Аргоновая сварка металлов и сплавов

Оглянувшись, можно увидеть большое количество изделий, сделанных из нержавеющих сталей, меди и бронзы, алюминия и сплавов на их основе. В отличие от обычного железа эти металлы имеют свои особенности.

Сварка аргоном – это лучший способ ремонта металлов и сплавов со своеобразными свойствами. Для работы понадобится баллон с газом, специальное оборудование, определенные технические навыки.

Основы процесса

Сварочные работы в аргоне это газовая сварка, совмещенная с дуговой. Сплавление проводится в поле электрической дуги в атмосфере инертного газа. Почему нельзя это делать как обычно в воздухе?

Дело в том, что кислород воздуха активно окисляет вещества сплавов. Продукты окисления попадают в шов, разрыхляют его. В образовавшиеся поры могут попадать пузырьки воздуха, окончательно ухудшая качество шва. Получается, что варить в принципе можно, но соединение будет очень слабым.

Во избежание негативных последствий была разработана технология аргоновой сварки. Инертная атмосфера полностью исключает возможность окисления. Относительная молекулярная масса аргона равна 40 а.е.м.

Для воздуха этот показатель принято считать равным 29 а.е.м. Следовательно, аргон существенно тяжелее воздуха. Как только начинается его нагнетание из баллона, сразу же воздушная смесь в рабочей зоне вытесняется вверх, как более легкая.

Воздух в сварочной ванне не может присутствовать даже в остаточных количествах. Сварка аргоном гарантирует прочность, долговечность шва.

Для проведения работ в аргоне могут использоваться плавящиеся электроды или остающиеся неизменными. Не плавится при температуре дуги вольфрам. Тип и диаметры электродов выбирают по таблицам из справочников. Главным показателем, определяющим выбор электродов, являются сплавляемые материалы.

Различные технологии

Чаще всего приходится работать со сталями, содержащими различное количество добавок, и алюминиевыми сплавами. Рассмотрим международную классификацию видов сварок в аргоне, применяемых для этих материалов:

• сварка ММА выполняется по ручной технологии в поле электрической дуги, образованном электродом с покрытием. При переменном токе таким способом можно варить только углеродистую сталь. При постоянном токе – сталь как углеродистую, так и нержавеющую, а также алюминий и его сплавы;
• сварка TIG производится ручным способом в аргоне или другом инертном газе вольфрамовым электродом. При переменном токе так можно варить только алюминий и его сплавы. При постоянном – углеродистые и нержавеющие виды сталей;
• сварка MIG – это полуавтоматическое сваривание плавящейся проволокой. В технологии используют переменный ток. Свариванию подлежат оба типа стали и алюминий со сплавами.

В русскоязычном информационном пространстве параллельно с международной терминологией часто применяют отечественную классификацию.

Это вполне оправданно и понятно. Технологические подходы во многих странах отличаются, что влечет за собой разницу в терминологии и аббревиатурах.

Отечественная терминология

В отечественно технической литературе может встречаться несколько другая терминология, касающаяся сварки в аргоне. Существуют также государственные стандарты, в которых описаны требования к характеристикам процесса.

Под сокращением РАД подразумевают ручную дуговую сварку в аргоне с использованием неплавящегося электрода.

Аббревиатура ААД обозначает автоматический вид аргонно дуговой сварки с применением неплавящегося электрода.

Под сокращением ААДП объединены все варианты автоматизированного сваривания с плавящимися электродами.

Специалисты легко ориентируются в терминологии. Начинающим мастерам придется изучить требуемый метод, запомнить его название, освоить технику выполнения.

Профессионалы при работе на производстве с аргоном и другими газами руководствуются едиными государственными требованиями. Исполнение их обязательно, подлежит строгому контролю.

ГОСТ 14771 нормирует виды, характер швов, толщину свариваемых деталей из нержавеющих сплавов на основе железа и никеля. В стандарте заложены требования по работе с неплавящимися электродами с использованием присадок и без использования таковых, а также с плавящимися электродами.

Присадки в последнем случае не нужны. Аргонодуговая сварка – это разновидность сварки в инертной среде, оговоренной в данном ГОСТе.

