают достоинствами относительно других популярных видов изготовления деталей. Данный тип обеспечивает экономичный расход материала – при этом кромки металлов отлично свариваются. ТИГ-технологии широко и практически применимы в разных отраслях промышленного строительства и производства.