- Особливості різних матеріалів Як уже згадувалося, метод зварювання TIG застосовується для зварювання...
- Аустенітні хромонікелеві сталі
- Алюміній і алюмінієві сплави
- Мідь і мідні сплави
- інші матеріали
Особливості різних матеріалів
Як уже згадувалося, метод зварювання TIG застосовується для зварювання найрізноманітніших матеріалів. При цьому одні матеріали зварюють постійним струмом, інші - змінним. Далі розглядаються деякі особливості різних матеріалів.
Нелеговані і низьколегованісталі
Ці стали можна з'єднувати усіма методами зварювання плавленням. При виборі методу зварювання частіше керуються економічними міркуваннями, ніж якістю. Тому зварювання TIG рідко застосовується для обробки цих сталей з огляду на недостатню потужність. Винятком є зварювання кореневих шарів. При товщині стінок більш 6 мм метод зварювання TIG застосовується тільки для заварки кореня, а інші шари зварюють більш потужним методом. Ще один виняток - зварювання трубопроводів невеликих діаметрів. Для цього завдання не існує кращого методу, ніж TIG. Особливістю є ризик утворення пір, наприклад при зварюванні нелегованих трубних сталей (наприклад, P235) з низьким вмістом кремнію або при приварювання таких труб до основи котла. Пори можуть утворюватися і на сталях для глибокої витяжки, стабілізованих тільки алюмінієм, якщо в процесі зварювання використано недостатня кількість витратного матеріалу. Внаслідок поглинання кисню з атмосфери, повністю запобігти яке не вдається навіть при зварюванні в середовищі захисного газу, що наплавляється метал стає нестабільним і в ньому можуть виникати пори через утворення окису вуглецю. Усунути проблему можна шляхом використання якомога більшої кількості марганцево-кремнієвих легованих витратних матеріалів, що сприяють зв'язуванню кисню без шкоди для шва.
Аустенітні хромонікелеві сталі
Ці матеріали особливо добре підходять для зварювання TIG, так як завдяки оптимальній в'язкості наплавляємого металу утворюються акуратні і гладкі верхні валики і плоска нижня сторона кореня шва. Необхідно врахувати, що через відносно невеликій швидкості зварювання TIG і низьку теплопровідність хромонікелевих сталей при малій товщині стінок може легко виникнути перегрів. Можуть утворитися гарячі тріщини і знизитися стійкість до корозії. Перегріву при необхідності можна уникнути, роблячи паузи для охолодження або охолоджуючи саму заготовку. Це також сприяє зменшенню викривлення, яке через високий коефіцієнта розширення у хромонікелевих сталей більше, ніж у нелегованих сталей. На деталях, які будуть піддаватися корозійного впливу, після зварювання необхідно видалити залишилися на поверхні шва і з обох країв основного матеріалу оксидні плівки і мінливість шляхом очищення щіткою, шліфування, випромінювання або травлення. Тільки після цього конструкції придатні до подальшої експлуатації. В іншому випадку корозійне руйнування під плівками тільки посилиться. Це стосується також боку кореня при зварюванні труб. Оскільки практично відсутня можливість механічної обробки, рекомендується уникати окислення, застосовуючи формування.
Алюміній і алюмінієві сплави
При зварюванні алюмінієвих матеріалів, за винятком випадків, які будуть розглянуті нижче, використовується змінний струм. Це потрібно для видалення з деталі тугоплавкой оксидної плівки. Температура плавлення оксиду алюмінію (AI2O3) становить приблизно 2050 ° C. При цьому основний матеріал, наприклад чистий алюміній, плавиться вже при 650 ° C. Хімічні властивості алюмінію дуже близькі до властивостей кисню, тому такі плівки дуже швидко знову утворюються на поверхні розплаву, навіть якщо з поверхні основного матеріалу до початку зварювання видалити окис шляхом очищення щіткою або скребком. Ці плівки через високу точки плавлення лише частково розплавляються під зварювальної дугою. Тому при зварюванні постійним струмом (негативна полярність) велика частина поверхні шва була б покрита щільним шаром оксиду алюмінію. Це робить неможливим спостереження за розплавом і ускладнює подачу присадочного матеріалу. Оксидний шар можна було б видалити, використовуючи флюс (як при пайку), проте це вимагає додаткових витрат.
При зварюванні змінним струмом оксидний шар можна зруйнувати і усунути носіями заряду в зварювальної дузі. Для цього будуть потрібні тільки іони, так як електрони через невеликої маси не володіють достатньою кількістю кінетичної енергії. Коли негативний полюс знаходиться на електроді, електрони переміщаються з електрода на заготівлю, а залишкові іони - з заготовки на електрод. При такій полярності досягти очищає впливу неможливо. При зворотній полярності більш важкі іони потрапляють на поверхню заготовки. Завдяки своїй кінетичної енергії вони руйнують і видаляють оксидний шар. Однак, якби зварювання виконувалася на гарячому позитивному полюсі, то у електрода була б дуже низька токонагрузочная здатність. Тому даний варіант зварювання TIG застосовується виключно для зварювання дуже тонких алюмінієвих матеріалів (з товщиною стінок до 2,5 мм). Компромісним рішенням є змінний струм. Коли на електроді знаходиться позитивна полуволна, виникає ефект, що очищає. Наступна за нею негативна полуволна знову охолоджує електрод. Тому розрізняють очищувальну і охолоджуючу напівхвилі. Токонагрузочная здатність при зварюванні змінним струмом менше, ніж при зварюванні постійним струмом на негативному полюсі. І все ж вона істотно вище, ніж при зварюванні на позитивному полюсі. Підтверджено, що для достатнього рівня очищає впливу зовсім не потрібно позитивна полуволна цілком, а всього 20 або 30%.
