Газовая вольфрамовая дуговая сварка

Газовая вольфрамовая дуговая сварка ( GTAW ), также известная как сварка вольфрамовым инертным газом ( TIG ) , представляет собой процесс дуговой сварки , в котором для получения сварного шва используется неплавящийся вольфрамовый электрод . Зона сварки и электрод защищены от окисления или других атмосферных загрязнений инертным защитным газом ( аргон или гелий ). Присадочный металл обычно используется, хотя некоторые сварные швы, известные как автогенная сварка или слитых сварные швы не требуют его. Когда используется гелий, это известно как гелиарная сварка . Постоянный ток сварки питание вырабатывает электрическую энергию, которая проводится по всей дуге через колонку высокоионизованных газа и пары металла , известные в качестве плазмы . GTAW чаще всего используется для сварки тонких профилей из нержавеющей стали и цветных металлов, таких как алюминий , магний и медные сплавы. Этот процесс предоставляет оператору больший контроль над сваркой, чем конкурирующие процессы, такие как дуговая сварка металлическим электродом в защитных оболочках и дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа., что позволяет получать более прочные и качественные сварные швы. Однако GTAW сравнительно сложнее и труднее в освоении, и, кроме того, она значительно медленнее, чем большинство других методов сварки. Связанный с этим процесс, плазменная сварка , использует немного другую сварочную горелку для создания более сфокусированной сварочной дуги и, как результат, часто автоматизирован. ^[1]

Развитие [ править ]

После того, как обнаружение короткого замыкания в импульсном режиме электрической дуги в 1800 году Хамфри Дэви ^{[2] [3]} и непрерывной электрической дуги в 1802 году Василий Петров , ^{[3] [4]} дуговой сварки развивалась медленно. У CL Coffin возникла идея сварки в атмосфере инертного газа в 1890 году, но даже в начале 20 века сварка цветных металлов, таких как алюминий и магний, оставалась сложной, потому что эти металлы быстро реагируют с воздухом, в результате чего образуется пористый шлак - заполненные сварные швы. ^[5]Процессы с использованием покрытых флюсом электродов не обеспечивали удовлетворительной защиты зоны сварки от загрязнения. Для решения проблемы в начале 30-х годов прошлого века использовались баллонные инертные газы. Спустя несколько лет в авиастроении появился способ сварки магнием в среде защитного газа постоянным током . ^[6]

Рассел Мередит из Northrop Aircraft усовершенствовал этот процесс в 1941 году. ^[7] Мередит назвал процесс Heliarc, потому что он использовал дугу с вольфрамовым электродом и гелий в качестве защитного газа, но это часто называют сваркой вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG). Официальный термин Американского общества сварки - дуговая сварка вольфрамовым электродом в газовой среде (GTAW). Linde Air Products разработала широкий спектр горелок с воздушным и водяным охлаждением, газовые линзы для улучшения защиты и другие аксессуары, которые увеличили использование процесса. Первоначально электрод быстро перегревался, и, несмотря на высокую температуру плавления вольфрама, частицы вольфрама переносились на сварной шов. ^[6]Чтобы решить эту проблему, полярность электрода была изменена с положительной на отрицательную, но это изменение сделало его непригодным для сварки многих цветных металлов. Наконец, разработка устройств переменного тока позволила стабилизировать дугу и произвести высококачественные сварные швы из алюминия и магния. ^{[6] [8]}

Развитие продолжалось в течение следующих десятилетий. Linde разработала горелки с водяным охлаждением, которые помогли предотвратить перегрев при сварке на больших токах. ^[9] В 1950-х годах, когда процесс продолжал набирать популярность, некоторые пользователи обратились к двуокиси углерода в качестве альтернативы более дорогой сварочной атмосфере, состоящей из аргона и гелия , но это оказалось неприемлемым для сварки алюминия и магния, поскольку это ухудшало качество сварки. , поэтому сегодня он редко используется с GTAW. ^[10] Использование любого защитного газа, содержащего кислородное соединение, например диоксид углерода, быстро загрязняет вольфрамовый электрод, что делает его непригодным для процесса TIG. ^[11]В 1953 году был разработан новый процесс на основе GTAW, названный плазменной сваркой. Он обеспечивает больший контроль и улучшает качество сварки за счет использования сопла для фокусировки электрической дуги, но в значительной степени ограничивается автоматизированными системами, тогда как GTAW остается в основном ручным ручным методом. ^[10] Разработка в рамках процесса GTAW также продолжалась, и сегодня существует ряд вариаций. К наиболее популярным относятся методы импульсного тока, ручного программирования, сварки горячей проволокой, даббера и методы GTAW с увеличенным проникновением. ^[12]

