Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Полярность при аргонодуговой сварке

Постоянный и переменный ток при TIG сварке

Современные установки аргонодуговой сварки методом TIG выпускаются для сварки на постоянном токе DC (модели Гудвилл™ TIG-315 Digital, Гудвилл™ TIG-400 Digital, Гудвилл™ TIG-500 Digital) или универсальные установки для сварки на переменном или постоянном токе AC/DC (модели Гудвилл™ TIG-315P AC/DC, Гудвилл™ TIG-500P AC/DC). Выбор той или иной установки обусловлен технологическим процессом и видом свариваемых на предприятии металлов.

Постоянный ток при TIG сварке применяется для сварки различных металлов, преимущественно нержавеющих сталей. Этот тип тока наиболее широко используется для аргонодуговой сварки. Во время сварки величина тока всегда поддерживается на одном и том же уровне, за исключением начала и конца шва, когда установка поддерживает режим нарастания сварочного тока и режим спада сварочного тока.

Переменный сварочный ток в установках аргонодуговой сварки необходим для TIG сварки алюминия, сплавов на основе алюминия и других металлов, содержащих на поверхности жаропрочные оксиды. При аргонодуговой сварке переменным током, происходит чередование между положительной и отрицательной полярностью сварочного тока.

Процесс аргонодуговой сварки может быть с использованием различных способов подключения: прямая полярность (электрод подключен к отрицательному полюсу, а деталь – к положительному), обратная полярность (электрод подключен к положительному полюсу) и чередование прямой и обратной полярности (переменный ток). Прямая полярность используется наиболее широко и характеризуется ограниченным износом электрода, а также узкой и глубокой сварочной ванной. Она обеспечивает высокую скорость сварки и применяется для большинства металлов. Сварка с обратной полярностью позволяет работать с материалами, которые, как правило, покрыты слоем жаростойкого оксида, например, алюминий, магний или их сплавы. Здесь не могут применяться высокие значения сварочного тока, поскольку при этом типе полярности возникает значительный перегрев электрода.

В режиме аргонодуговой сварки на постоянном токе процесс сварки происходит следующим образом: при нажатии на кнопку горелки происходит предварительная продувка защитным газом (0,1 – 15 сек), подача защитного газа создает среду, позволяющую исключить окисление основного металла при начале сварки; далее включается осциллятор и зажигается дуга, зажигание дуги происходит на начальном стартовом токе; сварочный начальный ток постепенно переходит в течение заданного времени (0,2 – 10 сек) в базовый сварочный ток; при отпускании кнопки горелки сварочный ток постепенно спадает в течение установленного времени (0,1 – 15 сек) до установленного значения тока окончания сварки, это позволяет произвести заварку кратера, сварочная дуга гаснет, а защитный газ продолжает поступать в течение установленного времени (0,1 – 60 сек), что позволяет исключить окисление металла сварочной ванны, находящегося на стадии кристаллизации.

В данном режиме сварки наиболее часто применяют прямую полярность, когда горелка и ее кабель подсоединяются к отрицательному полюсу, а свариваемый материал к положительному полюсу источника питания; в этом случае электроны текут от электрода к детали, вызывая плавку. Это обеспечивает хорошую свариваемость почти всех видов металлов, поддающихся сварке, и сплавов, за исключением алюминия. Постоянный ток с прямой полярностью создает узкую глубокую сварочную ванну, а также обеспечивает лучшее проникновение, чем в случае с обратной полярностью.

Читайте так же:
Расчет угла конуса по диаметру

При аргонодуговой сварке на переменном токе происходит чередование между прямой и обратной полярностью сварочного тока в цикле. Это процесс идеален для сварки алюминия и других материалов, содержащих на поверхности жаростойкие оксиды. Прямая полярность используется для формирования сварочной ванны, тогда как обратная полярность служит для разрушения оксидной пленки и «чистки» свариваемых поверхностей. Баланс переменного тока позволяет перераспределить в цикле прямую и обратную полярность: увеличивая амплитуду обратной полярности (преобладание на электроде « + »), создаем очищающий эффект; увеличивая амплитуду прямой полярность (преобладание на электроде « — »), создаем проплавление металла, соответственно изменяем значение баланса переменного тока в диапазоне от + 30 до — 50%. На Рисунке 13 представлен график переменного тока. Преобладающая положительная составляющая предпочтительнее для сильно окисленного алюминия, а с преобладающей отрицательной составляющей – только для слегка окисленного алюминия. Регулируемый баланс позволяет добиться необходимой очищающей способности, в зависимости от степени окисления основного металла, и идеально подходит для получения качественных сварных швов, особенно при проведении операций технического обслуживания на загрязненных материалах.

