Аргон — температура, состояния, сварка

Сварка аргоном – выражение общепринятое, но принципиально неправильное. Аргоном никто ничего не варит, на то он и нейтральный газ. А вот сварка в аргоне, то есть в аргоновом облаке, является одной из самых эффективных современных методов работы с металлами. С аргоном варят сложные современные сплавы самого разного назначения.

Коэффициенты перевода объема и массы аргона при Т=15°С и Р=0,1 МПа

масса, кг	объем
газ, м3	жидкость, л
1,669	1,197
1,394	0,835
0,599	0,717

Основные свойства дугового разряда

В процессе работы, для того, чтобы возбудить дуговой разряд, производится кратковременное касание заготовки электродом, то есть, создание короткого замыкания с последующим разрывом металлического контакта и установлением требуемого воздушного зазора. Таким способом выбирается оптимальная длина сварочной дуги.

При очень коротком разряде электрод может прилипать к заготовке, плавление происходит чересчур интенсивно, что может привести к образованию наплывов. Длинная дуга отличается неустойчивостью горения и недостаточно высокой температурой в зоне сварки.

Неустойчивость и видимое искривление формы сварочной дуги часто можно наблюдать при работе промышленных сварочных агрегатов с достаточно массивными деталями. Это явление называется магнитным дутьем.

Суть его заключается в том, что сварочный ток дуги создает некоторое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через массивную заготовку.

То есть, отклонение дуги вызывается магнитными силами. Дутьем процесс назван потому, что дуга отклоняется, как будто под воздействием ветра.

Радикальных способов борьбы с этим явлением нет. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют сварку укороченной дугой, а также располагают электрод под определенным углом.

Коэффициенты перевода объема и массы аргона при Т=0°С и Р=0,1 МПа

Масса, кг	Объем
Газ, м3	Жидкость, л
1,784	1,279
1,394	0,782
0,561	0,717

Классификация видов дуговой аргоновой сварки

Инвертор и аргон для сварочных работ.

Аргонно-дуговая сварка подразделяется на виды по уровню механизации работы:

• Ручной вариант выполняется сварщиком: и перемещение горелки, и подачу сварочной проволоки. В этом методе используются только неплавящиеся вольфрамовые электроды.
• Механизированная или полуавтоматическая: проволока подается машиной, а горелку держит сварщик. Популярнейший пример такого метода – сварка нержавейки полуавтоматом. Механизированная аргонодуговая сварка плавящимся электродом также относится к этой группе способов. Сварка нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа – еще одна новая узко специализированная технология в рамках этого вида сварочных работ.
• Автоматическая аргонодуговая сварка: автомат дистанционно управляется оператором и выполняет перемещение горелки и подачу проволоки. В последнее время все чаще встречаются машины – роботы, не требующие участия даже оператора. Сварка нержавеющих труб в основном производится с помощью роботов. Автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом становится весьма распространенной технологией в промышленности.

Газ в баллоне

Наименование	Объем баллона, л	Масса газа в баллоне, кг	Объем газа (м3) при Т=15°С, Р=0,1 МПа
Аргон	10,85	6,5

Продолжительность разряда

Кроме критериев защищенности, дуговой разряд классифицируется по продолжительности. Существуют процессы, в которых горение дуги происходит в импульсном режиме.

В таких устройствах сварка осуществляется короткими вспышками. За время вспышки, температура успевает возрасти до величины, достаточной для локального расплавления небольшой зоны, в которой образуется точечное соединение.

Большинство же применяемых сварочных технологий использует относительно продолжительное по времени горение дуги. В течение сварочного процесса происходит постоянное перемещение электрода вдоль соединяемых кромок.

Область повышенной температуры, создающая сварочную ванну, перемещается вслед за электродом. После перемещения сварочного электрода, следовательно, и дугового разряда, температура пройденного участка снижается, происходит кристаллизация сварочной ванны и образование прочного сварного шва.