Операция [ править ]

Ручная дуговая сварка вольфрамовым электродом вольфрамовым электродом является относительно сложным методом сварки из-за согласованности действий сварщика. Подобно сварке горелкой, GTAW обычно требует двух рук, поскольку в большинстве случаев сварщик должен вручную подавать присадочный металл в область сварного шва одной рукой, а другой манипулировать сварочной горелкой. Также важно поддерживать короткую длину дуги, предотвращая при этом контакт между электродом и заготовкой. ^[13]

Для зажигания сварочной дуги высокочастотный генератор (похожий на катушку Тесла ) создает электрическую искру . Эта искра является проводящим путем для сварочного тока через защитный газ и позволяет зажигать дугу, когда электрод и деталь разделены, как правило, на расстоянии 1,5–3 мм (0,06–0,12 дюйма) друг от друга. ^[14]

После зажигания дуги сварщик перемещает горелку по небольшому кругу, чтобы создать сварочную ванну, размер которой зависит от размера электрода и силы тока. Поддерживая постоянное расстояние между электродом и заготовкой, оператор затем немного отводит резак назад и наклоняет его назад примерно на 10–15 градусов от вертикали. При необходимости присадочный металл добавляется вручную в переднюю часть сварочной ванны. ^[14]

Сварщики часто разрабатывают технику быстрого переключения между перемещением горелки вперед (для продвижения сварочной ванны) и добавлением присадочного металла. Присадочный стержень вынимается из сварочной ванны каждый раз при продвижении электрода, но он всегда остается внутри газовой защиты, чтобы предотвратить окисление его поверхности и загрязнение сварного шва. Присадочные стержни, состоящие из металлов с низкой температурой плавления, таких как алюминий, требуют, чтобы оператор держался на некотором расстоянии от дуги, оставаясь внутри газовой защиты. Если поднести присадочный стержень слишком близко к дуге, он может расплавиться до того, как коснется сварочной ванны. По мере того как сварка приближается к завершению, ток дуги часто постепенно уменьшается, чтобы позволить кратеру сварного шва затвердеть и предотвратить образование кратерных трещин в конце сварного шва. ^{[15] [16]}

Безопасность [ править ]

Сварщики носят защитную одежду , в том числе легкие и тонкие кожаные перчатки и защитные рубашки с длинными рукавами и высокими воротниками, чтобы избежать воздействия сильного ультрафиолетового излучения . Из-за меньшего количества дыма при GTAW свет электрической дуги не покрывается дымом и твердыми частицами, как при сварке штучной сваркой или дуговой сварке металлическим электродом , и, таким образом, намного ярче, подвергая операторов воздействию сильного ультрафиолетового света. Сварочная дуга имеет другой диапазон и силу длин волн УФ-излучения от солнечного света, но сварщик находится очень близко к источнику, а интенсивность света очень сильная. Возможное повреждение дуговым светом включает случайные вспышки в глазе или в глазе дуги.и повреждения кожи, похожие на сильный солнечный ожог . Операторы носят непрозрачные шлемы с темными линзами для глаз и полностью закрывают голову и шею, чтобы предотвратить воздействие УФ-излучения. Современные шлемы часто имеют лицевую панель типа жидкокристаллических, которая самозатемняется под воздействием яркого света зажженной дуги. Прозрачные сварочные завесы, обычно изготовленные из поливинилхлоридной пластиковой пленки желтого или оранжевого цвета , часто используются для защиты находящихся поблизости рабочих и посторонних от воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги. ^[17]