Соотношение полярности в цикле позволяет изменять время нахождения неплавящегося электрода в прямой и обратной полярности за период. При увеличении времени нахождения на электроде прямой полярности (отрицательный потенциал « — »), обеспечивается заданная глубина проплавления металла. При увеличении времени нахождения на электроде в обратной полярности, усиливается очищающий эффект, лучше удаляются оксидные пленки. Управление данным параметром показано на рисунке.

ACDCpriTIG01

Рис. Управление соотношением полярности в цикле

Аргонодуговая сварка на переменном токе предназначена для сварки алюминия и его сплавов, что обусловлено наличием у металла тугоплавкой и трудноудаляемой оксидной пленки. В данном режиме сварки применяют прямую полярность, когда горелка и ее кабель подсоединяются к отрицательному полюсу.

В установках аргонодуговой сварки частота переменного тока может изменяться в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц. Повышение частоты тока приводит к увеличению концентрации дуги, увеличению эффекта балансировки импульса и сужению сварного шва. Таким образом, повышенная частота тока идеально подходит для сварки тонколистовых материалов и прецизионной сварки, а также способствует увеличению объема выпуска продукции при массовом производстве.

При сварке импульсной сварочной дугой, сварочный ток автоматически изменяется от одной установленной величины до другой (пиковый и базовый ток) с заданным значением частоты от 0,2 до 20Гц. Ток сварки имеет прямоугольную форму, поэтому фронты переключения очень быстрые. Эта форма импульса чрезвычайно эффективна для получения удлиненной дуги и для лучшего распада кислорода на загрязненных и окисленных материалах, а также для проведения обслуживания и ремонтов. В этом случае могут применяться электроды меньших размеров, а мощность установки аргонодуговой сварки может быть использована с большей эффективностью. Поскольку скорость сварки на прямоугольных импульсах тока выше, чем на импульсах другой формы, то она идеально подходит для производства.

При сварке пульсирующей дугой получается сварочный шов, состоящий из непрерывного наложения точечных сварок, которые последовательно образуют единый шов. На детали выделяется меньше тепла, площадь термического воздействия имеет меньшие размеры, и деталь меньше подвержена деформациям, вызванным ее перегревом. Этот метод типичен для сварки тонких материалов, когда необходимо контролировать количество тепла для предотвращения перфорации детали без уменьшения проницаемости сварки. Это помогает управлять процессом сварки и получать более однородные и точные сварочные швы с привлекательным внешним видом.

Читайте так же:
Пересчет квт в амперы

ACDCpriTIG02

Рис. 1. Импульсный постоянный ток.

На Рисунке 1 представлен график постоянного импульсного тока, где:

I1 – начальный стартовый ток; I2 – ток окончания сварки;

Т1 – время нарастания сварочного тока;

T2 – время спада сварочного тока;

IБ — базовый сварочный ток в импульсном режиме

IП — пиковый сварочный ток в импульсном режиме;

tИ – время протекания тока импульса;

tП – время протекания тока паузы;

TП – время периода.

Время периода – это сумма времени протекания тока импульса и времени протекания тока паузы.

Коэффициент заполнения импульса – это отношение времени импульса ( tИ ) к периоду импульса ( tИ + tП).

Частота импульсов – это количество периодов за одну секунду.

ACDCpriTIG03

Рис.2. Импульсный переменный ток.

На Рисунке 2 представлен график переменного импульсного тока, где:

t1 − время протекания тока импульса;

t2 − время протекания тока паузы;

А1 − амплитуда тока положительной полярности во время паузы;

А2 − амплитуда тока отрицательной полярности во время паузы;

А3 − амплитуда тока положительной полярности во время импульса;

А4 − амплитуда тока отрицательной полярности во время импульса.