Саме це використовується в сучасних джерелах струму для зварювання ТIG. Вони створюють штучний прямокутний змінний струм, в якому за допомогою швидко реагують перемикачів (транзисторів) на електроді поперемінно переключається позитивний і негативний полюс джерела постійного струму. При цьому баланс відносини обох напівхвиль може змінюватися, наприклад від 20% позитивної / 80% негативної до 80% позитивної / 20% негативної. Менша фаза позитивного полюса забезпечує більш високу токонагрузочную здатність електрода, а при однаковій установці струму - велику стійкість. 
У цих так званих «прямокутних джерелах», як правило, можна змінювати частоту штучного змінного струму, наприклад в діапазоні від 50 до 300 Гц. Підвищення частоти економить ресурс електрода.
Прямокутний штучний змінний струм має ще одну перевагу. Оскільки струм при зміні полярності має дуже круту характеристику, то час запізнювання дуги при проходженні через нуль значно коротше, ніж при синусоїдальної формі струму. Це сприяє надійному повторному запаленню, навіть без пристосування для запалювання, і підвищенню стабільності зварювальної дуги. При цьому повторні запалювання дуги супроводжуються сильним гудінням. Сучасні джерела струму для зварювання TIG дозволяють проводити зварювання постійним струмом, а також синусоїдальним і прямокутним змінним струмом. В даний час також застосовують варіант зварювання TIG на негативному полюсі, при якому використовується захисний газ з високим вмістом гелію (наприклад, 90% гелію / 10% аргону). При зварюванні на негативному полюсі, як уже згадувалося, оксидна плівка не руйнується. Тим не менш, вона може розплавитися під впливом високої температури потужної гелиевой зварювальної дуги. Отже, це не таке вже й велике перешкоду. Сварка TIG постійним струмом на негативному полюсі з використанням гелію завдяки кращому проварy застосовується, в першу чергу, при ремонтних сварках литих деталей з алюмінієво-кремнієвих сплавів.
Наступною особливістю при зварюванні алюмінію є його схильність до утворення пір при поглинанні водню. Тут ситуація набагато критичніше, ніж при зварюванні стали. Якщо залізо при переході з рідкого стану в тверде все ще має здатність розчиняти водень в обсязі 8 см3 / 100 г наплавляємого металу, то алюміній у твердому стані практично не здатний розчиняти водень. А це значить, що весь поглинутий в процесі зварювання водень повинен покинути наплавляється метал до його затвердіння. В іншому випадку в наплавляти металі утворюються пори.
Джерелами водню при зварюванні TIG алюмінію в першу чергу є оксидні плівки на поверхні основного матеріалу. Вони зв'язують вологу і повинні бути видалені до початку зварювання шляхом очищення щіткою або скребком. З іншого боку, зварювальний дуга більш стабільна, якщо на поверхні знаходиться тонка оксидна плівка, так як вона легше випускає електрони, ніж чистий метал. Тому необхідно знайти компроміс між стабільною зварювальної дугою і достатньою стійкістю до пороутворення. Добре зарекомендував себе спосіб, коли перед зварюванням поверхню заготовки грунтовно очищається від окисів, але зварювання виконується тільки через годину або два, коли утворюється новий тонкий оксидний шар. Пороутворення сприяють також оксидні плівки, які утворюються на поверхні зварювальних прутків. Тому витратні матеріали з алюмінію необхідно зберігати дуже ретельно і не дуже довго.
Мідь і мідні сплави
Сварка міді ускладнена, в першу чергу, через високу теплопровідності металу. Тому при великій товщині матеріалу необхідне попереднє нагрівання як мінімум на початку зварювального шва. Далі ефект попереднього нагрівання виникає внаслідок впливу зварювального тепла, тому попередній нагрів великих площ потрібно тільки при товщині стінок> 5 мм. Метод зварювання TIG дозволяє використовувати для попереднього нагріву саму зварювальну дугу, коли тепло вноситься в початок зварювального шва обертальними рухами подовженою дугою. Чисту мідь і багато мідних сплавів зварюють постійним струмом електродом з негативною полярністю. Змінним струмом зварюються тільки деякі сорти бронзи, такі як латунь і алюмінієва бронза.
інші матеріали
Крім уже розглянутих матеріалів, зварювання TIG широко застосовується для обробки нікелю і нікелевих сплавів. Перш за все це хромонікелеєві сплави (наприклад, інконель) і мідно-нікелеві сплави (наприклад, монель). Титан і його сплави також зварюють методом TIG. Для цих матеріалів найкраще підходить постійний струм з електродом з негативною полярністю. При зварюванні титану необхідно, щоб в середовищі захисного газу перебувала не тільки область зварювального шва, але і метал на значній відстані від місця зварювання, а щоб уникнути кольорів мінливості, необхідно подавати захисний газ і на зворотну сторону шва. В іншому випадку матеріал стане крихким внаслідок поглинання атмосферних газів.
Прутки для зварювання TIG в магазині
Завантажити Довідник по зварювальним витратних матеріалів