Оборудование для аргоновой сварки

Когда необходимо сформировать неразъемное соединение деталей из нержавеющей стали, меди, титана, алюминия, а также ряда других металлов цветной группы и сплавов на их основе, чаще всего используется сварка аргоном. Процесс ее выполнения является достаточно трудоемким и специфическим.

Процесс сварки в среде аргона

Принципы сварки, выполняемой в среде аргона

Сварка аргоном совмещает в себе признаки электродуговой и газовой сварки. С электродуговой сваркой данный технологический процесс объединяет обязательное использование электрической дуги, а с газовой – применение газа, а также некоторые технологические приемы формирования неразъемного соединения.

Плавление кромок соединяемых деталей и присадочного материала, при помощи которого и формируется сварной шов, обеспечивается за счет высокой температуры, создаваемой при горении электрической дуги. Газ (в данном случае аргон) выполняет защитные функции, о чем следует поговорить более подробно.

Сварка легированных сталей, большинства цветных металлов и сплавов на их основе имеет некоторые особенности, заключающиеся в том, что, находясь в расплавленном состоянии, взаимодействуя с кислородом и другими примесями окружающего воздуха, такие металлы активно окисляются.

Это негативным образом сказывается на качестве формируемого сварного шва: он получается непрочным, в его структуре формируются поры – воздушные пузырьки, которые значительно ослабляют соединение. Еще более отрицательное влияние оказывает окружающий воздух на алюминий, расплавленный в процессе выполнения сварочных работ. Под воздействием кислорода, находящегося в окружающем воздухе, данный металл начинает гореть.

Оптимальным решением, которое позволяет эффективно защитить зону формируемого соединения при сварке металлов цветной группы и легированных сталей, является использование защитного газа – им и выступает аргон. Высокая эффективность применения именно данного газа объясняется его характеристиками.

Схема работы аргонодуговой сварки

Аргон значительно тяжелее воздуха (на 38%), поэтому он с легкостью вытесняет воздух из зоны выполнения сварочных работ и создает ее надежную защиту. Являясь инертным по своей природе, аргон практически не реагирует с расплавленным металлом, а также другими газами, присутствующими в зоне, где горит сварочная дуга. При сварке аргоном на обратной полярности следует учитывать один важный момент: от атомов газа в этом случае легко отделяются электроны, поток которых превращает газовую среду в токопроводящую плазму.

Технология выполнения сварки в среде такого газа, как аргон, может предусматривать использование плавящихся, а также неплавящихся электродов (такими являются стержни из вольфрама). Диаметр электродов из вольфрама, который, как известно, отличается исключительной тугоплавкостью, подбирается по специальным справочникам. На выбор данного параметра оказывают влияние характеристики соединяемых деталей.

Методы аргонодуговой сварки

Сварку в среде аргона подразделяют на три типа в зависимости от используемой технологии:

• ручную, выполняемую неплавящимся вольфрамовым электродом (обозначается такая технология аббревиатурой РАД);
• автоматическую, проходящую в среде аргона с использованием неплавящихся электродов (обозначение сварки данного типа – ААД);
• автоматическую, выполняемую в среде аргона с использованием плавящихся электродов (название данной технологии – ААДП).

Согласно международной классификации, аппарат аргонодуговой сварки или сварки, выполняемой при помощи электрода из вольфрама в защитной среде любого инертного газа, обозначается аббревиатурой TIG (Tungsten Inert Gas).

Особенности сварочных работ в среде аргона

Рабочим органом сварочного оборудования, используемого для соединения металлических деталей в среде защитных газов (в том числе и аргона), является горелка. Именно в горелку (в ее центральную часть) вставляется вольфрамовый электрод, вылет которого должен находиться в пределах 2–5 мм. Фиксация электрода внутри такой горелки обеспечивается посредством специального держателя: в него можно вставить вольфрамовый стержень любого требуемого диаметра. Для подачи защитного газа сварочная горелка оснащается керамическим соплом.

Принцип работы аргонной сварки

Требуемую температуру в процессе выполнения сварки аргоном, как уже говорилось выше, создает электрическая дуга. Сварной шов формируется при помощи присадочной проволоки, состав которой должен максимально соответствовать составу обрабатываемого металла.