Сварщики также часто подвергаются воздействию опасных газов и твердых частиц. Несмотря на то, что процесс не производит столько дыма, все же существуют риски для GTAW, связанные с дымом, особенно с нержавеющей сталью, содержащей хром . Для сварщиков невероятно важно знать о рисках сварки легированных металлов, а для сварщиков и работодателей - знать о респираторах и технологиях с принудительной подачей воздуха, которые можно использовать вместе со сварочным шлемом. В настоящее время промышленность больше сосредоточена на рисках для здоровья, связанных с загрязнением металла, например обезжиривающими и чистящими средствами, а не на опасностях самих легированных металлов. Легированные металлы могут содержать, помимо хрома, большое количество мышьяка и свинца.

Кроме того, яркость дуги при GTAW может разрушать окружающий воздух с образованием озона и оксидов азота. Озон и оксиды азота вступают в реакцию с легочной тканью и влагой, вызывая ожог азотной кислотой и озоном. Уровни озона и оксида азота умеренные, но необходимо контролировать продолжительность воздействия, многократное воздействие, а также качество и количество вытяжки дыма, а также изменение воздуха в помещении. Сварщики, которые не работают безопасно, могут заразиться эмфиземой и отеком легких, что может привести к преждевременной смерти. Точно так же тепло от дуги может вызвать образование ядовитых паров от чистящих и обезжиривающих материалов. Операции по очистке с использованием этих средств не следует проводить вблизи места сварки, а для защиты сварщика необходима соответствующая вентиляция. ^[17]

Приложения [ править ]

Хотя аэрокосмическая промышленность является одним из основных пользователей дуговой сварки вольфрамовым электродом в газе, этот процесс используется в ряде других областей. Многие отрасли промышленности используют GTAW для сварки тонких заготовок, особенно цветных металлов. Он широко используется в производстве космических аппаратов, а также часто применяется для сварки тонкостенных труб малого диаметра, например, используемых в велосипедной промышленности. Кроме того, GTAW часто используется для выполнения корневых швов или сварных швов первого прохода трубопроводов различных размеров. При техническом обслуживании и ремонте этот процесс обычно используется для ремонта инструментов и штампов, особенно компонентов из алюминия и магния. ^[18]Поскольку сварочный металл не переносится непосредственно через электрическую дугу, как в большинстве процессов открытой дуговой сварки, инженеру-сварщику доступен широкий ассортимент сварочного присадочного металла. Фактически, ни один другой процесс сварки не позволяет сваривать такое количество сплавов в таком количестве конфигураций продукта. Сплавы присадочных металлов, такие как элементарный алюминий и хром, могут быть потеряны в результате испарения электрической дуги. Эта потеря не происходит в процессе GTAW. Поскольку полученные сварные швы имеют такую ​​же химическую целостность, что и исходный основной металл, или более точно соответствуют основным металлам, сварные швы GTAW обладают высокой устойчивостью к коррозии и растрескиванию в течение длительных периодов времени, что делает GTAW процедуру выбора для критических операций, таких как герметизация отработавших ядер канистры с горючим перед захоронением. ^[19]

Качество [ править ]

Газовая вольфрамовая дуговая сварка, поскольку она обеспечивает больший контроль над площадью сварного шва, чем другие сварочные процессы, может обеспечить высококачественные сварные швы при выполнении квалифицированными операторами. Максимальное качество сварки обеспечивается поддержанием чистоты - все используемое оборудование и материалы не должны содержать масла, влаги, грязи и других загрязнений, поскольку они вызывают пористость сварного шва и, как следствие, снижение прочности и качества сварного шва. Для удаления масла и жира можно использовать спирт или аналогичные коммерческие растворители, в то время как проволочная щетка из нержавеющей стали или химический процесс могут удалить оксиды с поверхностей металлов, таких как алюминий. Ржавчину на стали можно удалить с помощью пескоструйной обработки.поверхность, а затем с помощью металлической щетки удалите въевшуюся песчинку. Эти этапы особенно важны при использовании постоянного тока отрицательной полярности, поскольку такой источник питания не обеспечивает очистки во время процесса сварки, в отличие от постоянного или переменного тока положительной полярности. ^[20] Чтобы поддерживать чистоту сварочной ванны во время сварки, поток защитного газа должен быть достаточным и постоянным, чтобы газ покрывал сварной шов и блокировал загрязнения в атмосфере. GTAW в ветреной или сквозняковой среде увеличивает количество защитного газа, необходимого для защиты сварного шва, увеличивая стоимость и делая процесс непопулярным на открытом воздухе. ^[21]