Требуемое оборудование

Для сварки аргоном понадобится комплект оборудования, отличающийся от стандартного, используемого при обычном сваривании в атмосфере воздуха. Нужно обеспечить поставку аргона, регулировать режим его подачи, иметь источник тока и устройства для розжига дуги. Ручная аргонодуговая сварка может проводиться при наличии следующего самого простого набора:

• горелки;
• специального сопла на горелку;
• трансформатора, поставляющий ток из сети;
• осциллятора для инициирования горения дуги;
• регулятора продолжительности подачи аргона в рабочую зону;
• баллона с газом, обязательно оснащенного редуктором;
• набора электродов;
• присадочной проволоки;
• защитной одежды и очков;
• некоторых дополнительных устройств.

Назначение всего необходимого понятно, не требует комментариев. Следует обратить внимание на необходимость осциллятора. При обычной сварке в атмосфере воздуха для розжига электрической дуги было достаточно прикоснуться к поверхности металла. В работе с аргоновой сваркой таким способом дугу разжечь невозможно. Для инициирования процесса нужен осциллятор.

Очень удобен в применении готовый аппарат TIG. При покупке нужно обратить внимание на его назначение. Для работы с алюминиевыми сплавами подойдет аппарат с переменным током. Он маркируется буквами АС.

Для стальных сплавов предназначен агрегат, поставляющий постоянный ток. На нем указана маркировка DC. Если планируется постоянный ремонт разных металлических деталей, рекомендуют приобрести универсальный аппарат. Он может работать в обоих режимах, легко совмещается с центральной сетью электроснабжения.

Приобретая готовый аппарат, вам дополнительно нужно будет купить только баллон с аргоном, расходомер, шланги для подсоединения баллона. Все остальные устройства вмонтированы в агрегат.

Особенности процесса

Возможности сварки в среде аргона велики. Работа с каждым конкретным металлом имеет особенности, без учета которых хороший шов получить не удастся.

На поверхности алюминиевых изделий всегда присутствует оксидная пленка. На воздухе он окисляется очень быстро. Даже если этот слой механически счистить, то новый образуется в течение нескольких минут.

Оксид алюминия очень тугоплавкое вещество. Разрушить оксидную пленку на поверхности детали можно, применяя переменный ток или подключение с обратной полярностью.

В таком случае аргон не только создает инертную среду, но и разрушает оксиды. Расход аргона при работе с тонкими деталями равен 6 л/мин, с толстыми (больше 5 мм) – достигает 15 л/мин.

Сварка нержавейки в среде аргона может выполняться с присадкой из нержавеющих прутков или без них. Угол наклона электрода при варке без присадки составляет 90 °C.

Сваривание с прутом проводят наклоненным электродом. Обязательно наличие термостойкого сопла горелки. Температура рабочей зоны очень высока.

По окончании сваривания подачу газа резко прекращать нельзя. Шов может растрескаться. Следует дождаться полного остывания рабочей зоны, потом выключить газ.

Отличие меди и титана

Своеобразием отличается медь. Металл также очень легко окисляется, обладает большой теплопроводностью (в 6 раз больше, чем у железа). Для сваривания медных деталей нужна высокая температура дуги.

При этом придется значительно увеличить расход аргона. Скорость потока варьируется в диапазоне от 7 л/мин при работе с тонкими деталями (1,2 мм) до 14 л/мин при сваривании в несколько проходок деталей с толщиной 25 мм.

Специфика меди заключается также в большом линейном расширении, которое может приводить к образованию трещин на горячем материале. Для предотвращения негативных явлений медь разогревают постепенно до 300 °C, бронзовые сплавы – до 600 °C. Только после этого можно приступать к работе.

Для работы с титаном аргон приходится направлять с тыльной стороны детали. Поэтому заранее следует приобрести специальные форсунки для подачи газа. Расход аргона составляет 6-7 л/мин.

Аргоновая сварка — это процесс со многими параметрами. Учесть все можно и нужно, руководствуясь специальными справочниками. Имея представление об основах, сориентироваться в технической литературе гораздо проще.