Перечислим основные этапы выполнения сварки рассматриваемого типа, при которой используется электрод из вольфрама.

• Проводится тщательная очистка поверхностей соединяемых деталей от загрязнений, следов масла и жира, а также от окисной пленки. Такая очистка является обязательной и может выполняться механически способом либо при помощи химических средств.
• К соединяемым деталям необходимо подключить «массу». Сделать это можно как напрямую (если детали обладают большими габаритами), так и посредством металлической поверхности рабочего стола (если детали не отличаются большими размерами). Присадочная проволока, что важно, не включается в электрическую сварочную цепь, а подается отдельно.
• На сварочном оборудовании выставляется сила сварочного тока. Данный параметр выбирается в зависимости от характеристик соединяемых заготовок.
• После включения тока горелку с электродом подносят к свариваемым деталям как можно ближе, не прикасаясь к их поверхности. Оптимальное расстояние, на котором горелку располагают от поверхности соединяемых заготовок (его надо выдерживать в процессе выполнения сварки), – 2 мм. Удерживание электрода на таком небольшом расстоянии позволяет хорошо проплавить соединяемый металл, получить красивый и аккуратный сварной шов.

Схема сварочного оборудования для осуществления сварки в среде аргона

• Подачу защитного газа включают заранее – за 15–20 секунд до начала сварки. Выключают подачу аргона не сразу после окончания сварки, а чуть позже – спустя 5–10 секунд.
• Горелку и присадочную проволоку медленно ведут только вдоль формируемого шва, не совершая ими поперечных колебаний. Присадочную проволоку, которая располагается впереди горелки, вводят в зону действия электрической дуги очень плавно, не делая ею резких движений. В противном случае расплавленный металл будет сильно разбрызгиваться.
• При выполнении сварки электрическую дугу зажигают, не прикасаясь электродом к соединяемым поверхностям. Придерживаться такого правила необходимо по нескольким причинам. Во-первых, потенциал ионизации аргона очень высок, что мешает для его понижения эффективно использовать искру от касания электрода. Когда для сварки применяется плавящийся электрод, во время его прикасания к соединяемым деталям возникают пары металла. Потенциал их ионизации значительно ниже, по сравнению с аргоном, что и облегчает процесс зажигания электрической дуги. Во-вторых, если прикасаться вольфрамовым электродом к поверхности соединяемых деталей, она загрязняется, что мешает качественному выполнению сварочных работ.

Процесс сварки аргонодуговым способом вблизи

У многих возникает естественный вопрос о том, каким образом может быть зажжена электрическая дуга в среде такого газа, как аргон, если потенциал его ионизации слишком большой, а сам электрод не прикасается к поверхности соединяемых деталей. Для этого используется осциллятор, который преобразует поступающий из электрической сети ток с обычными параметрами в высокочастотные импульсы с величиной напряжения 2000–6000 В и частотой тока 150–500 Гц. Именно такие импульсы и дают возможность зажечь электрическую дугу без соприкосновения электрода с соединяемыми деталями.

Оборудование и оснащение для сварки аргоном

Для выполнения сварки аргоном недостаточно наличия стандартного сварочного аппарата, в качестве которого может выступать инвертор или трансформатор. Данная технология требует использования такого оборудования и специального оснащения, как:

Инверторный сварочник и газовый баллон для сварки с использованием аргона

• инвертор или обычный сварочный трансформатор, мощности которого должно хватать для выполнения подобного технологического процесса (в частности, для этих целей можно использовать трансформатор, мощность холостого хода которого находится в интервале 60–70 В);
• силовой контактор, через который на сварочную горелку будет подаваться требуемое сварочное напряжение;
• осциллятор, о назначении которого было сказано выше;
• специальный регулятор, который будет отвечать за время обдува сварочной зоны аргоном (поскольку защитный газ должен начать подаваться за несколько секунд до начала сварки, а его подачу необходимо перекрывать спустя несколько секунд после ее окончания);
• специальная горелка с керамическим соплом и зажимом для фиксации вольфрамового электрода;
• газовый баллон и редуктор, который регулирует уровень давления аргона, подаваемого в зону сварки;
• электроды из вольфрама и присадочные прутки требуемого диаметра;

Ремонт легкосплавного колесного диска — вариант типичного использования аргонной сварки

• дополнительный трансформатор, отвечающий за подачу напряжения к коммутирующим устройствам;
• выпрямитель, вырабатывающий постоянный электрический ток с напряжением 24 В, который подается на коммутирующие устройства;
• реле, которое отвечает за включение и отключение таких устройств, как осциллятор и контактор;
• электрогазовый клапан, работающий от напряжения 24 или 220 В;
• фильтр индуктивно-емкостного типа, обеспечивающий защиту сварочного аппарата от негативного воздействия высоковольтных импульсов;
• амперметр, используемый для измерения величины сварочного тока;
• рабочий или неисправный автомобильный аккумулятор емкостью 55–75 Ah, который необходим для того, чтобы снизить постоянную составляющую сварочного тока, обязательно возникающую при выполнении процесса на переменном токе (такой аккумулятор подключается к сварочной электрической цепи последовательно);
• сварочные очки, которые необходимо использовать в качестве основного элемента защиты сварщика.

При желании оборудование для выполнения сварки аргоном можно укомплектовать своими руками, купив все необходимые компоненты в строительном магазине или на рынке. Если же вы не хотите заниматься конструированием, то можно сразу приобрести сварочный аппарат, в марке которого присутствует аббревиатура TIG. Чтобы начать использовать такой аппарат, его необходимо дополнительно укомплектовать газовым баллоном, горелкой, элементами, управляющими горелкой и подачей защитного газа.

Рекомендации по выбору режимов

Чтобы сварка с применением аргона была выполнена качественно, необходимо правильно выбрать ее режимы.

Важными параметрами при выполнении сварки по данной технологии являются полярность и направление движения электрического тока. На их выбор оказывают влияние свойства материалов, которые предстоит сваривать. Переменный ток или обратную полярность выбирают, когда необходимо выполнить сварку деталей, изготовленных из алюминия, бериллия, магния и других цветных металлов. Объясняется этот выбор тем, что при использовании таких параметров электрического тока происходит эффективное разрушение оксидной пленки, которая всегда присутствует на поверхности данных материалов.

Нюансы работы с аргонной сваркой

Характерным примером является сварка алюминия, оксидная пленка на поверхности которого имеет очень высокую температуру плавления. При сварке деталей из данного металла на токе обратной полярности эффективное разрушение оксидной пленки происходит за счет того, что ионы аргона активно бомбардируют поверхность соединяемых деталей. Аргон превращается в токопроводящую плазму, которая не только упрощает выполнение сварочных работ, но и значительно повышает их качество. Если сварка деталей из данного металла выполняется на переменном токе, то для достижения такого эффекта соединяемые детали должны выступать в роли катода.

Для сварки в среде защитных газов часто применяется такое дополнительное оборудование, как осциллятор. При выполнении сварки с использованием переменного тока он облегчает процесс зажигания сварочной дуги, а когда она загорится, выступает в роли стабилизатора.

В тот момент, когда происходит смена полярности переменного тока, может произойти деионизация (а значит, и затухание) сварочной дуги. Чтобы такого не случилось, осциллятор в моменты смены полярности электрического тока формирует электрические импульсы и подает их на сварочную дугу.

Типы соединений тонколистового металла при аргонодуговой сварке

Значение сварочного тока выбирают в зависимости от ряда параметров: свойств обрабатываемого материала, геометрических размеров заготовок, а также размеров используемых электродов. Для выбора данного параметра лучше всего использовать данные, содержащиеся в специальной литературе.

Немаловажным параметром является расход защитного газа аргона, выбираемый в зависимости от того, с какой скоростью выполняется подача присадочного материала и какой скоростью обладают сносящие воздушные потоки. Минимальным значение данного параметра будет в том случае, если сварка выполняется внутри помещений, в которых отсутствуют сквозняки. Если же процесс происходит на открытом воздухе, где нередки сильные порывы бокового ветра, необходимо не только увеличить расход аргона, но и использовать для его подачи в зону сварки специальные конфузорные сопла, газ из которых подается через мелкоячеистые сетки.