Уровень тепловложения также влияет на качество сварки. Низкое тепловложение, вызванное низким сварочным током или высокой скоростью сварки, может ограничить проплавление и привести к отрыву сварного шва от свариваемой поверхности. Однако при слишком большом подводе тепла ширина сварного шва увеличивается, а вероятность чрезмерного проплавления и разбрызгивания увеличивается. Кроме того, если сварочная горелка находится слишком далеко от детали, защитный газ становится неэффективным, вызывая пористость в сварном шве. В результате получается сварной шов с точечными отверстиями, который слабее обычного сварного шва. ^[21]

Если величина используемого тока превышает возможности электрода, в сварном шве могут образоваться включения вольфрама. Это явление, известное как плевание вольфрамом, можно определить с помощью рентгенографии, и его можно предотвратить, изменив тип электрода или увеличив диаметр электрода. Кроме того, если электрод плохо защищен газовой защитой или оператор случайно позволяет ему контактировать с расплавленным металлом, он может стать грязным или загрязненным. Это часто приводит к тому, что сварочная дуга становится нестабильной, что требует шлифовки электрода алмазным абразивом для удаления примесей. ^[21]

Оборудование [ править ]

Оборудование, необходимое для операции газовой вольфрамовой дуговой сварки, включает сварочную горелку, в которой используется неплавящийся вольфрамовый электрод, источник питания для сварки постоянным током и источник защитного газа.

Сварочная горелка [ править ]

Горелки для сварки GTAW предназначены для автоматического или ручного управления и оснащены системами охлаждения с использованием воздуха или воды. Автоматические и ручные резаки похожи по конструкции, но ручной резак имеет ручку, а автоматический резак обычно поставляется с монтажной стойкой. Угол между средней линией рукоятки и средней линией вольфрамового электрода, известный как угол головки, может быть изменен на некоторых ручных горелках в соответствии с предпочтениями оператора. Системы воздушного охлаждения чаще всего используются для слаботочных операций (примерно до 200  А ), тогда как водяное охлаждение требуется для сильноточной сварки (примерно до 600 А). Горелки подключаются кабелями к источнику питания и шлангами к источнику защитного газа и, если используется, к водопроводу. ^[22]

Внутренние металлические части горелки изготовлены из твердых сплавов меди или латуни, поэтому она может эффективно передавать ток и тепло. Вольфрамовый электрод должен прочно удерживаться в центре горелки с помощью цанги соответствующего размера , а отверстия вокруг электрода обеспечивают постоянный поток защитного газа. Размер цанговых патронов зависит от диаметра вольфрамового электрода, который они удерживают. Корпус горелки изготовлен из термостойкого изоляционного пластика, покрывающего металлические компоненты, обеспечивающего изоляцию от тепла и электричества для защиты сварщика. ^[22]

Размер сопла сварочной горелки зависит от желаемой площади экранирования. Размер газового сопла зависит от диаметра электрода, конфигурации стыка и доступности доступа сварщика к стыку. Внутренний диаметр сопла предпочтительно как минимум в три раза больше диаметра электрода, но жестких правил здесь нет. Сварщик оценивает эффективность защиты и увеличивает размер сопла для увеличения площади, защищаемой внешней газовой защитой, по мере необходимости. Сопло должно быть термостойким и, таким образом, обычно изготавливается из оксида алюминия или керамического материала, но из плавленого кварца., стекло высокой чистоты, обеспечивает лучшую видимость. В сопло могут быть вставлены устройства для специальных применений, таких как газовые линзы или клапаны, для улучшения управления потоком защитного газа с целью уменьшения турбулентности и попадания загрязненной атмосферы в защищенную зону. Ручные переключатели для управления сварочным током могут быть добавлены к ручным горелкам GTAW. ^[22]

Источник питания [ править ]

Для дуговой сварки вольфрамовым электродом используется источник постоянного тока, что означает, что ток (и, следовательно, тепловой поток ) остается относительно постоянным, даже если расстояние до дуги и напряжение изменяются. Это важно, потому что большинство применений GTAW являются ручными или полуавтоматическими, поэтому резак должен держать оператор. Если вместо него используется источник постоянного напряжения, трудно поддерживать достаточно устойчивое расстояние дуги, поскольку это может вызвать резкие колебания температуры и затруднить сварку. ^[23]

Предпочтительная полярность системы GTAW во многом зависит от типа свариваемого металла. Постоянный ток с отрицательно заряженным электродом (DCEN) часто используется при сварке сталей , никеля , титана и других металлов. Его также можно использовать в автоматической GTAW для алюминия или магния, когда гелий используется в качестве защитного газа. ^[24] Отрицательно заряженный электрод генерирует тепло, испуская электроны, которые проходят через дугу, вызывая термическую ионизацию защитного газа и повышая температуру основного материала. Ионизированный защитный газ течет к электроду, а не к основному материалу, и это может привести к образованию оксидов на поверхности сварного шва. ^[24]Постоянный ток с положительно заряженным электродом (DCEP) встречается реже и используется в основном для неглубоких сварных швов, поскольку в основном материале генерируется меньше тепла. Вместо того, чтобы течь от электрода к основному материалу, как в DCEN, электроны идут в другом направлении, заставляя электрод нагреваться до очень высоких температур. ^[24] Чтобы помочь ему сохранить форму и предотвратить размягчение, часто используется электрод большего размера. По мере того, как электроны движутся к электроду, ионизированный защитный газ течет обратно к основному материалу, очищая сварной шов путем удаления оксидов и других примесей и тем самым улучшая его качество и внешний вид. ^[24]

Переменный ток, обычно используемый при ручной или полуавтоматической сварке алюминия и магния, объединяет два постоянных тока, заставляя электрод и основной материал чередоваться между положительным и отрицательным зарядом. Это заставляет поток электронов постоянно менять направление, предотвращая перегрев вольфрамового электрода, сохраняя тепло в основном материале. ^[24]Поверхностные оксиды все еще удаляются во время положительной электродной части цикла, а основной металл нагревается более глубоко во время отрицательной электродной части цикла. Некоторые источники питания позволяют операторам использовать несимметричную волну переменного тока, изменяя точный процент времени, в течение которого ток проходит в каждом состоянии полярности, что дает им больше контроля над количеством тепла и очищающим действием, обеспечиваемым источником питания. ^[24] Кроме того, операторы должны опасаться выпрямления , при котором дуга не зажигается повторно при переходе от прямой полярности (отрицательный электрод) к обратной полярности (положительный электрод). Чтобы решить эту проблему, можно использовать источник питания прямоугольной формы , а также высокочастотный источник питания для обеспечения стабильности дуги.^[24]

Электрод [ править ]

Электрод, используемый в GTAW, изготовлен из вольфрама или сплава вольфрама, потому что вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди чистых металлов - 3422 ° C (6192 ° F). В результате электрод не расходуется во время сварки, хотя может произойти некоторая эрозия (называемая выгоранием). Электроды могут иметь либо чистую поверхность, либо шлифованную поверхность - электроды с чистой обработкой были химически очищены, а шлифованные электроды шлифованы до однородного размера и имеют полированную поверхность, что делает их оптимальными для теплопроводности. Диаметр электродов может варьироваться от 0,5 до 6,4 миллиметра (от 0,02 до 0,25 дюйма), а их длина - от 75 до 610 миллиметров (от 3,0 до 24,0 дюйма).

Ряд вольфрамовых сплавов был стандартизирован Международной организацией по стандартизации и Американским сварочным обществом в ISO 6848 и AWS A5.12, соответственно, для использования в электродах GTAW, и их сводная информация приведена в таблице рядом.

• Электроды из чистого вольфрама (классифицируются как WP или EWP) - это недорогие электроды общего назначения. У них плохая термостойкость и электронная эмиссия. Они находят ограниченное применение при сварке переменным током, например, магния и алюминия. ^[26]
• Электроды из сплава оксида тория (или тория ) обеспечивают отличные характеристики дуги и зажигания, что делает их популярными электродами общего назначения. Однако торий в некоторой степени радиоактивен , поэтому вдыхание паров и пыли представляет опасность для здоровья, а удаление - для окружающей среды. ^[27]
• Оксид церия (или оксид церия ) в качестве легирующего элемента улучшает стабильность дуги и легкость зажигания, уменьшая при этом выгорание. Добавление церия не так эффективно, как торий, но работает хорошо ^[28], а церий не радиоактивен. ^[27]
• Сплав оксида лантана (или лантана ) имеет тот же эффект, что и церий, и также не является радиоактивным. ^[27]
• Электроды, содержащие оксид циркония (или диоксид циркония ), увеличивают допустимую нагрузку по току, улучшая стабильность дуги и зажигание, а также увеличивая срок службы электрода. ^[27]

Присадочные металлы также используются почти во всех областях применения GTAW, за исключением сварки тонких материалов. Присадочные материалы доступны с разным диаметром и изготавливаются из различных материалов. В большинстве случаев присадочный металл в виде прутка добавляется в сварочную ванну вручную, но в некоторых случаях требуется автоматическая подача присадочного металла, который часто хранится на катушках или бухтах. ^[29]

Защитный газ [ править ]

Как и в случае других сварочных процессов, таких как газовая дуговая сварка металлическим электродом, при GTAW необходимы защитные газы для защиты зоны сварки от атмосферных газов, таких как азот и кислород , которые могут вызвать дефекты плавления, пористость и охрупчивание металла шва при контакте с ним. электрод, дугу или сварочный металл. Газ также передает тепло от вольфрамового электрода к металлу, что помогает зажигать и поддерживать стабильную дугу. ^[30]

Выбор защитного газа зависит от нескольких факторов, в том числе от типа свариваемого материала, конструкции соединения и желаемого окончательного внешнего вида сварного шва. Аргон - наиболее часто используемый защитный газ для GTAW, поскольку он помогает предотвратить дефекты из-за различной длины дуги. При использовании переменного тока защита аргоном обеспечивает высокое качество сварки и хороший внешний вид. Другой распространенный защитный газ, гелий, чаще всего используется для увеличения проплавления сварного шва в стыке, для увеличения скорости сварки и для сварки металлов с высокой теплопроводностью, таких как медь и алюминий. Существенным недостатком является трудность зажигания дуги с помощью газообразного гелия и снижение качества сварки, связанное с изменяющейся длиной дуги. ^[30]

Смеси аргона и гелия также часто используются в GTAW, поскольку они могут улучшить контроль подводимого тепла при сохранении преимуществ использования аргона. Обычно смеси состоят в основном из гелия (часто около 75% или выше) и остального аргона. Эти смеси увеличивают скорость и качество сварки алюминия переменным током, а также облегчают зажигание дуги. Другая смесь защитного газа, аргон- водород , используется при механизированной сварке легкой нержавеющей стали, но, поскольку водород может вызвать пористость, его использование ограничено. ^[30] Аналогичным образом, азот иногда может быть добавлен к аргону, чтобы стабилизировать аустенит.в аустенитных нержавеющих сталях и увеличивают проплавление при сварке меди. Однако из-за проблем с пористостью ферритных сталей и ограниченных преимуществ он не является популярной добавкой для защитного газа. ^[31]

Материалы [ править ]

Газовая вольфрамовая дуговая сварка чаще всего используется для сварки нержавеющей стали и цветных металлов, таких как алюминий и магний, но ее можно применять практически ко всем металлам, за исключением цинка и его сплавов. Его применение, связанное с углеродистыми сталями, ограничено не из-за технологических ограничений, а из-за наличия более экономичных методов сварки стали, таких как газовая дуговая сварка металлическим электродом и дуговая сварка в среде защитного металла. Кроме того, GTAW может выполняться в различных положениях, отличных от плоских, в зависимости от квалификации сварщика и свариваемых материалов. ^[32]

Алюминий и магний [ править ]

Алюминий и магний чаще всего сваривают на переменном токе, но также возможно использование постоянного тока ^{[33], в} зависимости от желаемых свойств. Перед сваркой рабочая зона должна быть очищена и может быть предварительно нагрета до 175-200 ° C (347-392 ° F) для алюминия или до максимум 150 ° C (302 ° F) для толстых магниевых заготовок для улучшения проплавления и увеличения Скорость путешествия. ^[34] Переменный ток может обеспечить эффект самоочистки, удаляя тонкий тугоплавкий слой оксида алюминия ( сапфира ), который образуется на металлическом алюминии в течение нескольких минут после воздействия воздуха. Для начала сварки этот оксидный слой необходимо удалить. ^[34]Когда используется переменный ток, электроды из чистого вольфрама или циркониевые вольфрамовые электроды предпочтительнее торированных электродов, поскольку последние с большей вероятностью «выплевывают» частицы электрода через сварочную дугу в сварной шов. Предпочтительны тупые наконечники электродов, а для тонких деталей следует использовать чистый аргон. Введение гелия обеспечивает большее проникновение в более толстые детали, но может затруднить зажигание дуги. ^[34]

Постоянный ток любой полярности, положительной или отрицательной, также может использоваться для сварки алюминия и магния. Постоянный ток с отрицательно заряженным электродом (DCEN) обеспечивает высокое проникновение. ^[34] Аргон обычно используется в качестве защитного газа при сварке алюминия методом DCEN. Защитные газы с высоким содержанием гелия часто используются для лучшего проникновения в более толстые материалы. Торированные электроды подходят для сварки алюминия методом DCEN. Постоянный ток с положительно заряженным электродом (DCEP) используется в основном для неглубоких сварных швов, особенно с толщиной шва менее 1,6 мм (0,063 дюйма). Обычно используется торированный вольфрамовый электрод вместе с чистым аргоном в качестве защитного газа. ^[34]

Стали [ править ]

При GTAW углеродистых и нержавеющих сталей выбор присадочного материала важен для предотвращения чрезмерной пористости. Окислы с присадочного материала и деталей должны быть удалены перед сваркой, чтобы предотвратить загрязнение, а непосредственно перед сваркой следует использовать спирт или ацетон для очистки поверхности. ^[35] Предварительный нагрев обычно не требуется для мягких сталей толщиной менее одного дюйма, но для низколегированных сталей может потребоваться предварительный нагрев для замедления процесса охлаждения и предотвращения образования мартенсита в зоне термического влияния . Инструментальную сталь также следует предварительно нагреть, чтобы предотвратить растрескивание в зоне термического влияния. Аустенитные нержавеющие сталине требуют предварительного нагрева, в отличие от мартенситных и ферритно-хромистых нержавеющих сталей. Обычно используется источник питания DCEN, и рекомендуются торированные электроды, заостренные к острию. Для изготовления тонких деталей используется чистый аргон, но по мере увеличения толщины можно вводить гелий. ^[35]

Разнородные металлы [ править ]

Сварка разнородных металлов часто создает новые трудности при GTAW-сварке, потому что большинство материалов нелегко сплавляются, образуя прочную связь. Однако сварные швы из разнородных материалов находят множество применений при производстве, ремонте и предотвращении коррозии и окисления . ^[36] В некоторых соединениях для образования соединения выбирается совместимый присадочный металл, и этот присадочный металл может быть таким же, как один из основных материалов (например, при использовании присадочного металла из нержавеющей стали с нержавеющей сталью и углеродистой сталью в качестве основные материалы) или другой металл (например, использование никелевого присадочного металла для соединения стали и чугуна). Очень разные материалы могут быть покрыты или «смазаны маслом» материалом, совместимым с конкретным присадочным металлом, а затем свариваться. Кроме того, GTAW можно использовать для облицовки или перекрытия разнородных материалов. ^[36]

При сварке разнородных металлов соединение должно иметь точную посадку с соответствующими размерами зазора и углами скоса. Следует проявлять осторожность, чтобы не допустить плавления чрезмерного количества основного материала. Импульсный ток особенно полезен для этих приложений, поскольку помогает ограничить подвод тепла. Присадочный металл следует добавлять быстро и избегать образования большой сварочной ванны, чтобы предотвратить растворение основных материалов. ^[36]

Варианты процесса [ править ]

Импульсный ток [ править ]

В режиме импульсного тока сварочный ток быстро меняется между двумя уровнями. Состояние более высокого тока известно как импульсный ток, а уровень более низкого тока называется фоновым током. В период действия импульсного тока область сварного шва нагревается и происходит плавление. После снижения до фонового тока области сварного шва дают остыть и затвердеть. GTAW на импульсном токе имеет ряд преимуществ, включая меньшее тепловложение и, как следствие, уменьшение деформации и коробления тонких деталей. Кроме того, он позволяет лучше контролировать сварочную ванну и может увеличить проплавление, скорость и качество сварки. Аналогичный метод, запрограммированный вручную GTAW, позволяет оператору запрограммировать определенную скорость и величину колебаний тока, что делает его полезным для специализированных приложений. ^[37]

Даббер [ править ]

Вариант dabber используется для точного нанесения металла шва на тонкие кромки. Автоматический процесс повторяет движения ручной сварки, подавая холодную или горячую присадочную проволоку в зону сварки и погружая (или раскачивая) ее в сварочную дугу. Его можно использовать в сочетании с импульсным током и для сварки различных сплавов, включая титан, никель и инструментальные стали. Общие применения включают восстановление уплотнений в реактивных двигателях и наращивание пильных полотен, фрез , сверл и лезвий косилок. ^[38]

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

• Американское сварочное общество (2004 г.). Справочник по сварке, сварочные процессы Часть 1 . Майами Флорида : Американское сварочное общество. ISBN 978-0-87171-729-0.
• Arc-Zone.com (2009). «Выбор вольфрама» (PDF) . Карлсбад, Калифорния : Arc-Zone.com . Дата обращения 15 июня 2015 .
• Кэри, Говард Б.; Хельцер, Скотт С. (2005). Современная сварочная техника . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси : Образование Пирсона. ISBN 978-0-13-113029-6.
• Джеффус, Ларри Ф. (1997). Сварка: принципы и приложения (Четвертое изд.). Томсон Делмар. ISBN 978-0-8273-8240-4.
• Джеффус, Ларри (2002). Сварка: принципы и приложения (Пятое изд.). Томсон Делмар. ISBN 978-1-4018-1046-7.
• Линкольн Электрик (1994). Справочник по процедуре дуговой сварки . Кливленд : Линкольн Электрик. ISBN 978-99949-25-82-7.
• Miller Electric Mfg Co (2013). Руководство по дуговой сварке вольфрамовым электродом (GTAW) (PDF) . Аплтон, Висконсин : Miller Electric Mfg Co. Архивировано из оригинала (PDF) 08 декабря 2015 г.
• Минник, Уильям Х. (1996). Справочник по газовой вольфрамовой дуговой сварке . Тинли-Парк , Иллинойс : Компания Goodheart – Willcox . ISBN 978-1-56637-206-0.
• Уоткинс, Артур Д .; Мизия, Рональд Э (2003). Оптимизация долговременной целостности сварного шва затвора из нержавеющей стали в стандартных контейнерах для отработавших ядер Министерства энергетики США . Тенденции исследований в области сварки 2002: Материалы 6-й Международной конференции. ASM International.
• Веман, Клас (2003). Справочник по сварочным процессам . Нью-Йорк: CRC Press LLC. ISBN 978-0-8493-1773-6.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме дуговой сварки вольфрамовым электродом .

• Обзор импульсной дуговой сварки PUK
• Рекомендации по газо-вольфрамовой дуговой сварке (GTAW)
• Руководство по выбору и подготовке вольфрамовых электродов
• Руководство по вольфрамовым электродам: Руководство по правильному выбору и подготовке вольфрамовых электродов для дуговой сварки