ACDCpriTIG04

Рис.3. Импульсный ток при изменении коэффициента заполнения импульса.

На Рисунке 3 представлены графики импульсного тока при различных установленных значениях коэффициентах заполнения импульса.

Исходя из вышесказанного, управляя формой тока, можно достичь идеального сварочного шва, соответствующего самым высоким требованиям.

Режимы аргонодуговой сварки

К основным параметрам режима ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом относят:

  • род сварочного тока и его полярность;
  • сила тока;
  • напряжение дуги;
  • скорость сварки;
  • тип и расход защитного газа.

Сварка постоянным током может выполняться на прямой и обратной полярности. Когда электрод подключен к положительному полюсу источника питания, полярность считается обратной. Для сварки на обратной полярности электрод должен иметь гораздо больше диаметр,
чем при сварке на прямой.

В настоящее время источники постоянного тока чаще производят с функцией импульсно-дуговой сварки, что позволяет получать лучшую форму шва и сваривать тонкие детали.

Сварка переменным током используется для сварки выше указанных материалов. Обладает возможностью разрушения поверхностного оксидного слоя. Стабильности дуги при этом хуже. Метод TIG-AC вместо синусоидального тока 50 Гц использует прямоугольный переменный ток для обеспечения большей стабильности и контроля процесса сварки.

Сила тока. Параметр настраиваемый непосредственно на сварочном аппарате. Выбирается в зависимости от типа и толщины свариваемого материала, диаметра электрода, полярности сварки, типа защитного газа и пространственного положения сварки.

От этого параметра зависит глубина проникновения и ширина шва, но, с другой стороны он влияет на температуру конца вольфрамового электрода. Увеличение значения силы тока повышает глубину проплавления и увеличивает скорость сварки. Высокая сила тока способствует расплавлению электрода, и существует вероятность появления вольфрамовых включений в сварном шве.

Читайте так же:
Польская антенна своими руками
Выбор величины сварочного тока (А)

Диаметр электрода, ммПеременный токПостоянный ток прямой полярностиПостоянный ток обратной полярности
1-220-10065-16010-30
3100-160140-18020-40
4140-220250-34030-50
5200-280300-40040-80
6250-300350-45060-100

Напряжение дуги. Зависит от типа защитного газа, длины дуги, формы сварного шва и материала электрода. Увеличение напряжения повышает ширину поверхности шва и, соответственно, понижает глубину проплавления.

Скорость сварки. При ручной аргонодуговой сварке оптимальная скорость сварки оценивается самим сварщиком. Обычно в пределах 0,1-0,3 м/мин.

При неизменной силе тока и напряжения, она влияет на количество энергии передаваемой на изделие. При помощи скорости сварки можно регулировать структурные изменения шва, размер и распределение сварочных напряжений. Скорость сварки влияет на глубину проплавления и ширину шва.

Тип и диаметр электрода. Основной материал электрода — вольфрам, но для повышения долговечности электрода, стабилизации дуги и облегчения зажигания, в состав включают: торий, цирконий.

Тип и расход защитного газа. Чаще всего для сварки вольфрамовым электродом используют аргон или смесь аргона и гелия, который увеличивает энергию дуги и скорость сварки, но ухудшает стабильность дуги. Для сварки меди может использоваться азот, который является инертным по отношению до меди. В большинстве случаев расход аргона составляет 8-16 л/мин.

Режимы аргонодуговой сварки – выбор основных параметров

Аргонодуговой сваркой называют дуговую сварку в среде защитного газа – аргона.

В основе сварочного процесса лежит расплавление кромок свариваемого металла и присадочного материала под действием дуги, которая горит между ними. При этом сама дуга, сварочная ванна, края металла и конец присадочного материала (проволоки) защищены от воздействия окружающей среды газом – аргоном, который подается с помощью горелки. Для повышения качества процесса применяются различные режимы аргонодуговой сварки, зависящие от типа свариваемого металла, от сложности конструкции и от других параметров сварочного процесса.