В защитную газовую смесь, кроме аргона, часто добавляют кислород в небольших количествах (3–5%). Кислород в данном случае вступает в реакцию с различными вредными примесями, которые могут присутствовать на поверхности соединяемых деталей (влага, грязь и др.). В результате такого взаимодействия вредные примеси сгорают либо переходят в шлак, всплывающий на поверхность сварного шва.

Следует иметь в виду, что нельзя использовать кислород при выполнении сварки меди, поскольку в результате получается оксид меди. Данное соединение, вступая в реакцию с водородом, содержащимся в окружающем воздухе, образует водяной пар, стремящийся выйти наружу из металла сварного шва. Все это приводит к появлению множества пор в формируемом сварном шве, что самым негативным образом сказывается на его качественных характеристиках.

Преимущества и недостатки сварки в защитной среде аргона

Сварка, выполняемая в среде защитного газа аргона, имеет как преимущества, так и недостатки, которые обязательно следует учитывать. К достоинствам данной технологии относят:

Пример шва, выполненного сваркой в среде аргона

• возможность получения качественного и надежного сварного соединения, что обеспечивается эффективной защитой области выполнения сварочных работ;
• незначительный нагрев соединяемых деталей, что дает возможность использовать данную технологию для сварки деталей сложной конфигурации (при этом они не деформируются);
• возможность использования для соединения деталей из материалов, которые невозможно варить другими способами;
• значительное возрастание скорости выполнения сварочных работ за счет использования высокотемпературной электрической дуги.

Недостатками данной технологии являются:

• использование сложного сварочного оборудования;
• необходимость в специальных знаниях и достаточном опыте выполнения подобных работ.

Использование сварки аргоном позволяет получать качественные и надежные сварные соединения, характеризующиеся равномерной проплавкой соединяемых деталей. Применяя данную технологию, можно сваривать детали из цветных металлов небольшой толщины даже без применения присадочной проволоки.

Сварка при помощи аргона за последние годы становится все более распространенной. Это достаточно качественный тип соединения, который помогает справиться со многими сложными местами и даже разнородными металлами. При этом такая сварка активно используется на ответственных строительных объектах и в прочих подобных местах. Для нее применяется специальное оборудование для сварки аргоном. Здесь необходимо понимать, что в отличие от электродуговой здесь используется еще газ, а также особая система подачи проволоки и электродов. Все это приводит к большим отличиям по типу используемой техники, хотя и есть серьезные совпадения.

Область применения

Оборудование для аргонодуговой сварки служит для обеспечения нормальной безопасной работы, подачи всех расходных материалов. С его помощью можно осуществлять регулирование параметров и прочих важных моментов. Без какого-либо узла оборудования провести процесс соединения невозможно. От качества используемой техники и сопутствующих аксессуаров нередко зависит и качество получаемого соединения.

Большинство используемого оборудования применяется только для этого типа сварки. Но здесь есть различия между профессиональными и бюджетными моделями по всем категориям, не говоря уже о различии в используемых параметрах.

Преимущества

Для аргонно-дуговой сварки оборудование обладает следующими преимуществами:

• Обеспечивает достаточный уровень безопасности во время работы с газом и электричеством;
• Помогает регулировать рабочие параметры до нужного значения, которое предусмотрено режимом сварки;
• Длительный ресурс работы, а также экономичность потребления энергии в современных моделях;
• Возможность выполнять сварочные работы практически при любых условиях.

Недостатки

Сварочное оборудование для аргонодуговой сварки имеет и ряд недостатков:

• Оно рассчитано на работу с одним типом сварки;
• Общая стоимость техники является довольно высокой и значительно выше, чем аналогичный комплект для ручной дуговой сварки;
• Здесь используется слишком много единиц оборудования, что делает весь комплект громоздким и не всегда удобным в использовании, что в свою очередь сказывается на его мобильности.

Виды оборудования для сварки аргоном

Комплект оборудования для аргонодуговой сварки включает в себя несколько видов техники и дополнительный устройств к ней. Среди них можно отметить:

• Баллон — используется для хранения и перевозки газа в сжиженном состоянии под давлением. Для аргона используют специальную цветовую маркировку, которая отличается от того же кислородного баллона, чтобы их нельзя было перепутать.
• Редуктор – данное изделие подбирается для каждого типа газа. Чтобы определиться с правильным выбором, нужно знать маркировку баллонов, так как цвет редуктора должен с ними полностью совпадать. Иногда можно заменять его на углекислотный редуктор, так как он стоит несколько дешевле, но лучше брать вариант со встроенным ротаметром.
• Шланг высокого давления – эта деталь применяется для кислородных баллонов, так как она может выдержать большие нагрузки. Применение таких шлангов является более безопасным и надежным. Внутренний диаметр таких изделий составляет от 9 до 18 мм. Наружный диаметр, как правило, в 2 раза больше.
• Сварочный аппарат для аргонодуговой сварки – сейчас встречается огромное количество моделей, которые могут использовать вольфрамовые электроды. У каждой модели свой рабочий диапазон, а также прочие параметры, от выбора которых и зависит успех всего мероприятия.
• Неплавкие электроды – для этого чаще всего используются изделия из вольфрама. Он служат только для проведения электричества, а не для заполнения сварочной ванны. Здесь нужны не чисто вольфрамовые изделия, а металл с примесями, что лучше подходит для аргона.
• Присадочная проволока — основным материалом для заполнения сварочной ванны является проволока. Диаметр и состав подбирается соответственно толщине свариваемого металла и его марке.
• Инструменты для подготовки металла – это важное оборудование, которое участвует в подготовительном процессе. Сюда входит щетка по металлу, болгарка и прочее.

Модельный ряд

Самое востребованное оборудование для аргонной сварки – это сварочные аппараты. Среди выпускаемых на современном рынке моделей можно легко отыскать подходящие варианты. Популярные модели зачастую являются проверенными в надежности и обладают хорошим соотношением цены и качества. Среди популярных моделей можно выделить следующие:

Нас всю жизнь в быту сопровождают вещи из разных сплавов и цветных металлов.

Вспомните, как вы много раз искали способ, чтобы соединить вместе, разбитую на несколько частей:

• антикварную вещицу;
• лопнувшую емкость из нержавейки;
• прохудившуюся кастрюлю любимой тещи;
• и многое другое.

Аргоновая сварка — поможет вам решить эти житейские вопросы. Конечно, сварка аргоном, выполненная у профессионалов, будет отменного качества. Но, высокая стоимость подобной услуги, приостанавливает ремонт необходимой утвари до лучших времен.

Вот тут-то у обывателя и появляется вопрос, а можно ли дома использовать аргонодуговую сварку и что для этого понадобится?! Да друзья, это вполне по силам домашнему мастеру и если имеется опыт проведения работ дуговой сваркой, то и с аргоном не будет проблем.

Общие понятия

Аргонодуговая сварка — что это?! В технологии используется электрическая дуга и газ. Этакий гибрид — электро-газовое соединение металлов.

С электродугой понятно: она плавит свариваемые кромки материала и соединяет их.

А вот аргон призван защищать место сварки от вредных примесей и газов, т.е. он вытесняет кислород из рабочей ванны и изолирует место сварки от воздействия атмосферы.

А зачем это нужно ? При соединении цветных металлов и легированных сталей, кислород плохо влияет на качество шва, а алюминий даже возгорается. Вот для решения таких проблем и применяют газ аргон, который тяжелее воздуха на 38%.

Подача газа происходит заблаговременно, перед зажиганием дуги и прекращается после завершения сварных действий.

Аргон из-за отсутствия реакции в районе рабочей зоны, получил название — инертный.

Сварка аргоном выполняется плавящимся или неплавящимся — вольфрамовым электродом. Недаром, в старых электропечах для приготовления пищи использовали вольфрамовую спираль, ввиду её тугоплавкости.

Электроды производятся разных диаметров и материалов под каждый вид свариваемых металлов.

Разновидность сварочной технологии делится на 3 вида:

1. РАД — ручная аргонно дуговая сварка неплавящимся электродом;
2. ААД — автоматическое соединение неплавящимся электродом;
3. ААДП — автоматизированный процесс с плавящимся электродом.

Оборудование

Если вы надумали все сделать своими руками, то здесь одним аппаратом не обойтись. Необходимое оборудование:

• горелка;
• сварочный трансформатор;
• осциллятор для поджига дуги;
• регулятор времени обдува аргоном;
• баллон с редуктором;
• электроды;
• присадочная проволока;
• очки и перчатки сварочные;
• другие вспомогательные приборы.

В конструкцию горелки входит: вольфрамовый электрод, выступающий за пределы керамического сопла на 3-4 мм, форсунка для аргона, токо-газоподводящий узел и кнопка включения газа.

Осциллятор вырабатывает высоковольтные импульсы, которые подаются на электрод для зажигания дуги. При простой сварке — это достигается касанием электрода о свариваемую поверхность. А вольфрамовый электрод без осциллятора загрязняется.

Сейчас можно легко приобрести новые и б/у аргоновые баллоны со стандартным рабочим давлением 150 АТМ. Цена за баллон 40л на 2016 год от 4 000 рублей.

Таблица технических характеристик:

Также, на рынке есть баллоны на 5, 10, 20 и 50 литров. Цены и характеристики смотрите в таблице:

Самый простой вариант — это купить аргонно дуговой аппарат TIG полной комплектации и баллон с газом.

Оборудование TIG различается по своим возможностям. Например, для сварки алюминия подходит аппарат образующий переменный ток (АС). А для стальных изделий берут прибор постоянного тока (DC). Лучше приобретать универсальный агрегат, совмещающий оба режима и подходящий под ваше рабочее напряжение сети.

Смотрите полезное видео, что такое TIG сварка и где она применяется:

Выбирайте аргоновый сварочный аппарат под себя — цены начинаются от 14 000 рублей. Есть возможность оформить товар в кредит.

Видео-обзор аппарата аргонно-дуговой сварки Tesla TIG MMA 250 (отзывы хорошие):

Итак, перечень необходимого оборудования для аргоновой сварки:

• источник тока (аппарат TIG);
• газовый баллон с редуктором и шлангом;
• горелка;
• электроды — диаметр подбирается от толщины свариваемых изделий;
• присадочная проволока — пруток, материал аналогичный свариваемому;
• маска и специальные перчатки.

По тексту статьи вы можете прикинуть среднюю цену оборудования аргоновой сварки.

Принцип технологии

Рассмотрим технологию РАД — руки сварщика держат горелку и присадочную проволоку.

Перед работой очищаем поверхность соединяемых изделий и крепим провод на массу. Берем горелку в одну руку, а проволоку в другую и подносим оборудование к поверхности металлов на расстояние 2-3 мм. Включаем кнопкой на горелке подачу газа на 15 секунд раньше подачи тока.

Через определенное время, появится электрическая дуга между электродом и металлом, которая плавит кромки изделий и проволоку. Медленно ведя горелку по шву и подавая присадочную проволоку, получаем красивое и надежное соединение (не всегда).

Тут без сноровки не обойтись. Проволоку необходимо держать впереди горелки под углом. С помощью проб и ошибок, технологию освоить можно!

Смотрите видео, как правильно варить аргоном:

Видео-обзор основных вариантов применения и приспособлений TIG сварки:

О сварке плавящимся электродом

Для соединений в среде аргона плавящимся электродом применяют особые установки и аппараты. Сваривание происходит при помощи спецгорелки, оснащенной маленьким электродвигателем, который подает проволоку из катушки.

Видео-обзор полуавтомата Тесла MIG MAG ММА 300 предназначенного для сварки плавящимся электродом:

Преимущества и недостатки метода

Какие плюсы и минусы имеет сварка аргоном? Недостатки:

• оборудование сложное для новичков;
• сварочные работы требуют опыта и сноровки;
• при ручном способе, низкая скорость выполнения работ.

• сварной шов защищен от воздействия атмосферы;
• нагрев металла слабый, опытное изделие не меняет форму;
• возможность соединения любых сплавов;
• сфера применения безгранична;
• редкая замена электродов.

Знайте, цена за сантиметр аргонной сварки по стране колеблется от 30 до 300 рублей и факт владения аппаратом, тоже можно отнести к плюсам.

Почему такая существенная разница в цене за см? Зависит от качества оборудования, материала и жадности фирм предоставляющих подобные услуги.

Итоги

Подведем итоги: теперь вы знаете, что это такое — аргонно дуговая сварка? И если выполнять сварочные работы вам приходится довольно часто, то приобрести такое оборудование — стоит!