Давление аргона в баллоне при различной температуре окружающей среды

Температура окружающей среды	Давление в баллоне, МПа
-40	10,5
-30	11,3
-20	12,2
-10	12,9
13,7
+10	14,6
+20	15,3
+30	16,0

Инверторная сварка в аргоне

Инверторный способ – самый востребованный вид аргонодуговой технологии. Он применяется и в промышленных целях, и в домашнем обиходе. Инвертор для аргонодуговой сварки – тип аппарата дуговой сварки, который преобразует ток из постоянного в переменный. Дополнительным преимуществом является его способность к адаптации к скачкам напряжения источника электричества.

Инверторный аппарат аргонодуговой сварки компактный, нетяжелый, надежный и прекрасно подходят для сварочных работ где угодно – хоть на производстве, хоть в домашних условиях. Еще одним незаменимым преимуществом инвертора является возможность обучения на нем новичков.

Если говорить в общем, то работать с инвертором по аргону проще и удобнее, чем с другим оборудованием для сварки нержавейки: нужно только двигать горелкой вдоль шва. Если соблюдать все технологические требования, шов получается узким и ровным. Без присадочной проволоки такие швы тоже можно делать, но в этом случае требуется очень плотное соединение краев заготовок.

Этапы ручной аргонодуговой сварки

Для проведения сварки в аргоновой среде используют неплавящиеся электроды. Для работы потребуется:

• источник питания;
• горелка с вольфрамовым электродом;
• газовый баллон с аргоном;
• присадочная проволока.

Схема выполнения сварочных работ с использованием неплавящегося вольфрамового электрода в среде защитного газа изображена на рисунке:

Электрод располагается в держателе горелки и выступает на 2-5 мм вперед.

Его диаметр подбирают, ориентируясь на характер сварного шва и толщину соединяемых металлических деталей. Вокруг держателя электрода расположено сопло для подачи аргона в область сварки в момент проведения работ.

Сварка с поддувом аргона должна проводиться в такой последовательности:

• очистка поверхности зоны сварки;
• приведение горелки в рабочее положение: подача аргона для создания защитного слоя и розжиг дуги;
• процесс выполнения сварного шва.

Тщательную очистку кромочной поверхности соединяемых деталей от загрязнений и окисной пленки необходимо провести перед тем, как приступать к процессу сварки. Для этого используют механический или химический способом очистки с последующим обезжириванием поверхностей.

Затем приводят оборудование в рабочее состояние: подключается источник питания к электросети, к детали, подлежащей сварке, с помощью кнопок управления на горелке подается защитный газ, а сама деталь подключается к «массе». С помощью высокочастотного импульса разжигается дуга. Она будет замыкать цепь между электродом и металлом сварного изделия. Причем газ подается заранее секунд на 20 перед подачей тока для обеспечения защитного слоя.

Важно!Нельзя допускать касания вольфрамового электрода свариваемой поверхности, он должен располагаться на минимальном расстоянии в 2 мм от нее, чтобы создать малую сварочную дугу. В этом случае она обеспечивает максимальное проплавление металла по толщине.

Сразу после разжигания дуги сварщик приступает к созданию сварного шва в зоне, защищенной аргоном. Аргонная сварка проводится так:

Горелкой, находящейся в правой руке, сварщик медленно ведет дугу строго по линии шва, а левой рукой навстречу движению горелки подает присадочную проволоку в зону сварки. Проволока должна всегда располагаться перед горелкой под небольшим углом от 15о до 30о градусов к свариваемой поверхности, а электрод горелки составлять с ней угол около 90о.

Важно!Нельзя допускать резкую подачу присадочной проволоки при выполнении ручных сварочных работ, т. к. это ведет к образованию брызг расплавленного металла и неаккуратной линии шва.

После окончания работы, подача аргона не должна прекращаться сразу, чтобы не допустить окисления еще не остывшего металла шва.

Режимы работы

В зависимости от сложности оборудования аргонодуговая сварка может выполняться в ручном, полуавтоматическом, или автоматическом режимах.