Аргонодуговая сварка

Особенностью аргонодуговой сварки является то, что движение горелкой совершается только вдоль оси сварного шва – поперечные колебания полностью отсутствуют. Это приводит к тому, что сварной шов получается более узким, чем при применении других методов сварки. А для того чтобы предотвратить излишнее разбрызгивание металла, сварочную проволоку необходимо подавать максимально плавно, сварочная ванна при этом должна быть вытянута в сторону направления сварочного процесса.

Преимущества и недостатки аргонодуговой сварки.

Аргонодуговая сварка имеет множество достоинств:

  • металл, подвергающийся сварке, нагревается до минимальных необходимых значений
  • металл в расплавленном состоянии надежно защищен от воздействия окружающего воздуха, а значит, в нем не появится соединений, которые будут негативно влиять на качество сварного шва
  • повышается скорость сварки за счет увеличения тепловой мощности сварочной дуги
  • процесс сварки легко контролируется
  • техника такой сварки достаточно проста, а это значит, что от сварщика не требуется высокой квалификации
  • такой метод сварки дает возможность сваривать металлы, которые обычно трудно поддаются подобному виду обработки. Также, аргонодуговая сварка позволяет сваривать и разнородные металлы
  • процесс сварки может быть полностью механизирован и автоматизирован.

А к недостаткам аргонодуговой сварки можно отнести:

  • сложности при работе на открытом воздухе или на сквозняке, так как газовая защита не очень устойчива при таких условиях
  • возникновение ультрафиолетового излучения
  • усложнение процесса при применении высокоамперной дуги в процессе сварки, так как в данном случае необходимо использовать охлаждение.

Выбор режима аргонодуговой сварки и ее основных параметров.

Режимы аргонодуговой сварки выбираются, исходя из условий сварки. А для того чтобы выбрать наиболее подходящий в том или ином случае режим, необходимо обращать внимание на несколько важных параметров.

  • Род и полярность тока.

При аргонодуговой сварке применяют ток прямой полярности. Ток обратной полярности в данном случае не может считаться пригодным, так как он сопровождается следующими особенностями:

  1. напряжение дуги увеличивается, а вот ее устойчивость становится меньше
  2. также уменьшается стойкость электрода, в результате чего он больше нагревается и быстрее расходуется.

Что касается рода тока, то в большинстве случае в аргонодуговой сварке используется постоянный ток. Переменный ток применяется только в том случае, если сварке подвергается алюминий, магний, бериллий или их сплавы.

  • Величина сварочного тока.

Величина сварочного тока при аргонодуговой сварке зависит от диаметра электрода, свариваемого металла, а также от рода и полярности тока. Точные значения сварочного тока приведены ниже в таблице:

Аргонодуговая сварка WIG/TIG

Для обозначения аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом:

  • TIG – Tungsten Inert Gas (Welding) – сварка вольфрамом в среде инертных газов
  • GTAW – Gas Tungsten Arc Welding – газовая дуговая сварка вольфрамом

Общие характеристики аргонодуговой сварки

Аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла. При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например для проволоки диаметром d = 1,6 мм Iсв = 120–240А. При силе тока Iсв больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу на токах около Iсв ≈ 100А.

Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (обычно из вольфрама). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны и в электрическую цепь не включен.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, схема процесса

Рисунок. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, схема процесса

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

При этом способе сварки зажигание дуги, в отличие от сварки плавящимся электродом, не может быть выполнено путем касания электродом изделия по двум причинам. Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счет искры между изделием и электродом достаточно сложно (при аргонной сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснется изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу). Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонной сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор».

Осциллятор для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

При сварке на постоянном токе на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод. Все стали, титан и другие материалы, за исключением алюминия, свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки.

Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3–5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом – соединения из легированных сталей и цветных металлов. При малых толщинах аргонная сварка может выполняться без присадки. Способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварных швов, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонкого металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Он получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом виде сварку иногда называют орбитальной. Сварка неплавящимся электродом – один из основных способов соединения титановых и алюминиевых сплавов.

Аргоновая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объем ее применения относительно невелик.

Недостатки аргонодуговой сварки

Недостатками аргонодуговой сварки являются невысокая производительность при использовании ручного варианта. Применение же автоматической сварки не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector