Как настроить аргон для сварки черного металла

TIG-сварка черных металлов: выбор присадочного материала, режимы сварки, технология процесса

Дуговая сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа получила название TIG и нашла широкое применение как средство соединения цветных металлов, склонных к оксидированию на открытом воздухе. Тем не менее этот метод может эффективно использоваться и для сварки черных металлов.

Преимущества и недостатки TIG-сварки черных металлов

По сравнению с обычной электродуговой сваркой метод обладает такими достоинствами:

• возможность качественного сваривания разнородных материалов (например, углеродистой стали с нержавеющей);
• малая зона прогрева и, как следствие, снижение вероятности прожига тонкого металла и отсутствие термических деформаций;
• возможность выполнения длинных непрерывных швов при постоянной подаче присадочной проволоки;
• предотвращение попадания воздуха и загрязнений в сварочную ванну;
• низкие требования к качеству присадочного материала;
• отсутствие необходимости в обработке готового шва;
• высокая скорость сваривания;
• аккуратность шва;
• простота обучения работе.

Недостатков у сварки неплавящимся электродом в защитной среде не так уж и много. Прежде всего, это необходимость тщательной обработки стыка перед проведением работ, иначе велик риск образования полостей в шве, чем особенно грешат высокоуглеродистые стали. Также нужно учитывать, что конструкция горелки делает неудобным ведение электрода под острым углом, а после розжига дуги вне стыка остается след, который необходимо удалять механически.

Кроме того, может быть затруднена работа на открытом воздухе – ветер будет выдувать защитный газ, а это приведет к его перерасходу.

Технология TIG-сварки

Сварка проводится вольфрамовым или вольфрамсодержащим электродом, который закрепляется в контактной трубке сварочной головки. Помимо электрического контакта со сварочным трансформатором, головка соединяется гибким шлангом с газонагнетательной системой, содержащей инертный газ. Процесс сваривания начинается с подачи газа, за которой следует поджиг дуги и поступление присадочной проволоки в сварочную ванну.

Перед тем как приступать к выбору расходных материалов и расчету параметров сварки, нужно понять, какой металл вы собираетесь варить. Наиболее распространены четыре варианта:

1. Низкоуглеродистые стали (до 0,25%) – относятся к хорошо свариваемым материалам. Для предотвращения хрупкости шва рекомендуется предварительный прогрев заготовок в печи до 150-200℃.
2. Среднеуглеродистые стали (0,25-0,45%) – трудно свариваемые. Требуют обязательного прогрева до 150-400℃ (зависит от конкретной марки стали), а также последующей термообработки в виде отжига или отпуска.
3. Легированные и высокоуглеродистые стали (более 0,45%) – ограниченно свариваемые. Эти металлы относятся к конструкционным, а потому не рекомендуются к сварке. Допускается соединение заготовок, не несущих существенных нагрузок, при условии их защиты от резких перепадов температуры.
4. Чугуны (более 2,41%) – требуют особого режима сварки с предварительным прогревом, предпочтительна работа плавящимся, а не вольфрамовым электродом. Соединения, выполненные методом TIG, не должны испытывать значительных механических нагрузок.

Для снижения температурного воздействия на околошовные зоны используются охладительные радиаторы из меди или других теплопроводных металлов.

Выбор и подготовка вольфрамовых электродов

Использование вольфрама в качестве основного материала электродов для TIG-сварки оправдано крайне высокой температурой его плавления (около 3380℃). Содержание этого металла в электроде обычно составляет 97,0-99,5%, остальное приходится на долю легирующих материалов. Они же задают классификацию изделий:

1. Оксид тория – электроды переменного тока, стойкие к перегрузкам. Важно учитывать, что пыль таких изделий (выделяется при заточке, а иногда и при использовании) опасна для здоровья.
2. Оксид церия – электроды переменного тока для сварки тонких и хрупких заготовок, позволяют легко и быстро поджигать дугу.
3. Оксид лантана – электроды способны работать как с постоянным, так и с переменным током. Рекомендуются для кратковременных циклов и относительного малого ампеража, очень долговечны.
4. Оксид циркония – электроды переменного тока со стабильной дугой, способствуют самоочистке сварочной ванны.
5. Оксид иттрия – электроды постоянного тока, крайне долговечны, рекомендуются для ответственных соединений.

Диаметр электрода выбирается в соответствии с толщиной свариваемых заготовок. Условно эту зависимость можно представить в таком виде:

Толщина заготовки, мм	Диаметр электрода, мм
0,5	1,0
1,0	1,6
2,0	2,0
3,0	3,0
4,0	3,0-4,0
5,0	3,0-5,0
более 5	3,0-6,0

Длина заточки электрода зависит от требуемых величин глубины и ширины шва, обычно она составляет 50-200% диаметра. «Острие» притупляется до 5-10% диаметра – это обеспечивает стабильное горение дуги.

Как выбрать присадочный материал

Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом используют присадочные прутки и проволоки без флюсовых оболочек, так как роль защиты сварочной ванны играет инертный газ. При этом материал может включать щелочные, щелочноземельные и цветные металлы для снижения пористости шва, сдерживания разбрызгивания, защиты прутков от коррозии и др. Широкое распространение получили такие модели присадок:

• Св.-08Г2С – стальной пруток с содержанием кремния и марганца, используется для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей, в том числе для конструкций, работающих под нагрузкой;
• ER 70S-6 – импортный омедненный пруток для сталей с любым содержанием углерода, не требует зачистки перед подачей в сварочную ванну;
• ER-308 (и его отечественные аналоги: СВ-06Х19Н9Т, СВ-01Х19Н9, СВ-04Х19Н9) – стойкий к химическим средам пруток для сварки нержавеющих сталей, предотвращает развитие межкристалльной коррозии, включает кремний и марганец;
• ER-316 и Св-04Х19Н11М3 – прутки для сварки хром-никель-молибденовых сталей с высоким пределом текучести и низким показателем относительного удлинения.

Толщина присадочного материала зависит от толщины свариваемых заготовок, способа обработки их кромок и выбранной силы тока.

Примерная стоимость проволоки для сварки ER 70S-6 на Яндекс.маркет

Для сваривания листовой стали толщиной менее 1 мм используются 1,0-миллиметровые прутки, заготовкам толщиной 1,0-2,5 мм соответствуют прутки диаметром 1,6 мм, скорость их подачи составляет 0,3 м/мин. Толстолистовые заготовки сваривают с использованием прутков диаметром 2,0-4,0 мм.

Режимы аргонодуговой сварки листовой стали неплавящимся электродом

При сварке методом TIG крайне важно правильно выбрать значение силы тока. Если она будет недостаточной, дуга начнет блуждать, а от чрезмерно высоких значений начнет плавиться электрод. В большинстве случаев верной будет такая зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода:

Диаметр электрода, мм	Сила постоянного тока, А	Сила переменного тока, А
1,0	10-70	10-15
1,6	40-130	30-90
2,0	65-160	50-100
3,0	140-180	100-160
4,0	250-340	140-220
5,0	300-400	200-280
6,0	350-450	250-300

Напряжение дуги зависит от ее длины. Для получения наиболее равномерных и аккуратных швов необходима низковольтная дуга, то есть стабильная и как можно более короткая. Оптимальная длина – 1,5-3,0 мм, что соответствует напряжению в 11-14 В.

Поджиг дуги может производиться как классическим контактным, так и бесконтактным способом. Последний предполагает генерирование высокочастотного импульса сварочным аппаратом и необходим в том случае, когда короткое замыкание вольфрамового электрода на поверхность заготовки может нарушить ее свойства, например, при сварке коррозионностойких и легированных сталей.

Как происходит процесс сварки

Перед тем как приступать к TIG-сварке листового черного металла, поверхности стыка защищают механическим инструментом и обезжиривают. В случае необходимости проводится разделывание кромок, а также прогрев заготовок до температуры около 200℃. Дальнейший алгоритм включает такие операции:

1. Обеспечение подачи защитного газа в зону стыка.
2. Поджиг дуги в начале шва контактным или бесконтактным методом.
3. Ведение электрода под прямым углом к оси заготовок или лучше с уклоном в 10-15° назад с одновременной подачей присадочного прутка под углом 45° к электроду.
4. Одно- или многопроходная проварка шва стабильной непрерывной дугой длиной 1,5-3,0 мм.
5. Обрыв дуги и прекращение подачи защитного газа через 15-30 секунд.

В случае необходимости проводится защита шва от быстрого остывания или последующая термообработка сваренных заготовок. С поверхности шва механически удаляются шлаки и другие загрязнения.

Источник

Как сварить черный металл аргоном

В настоящее время одним из простых, но в тоже время качественных и надежных соединений является сварка аргоном черного металла. Такой вид сварочных работ очень часто применяется для создания различных швов в трудносвариваемых изделиях, например для соединений деталей из стали. Используя аргонно-дуговую сварку для железа или черного металла, который хорошо поддается сварке и в обычных условиях, можно получить прочное и надежное соединение, которое не подвергнется деформации. Сварка черного металла требует наличие обычной проволоки нужного диаметра без защитного покрытия. О том как варить черный металл и тонкое железо и в чем особенности процесса пойдет речь в этой статье.

Особенности сварки аргоном

Главная сложность, которая возникает в процессе работы – кипение сварочной ванны. Это происходит по причине того, что металл недостаточно разогревается. Для того, чтобы избежать этого негативного явления, нужно верно выбрать присадочный материал, а также использовать флюс, благодаря которому заготовленная деталь лучше будет плавиться. Выполнив все эти требования, вы значительно упростите себе работу и в итоге получите хороший шов.

На заметку! Весь производственный процесс должен выполняться в соответствии с ГОСТом 14771-76.

Достоинства

Если сваривать заготовки из черного металла при помощи аргона в соответствии со всеми рекомендациями, то в результате можно получить максимально качественное соединение. Отметим основные плюсы:

• процесс несложный и недлительный по времени,
• образовавшиеся в итоге сварки электродом швы, могут быть пригодны практически в каждой сфере,
• дуга зажигается быстро и легко,
• за счет применения длинной проволоки, любой шов может выполняться непрерывно,
• сами металлические изделия можно подогреть газом горелки.

​Недостатки

Несмотря на большое количество достоинств, выделяется и ряд минусов:

• tig сварка – достаточно затратный процесс, если сравнивать с обычной дуговой, то стоимость первой будет больше в 10 раз,
• поскольку применяется газ, работа – небезопасна,
• возникает риск того, что сварочная ванна может вскипеть и в результате металл будет разбрызгиваться в разные стороны, что чревато попаданием на незащищенные участки тела и качество соединения будет значительно хуже,
• могут возникнуть трудности с поиском некоторых материалов, необходимых для таково вида сварки.

Однако все описанные недостатки станут незначительными по сравнению с тем, какого качества соединение может получиться у вас в итоге. К тому же, если подойди к процессу ответственно, то подобных недочетов и вовсе можно избежать.

Критерии выбора инструмента

Во многом успешное выполнение шва зависит от правильно выбранного инструмента и материалов, которыми вы будете пользоваться. Присадочный материал должен быть как можно более подходящим для металлического изделия, подвергающегося сварке. Поэтому, очень важно знать все составляющие металла. Однако, это не всегда удается выполнить, в связи с этим, основным ориентиром выступают популярные марки проволоки, которые наиболее часто используются. Большинство профессионалов советуют применять Св-08Г2С.

Выбирая проволоку, обращайте внимание на такой критерий как кипучесть. Многие пользователи, не зная как варить черный металл сталкиваются с этой проблемой. Чтобы избежать этого надо смотреть на маркировку. Если на проволоке указано значение КП, то это говорит о подверженности металла кипению, поэтому такие детали покупать не стоит. Еще один важный показатель – толщина диаметра присадочного материала. Выбирать нужно исходя из толщины изделий, подвергающихся сварке. Старайтесь подобрать материал максимально идентичный плотности металла.

Режимы сварки листового черного металла аргоном

Даже если вы не имеете никакого опыта, не переживайте, соблюдая все требования можно получить хорошее соединение. Для того, чтобы в конечном итоге шов был как можно более прочным и надежным, надо верно подобрать режим, который будет максимально подходить заданной толщине заготовки и другим показателям.

Толщина заготовки, мм

Сила тока, А Скорость прохождения сварки, см/мин Присадочный материал Расход аргона при сварке стали, л/мин Диаметр, мм

Скорость подачи, см/мин

Прежде чем приступить непосредственно к сварочным работам подготовить металл. Для этого надо хорошо зачистить окончания, которые будут подвергаться соединению. Также если на поверхности присутствует масляная пленка, то ее нужно убрать.Технология сварки металла аргоном

На следующем этапе поверхность покрывается флюсом и задаются нужные параметры сварочного аппарата. После выполнения этого порядка действий можно переходить к сварочным работам. Источник энергии и присадочный материал подводятся к участку соединения и зажигается дуга. Когда возникнет сварочная ванна, дуга должна непрерывно вестись до самого конца, осуществляя медленную подачу проволоки.

Обратите внимание! Избавляться от шлака нужно только после того, как шов окончательно остынет, иначе можно попросту его повредить.

После выполнения процесса не забудьте проверить полученный результат. Изначально осмотрите соединение на наличие внешних дефектов. Для того, чтобы провести более детальный осмотр внутреннего состояния изделия можно прибегнуть к рентгено- и магнитографическому анализу. Помимо этого часто используется и контроль качества ультразвуком, благодаря которому можно убедиться в отсутствии скрытых микротрещин.

Техника безопасности

Неважно новичок ли вы или вы знаете, как варить черный металл и имеете в этом деле большой опыт, правила техники безопасности нужно соблюдать всем.

1. Важно, чтобы ваше рабочее место, где осуществляется процесс сварки, не находилось рядом с легковоспламеняющимися материалами, т.к. велика возможность возникновения нечаянного возгорания. Также постарайтесь убрать все лишнее с рабочей поверхности.
2. Оборудуйте помещение качественной вентиляцией и в случае необходимости подсоедините систему удаления продуктов сгорания.
3. Прежде чем приступить к сварке, проверьте аппарат на исправность, проконтролируйте верно ли выставлены все нужные параметры баллона, а также для того чтобы не произошла утечка газа, надо проверить в хорошем ли состоянии находятся шланги.
4. Не рекомендуется применять тройники и редукторы, которые нужны для одновременного подключения нескольких горелок.
5. Несомненно весь процесс должен производиться в специальной защитной одежде. По возможности постарайтесь укрыть свое тело, чтобы раскаленный металл случайно не попал на кожу, ведь это чревато серьезным ожогом. На руки обязательно наденьте перчатки, а на лицо защитную маску и очки.

Подводя итог вышеизложенного, можно сделать некоторые выводы. В первую очередь стоит отметить, что сваривать черный металл и тонкую сталь не сложно. Для этого достаточно выполнять все правила, предъявляемые к такому способу создания шва. Несмотря на то, что такой вид сварки не из дешевых, при точном соблюдении технологии в конечном итоге вы получите надежный и прочный шов. Как и любой другой вид сварки, электродуговая сопровождается рядом нюансов, на которые следует обращать внимание. Если вы новичок, то для достижения более лучшего результата, потренируйтесь выполнять шов на каких-нибудь ненужных деталях. Так, вы наберетесь опыт и у вас будет больше шансов сварить нужные заготовки правильно. В любом случае, преимущества сварки изделий из черного металла аргоном очевидны, именно поэтому данный способ соединения так популярен у пользователей.

Источник