1. Ручной режим. Перемещение горелки и подача проволоки производится самим сварщиком.
2. Полуавтоматический режим. Горелка остается в руках сварщика, а присадочный материал подается с помощью механизированного приспособления. Проблемный вариант. Данный режим лучше не использовать, потому что нужны идеальные материалы.
3. Автоматический режим. В этом случае применяется сложное технологическое оборудование, оператор которого реализовывает сварочный процесс посредством программного управления.

Видео ниже — продолжение прошлого видео, здесь рассказывается еще много полезной информации:

Преимущества и недостатки аргонодугового процесса

Одним из главных преимуществ данной технологии является возможность соединять разнородные металлы. Сварочный процесс обеспечивает отличные характеристики шва и дает возможность с высокой точностью поддерживать глубину проплавления, что особенно важно для обработки тонкого изделия при одностороннем доступе к нему. В процессе термического воздействия создается высокая тепловая мощность, которая позволяет увеличить скорость цикла. Кроме того, сварку аргоном с вольфрамовым электродом можно отнести к основным способам соединения алюминиевых и титановых сплавов.

При постоянном использовании технологии аргонодуговой сварки баллоны можно заправлять в компании «Промтехгаз». Здесь вы получите качественный газ, профессиональное обслуживание и объективные цены.

Техника ручной аргонодуговой сварки

Процесс выполнения работ достаточно простой, ему можно научиться самостоятельно. При наличии качественного оборудования для ручной аргонодуговой сварки наложение шва не составит труда даже в бытовых условиях. При сварке в среде аргона ручным методом потребуется соблюдать определенные рекомендации:

• Наложение шва должно проходить исключительно по направленности обрабатываемой комки. Колебательные движения утолщают шов и снижают его прочность.
  
  
• Необходимо следить за достаточной скоростью движения дуги. От мастера требуется обеспечить должную глубину провара металла.
  
  
• Качественная ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом зависит от равномерной подачи проволоки и выставления соответствующего режима работы.
  
  

Максимально удобно выполнять ручную сварку с помощью инверторного оборудования с механической подачей присадочного материала.

Температурные зоны

Следует заметить, что при любом виде сварки, как плавящимся, так и неплавящимся электродом, столб дуги (его центр) имеет самую высокую температуру – порядка 5000-7000 °C, а иногда и выше.

Зоны наиболее низкой температуры располагаются в одной из активных областей, катодной или анодной. В этих зонах может выделяться 60-70% тепла дуги.

Кроме интенсивного повышения температуры заготовки и сварочного электрода, разряд излучает инфракрасные и ультрафиолетовые волны, способные оказывать вредное влияние на организм сварщика. Это обусловливает необходимость применения защитных мер.

Что касается сварки переменным током, понятие полярности там не существует, так как положение анода и катода изменяется с промышленной частотой 50 колебаний в секунду.

Дуга в этом процессе обладает меньшей устойчивостью по сравнению с постоянным током, ее температура скачет. К преимуществам сварочных процессов на переменном токе, можно отнести только более простое и дешевое оборудование, да еще практически полное отсутствие такого явления, как магнитное дутье, о котором сказано выше.

Вольт-амперная характеристика

На графике представлены кривые зависимости напряжения источника питания от величины сварочного тока, называемые вольт–амперными характеристиками сварочного процесса.

Кривые красного цвета отображают изменение напряжения между электродом и заготовкой в фазах возбуждения сварочной дуги и устойчивого ее горения. Начальные точки кривых соответствуют напряжению холостого хода источника питания.

В момент возбуждения сварщиком дугового разряда, напряжение резко снижается вплоть до того периода, когда параметры дуги стабилизируются, устанавливается значение тока сварки, зависящее от диаметра применяемого электрода, мощности источника питания и установленной длины дуги.

С наступлением этого периода, напряжение и температура дуги стабилизируются, и весь процесс приобретает устойчивый характер.

Режимы сварки в аргоне

Методы сварки – преимущества и недостатки.

К выбору режима подходим с чувством и толком, от него качество шва зависит в высокой степени.

• Ток: направление и полярность. Выбор зависит от свариваемых металлов. Большинство стальных сплавов варятся с полярным постоянным током: технология сварки нержавейки полуавтоматом, например. Или сварка труб из нержавеющей стали. Цветные металлы, алюминий и магний лучше варить с переменным током на обратной полярности.
• Расход аргона зависит от двух факторов: скорости его подачи и условий внешней среды. Если работа проходит вне помещений при сильном, особенно боковом, ветре, то и расход будет значительным.
• Как ни странно, но в аргоновую газовую смесь добавляют кислород – не выше 5%. Дело в том, что кислород в таких малых дозах помогает в очистке от вредных примесей – в реакции с кислородом они попросту сгорают.

Аргонодуговая сварка в домашних условиях

Дефекты сварочных швов.

При всей сложности технологии аргонодуговой сварки по госту со множеством технических условий, ее можно осуществлять и дома. Обязательным условием для этого является инверторный аппарат, который в некоторых случаях можно заменить трансформаторным аппаратом. В дополнение понадобятся баллон с аргоном, редуктор, маска. Все это прекрасно, но покупные аргоновые сварочные аппараты дорогие, а дома чаще всего нужно произвести работу в небольшом объеме.

• Источником тока в домашнем сварочном наборе выступает трансформатор.
• Источником аргона будет баллон с элементами подачи: клапанами и редукторами.
• Осциллятор нужен для поджигания дуги высокочастотным импульсом.

Самодельный аргоновый сварочный аппарат можно сделать с помощью следующих инструментов:

• болгарка, электродрель, сварочный аппарат;
• ножовка по металлу; отвертка, плоскогубцы, гаечные ключи;
• напильник, набор для резьбы, нож, штангенциркуль, микрометр;
• вольтметр, амперметр, тестер, микрометр.

Самодельный источник тока состоит из выпрямителя и сварочного трансформатора, которые можно совместить с осциллятором. Магнитопровод можно взять от старого трансформатора. Начальную обмотку сделать из тонкого медного провода с диаметром не более 0,8мм. Вторичная обмотка выполняется из толстого провода с диаметром не менее 3,5 мм.

Вторым по важности элементом является газовая горелка. Корпус лучше сделать из латуни, сопло – из меди. Прокладку между соплом и корпусом соорудить из резины, стойкой к высоким температурам. Медная трубка для подведения аргона проводится через отверстие в корпусе с плотной запайкой шва. Эта же медная трубка будет служить проводником тока к электроду. Ручка крепится гайками, а изготавливается из эбонита. Штуцер с дросселем на резьбе крепится на конце медной трубки.

Электрод из вольфрама нужно заточить под углом в 45°. Примерная длина электрода 25 – 30 см. Следует отметить, что аргонная технология дома – задача трудоемкая и непростая. Так что решение должно приниматься в формате «стоит ли овчинка выделки». Иными словами, так ли много у вас сварочных дел по дому, чтобы заняться сборкой самодельной системы аргонодуговой сварки? Сварочные аппараты для ручной дуговой сварки в продаже есть, с самым широким ценовым диапазоном.

Варим в аргоне медь

Медь имеет высокую коррозионную устойчивость, а также чрезвычайно устойчива в агрессивных средах. Для работы с ней лучше использовать аргон высшего сорта или его смесь с гелием при условии большей доли аргона. Электроды – вольфрамовые, допускаются как плавящиеся, так и неплавящиеся, ток постоянный.

Если медные заготовки толще 4-х мм, необходим предварительный нагрев до 800°С. В качестве присадочной проволоки используются прутки из меди или медно-никелевого сплава. Дуга в медной сварке отличается отличной устойчивостью.

Медь обладает высокой теплопроводностью, поэтому кромки металла нужно обязательно разделывать. При толщине не выше 12 мм будет достаточно односторонней разделки, для более толстых кромок нужна двусторонняя обработка.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...