Как сделать чистые и крепкие сварные швы с помощью сварки

Основы сварки TIG: почему точность имеет значение

Сварка инертного газа вольфрама (TIG), формально известная как сварка дуги вольфрама (GTAW), является золотым стандартом для производства чистых, прочных и визуально привлекательных сварных швов. В отличие от других процессов дуговой сварки, TIG использует нерасходованный электрод вольфрама для создания дуги, в то время как инертный защитный газ - чаще всего аргон или смесь аргона и гелия - защищает сварочный бассейн от атмосферного загрязнения. Этот процесс дает сварщику исключительный контроль над входом тепла, осаждением металла наполнителя и формой бусины. Результатом является сварной шов, который является механически звуком и эстетически чистым, с минимальным брызгами или послесварной очисткой.

Поскольку сварка TIG требует высокой степени ручной ловкости и внимания, это часто метод выбора для критических применений: аэрокосмические рамы, автомобильные выхлопные системы, тонкостенные трубки и художественные металлоконструкции. Освоение TIG - это больше, чем просто соединение металла; это понимание того, как тепло, наполнитель, защитный газ и угол факела взаимодействуют для создания соединения без дефектов. Ниже мы расширяем каждый этап процесса, от выбора оборудования до окончательной отделки, чтобы вы могли последовательно достигать результатов профессионального уровня.

Понимание основ сварки TIG

В своей основе сварка TIG опирается на электрическую дугу, пробитую между вольфрамовым электродом и заготовкой. Инертный газ, протекающий из сопла горелки, вытесняет кислород, азот и другие реактивные элементы, которые в противном случае ослабили бы сварку или вызвали пористость. Сварщик обычно держит стержень наполнителя в одной руке при маневрировании факелом с другой, хотя автогенный TIG (без наполнителя) может использоваться для очень тонких листов или краевых соединений.

Ключевые переменные включают ток сварки (AC или DC), скорость потока газа, резкость вольфрама и скорость перемещения. переменный ток требуется для алюминия и магния, потому что он разрушает поверхностные оксидные слои; постоянный ток (прямой ток) с отрицательным электродом (DCEN) является стандартом для стали, нержавеющей стали и большинства других металлов. Понимание этих основ закладывает основу для каждого последующего решения.

Подготовка к качественному сварному шву

Подготовка поверхности не подлежит обсуждению. Даже следовые количества масла, жира, краски или ржавчины загрязняют сварочный бассейн и производят обесцвеченные, пористые или хрупкие соединения. Начните с механической очистки суставной области с помощью специальной проволочной щетки из нержавеющей стали (не используйте щетку, которая коснулась углеродистой стали, поскольку перекрестное загрязнение может вызвать коррозию). Следуйте с растворителем, таким как ацетон или изопропиловый спирт, чтобы удалить любой оставшийся органический остаток. Для сильно окисленных материалов рекомендуется легкий проход с шлифовальным колесом или пластинчатым диском, за которым следует чистая тканевая протирка.

Для прикладных соединений также имеет значение. Для прикладных соединений убедитесь, что края прямые, а прикладная плотная - пробелы шире, чем толщина базового металла, склонны к прогоранию. Для более толстых секций сгибание краев до формы V или J позволяет полностью проникать. Зажим или прикладывание компонентов сварного шва для выравнивания, так как любое движение во время сварки может исказить сустав или создать усилители напряжения.

Выбираем правильное оборудование

Сам сварщик TIG должен соответствовать вашим общим типам и толщинам материала. Машина с регулируемым балансом переменного тока и контролем частоты дает вам гибкость для обработки алюминия и стали. Ищите устройство с управлением педалью ноги или усилителем на кончике пальца, которое позволяет регулировать тепло в режиме реального времени, когда сустав нагревается или изменяет геометрию.

Выбор вольфрамового электрода является критическим и часто упускается из виду. Три наиболее распространенных типа:

• Торированное (EWTh-2): Содержит 2% тория; хороший дуговой пуск и высокая пропускная способность тока.Использование для сварки постоянного тока стали и нержавеющей стали.Незначительно радиоактивный, поэтому используйте правильную шлифовальную вентиляцию.
• Серифицированный (EWCe-2): Содержит 2% церия; отлично подходит для переменного тока или постоянного тока. Часто предпочтительнее для низкоточного управления, потому что он хорошо поддерживает острый наконечник.
• Lanthanated (EWLa-1.5 или 2): Содержит лантан; хорошая дуговая стабильность и легкая форма наконечника. Выбор двойного назначения, который работает как на переменном, так и на постоянном токе без проблем радиоактивности.

Для большинства применений следует устанавливать щитовой поток газа от 15 до 25 кубических футов в час (CFH). Для большинства применений могут потребоваться более высокие скорости потока в условиях затягивания или при использовании больших диаметров сопла. Газовая линза (корпус коллета с экраном) улучшает ламинарный поток газа, что приводит к лучшей защите сварного шва и позволяет факелу достигать плотных пятен.

Техника для чистых и крепких сварных швов

Последовательная техника - это мост между теоретическими знаниями и практическими результатами. Начните с удобного сидения факела в вашей доминирующей руке и покоя запястья или предплечья на устойчивой поверхности. Наполнитель должен быть расположен в другой руке, расположенной под небольшим углом (10-15° от заготовки) перед дугой. Многие опытные сварщики используют технику ходьбы чашки - раскачивание факела в контролируемом движении, а не скольжение - для поддержания постоянной длины дуги.

Сам угол факела обычно должен составлять от 70 до 80 градусов от заготовки (то есть факел слегка наклонен вперед в направлении движения). Это направляет дугу в сустав и толкает очищающее действие перед лужей. Более плотный угол (ближе к перпендикуляру) используется для вертикальных или верхних положений для контроля провисания.

Длина дуги должна быть очень короткой — примерно диаметр вольфрамового электрода. Длинная дуга рассеивает тепло на более широкой площади, делая лужу менее сфокусированной и увеличивая вероятность загрязнения. При короткой дуге вы можете лучше контролировать концентрацию тепла и поддерживать плотную, стабильную лужу. По мере формирования лужи, окунайте стержень наполнителя в переднюю кромку ритмическим движением. Наполнитель должен плавиться чисто в бассейн, не заставляя его. Распространенной ошибкой является подачу слишком большого количества наполнителя, что создает негабаритную бусину с неполным слиянием по краям.

Управление теплом и материалом наполнителя

Управление теплом, пожалуй, самый тонкий навык в сварке TIG. Слишком много тепла вызывает деформацию, прогорание на тонком материале или чрезмерный рост зерна в зоне, подверженной воздействию тепла. Слишком мало тепла приводит к отсутствию термоядерного синтеза, холодным стукам или веревочной бусине, которая не имеет прочности. Используйте педаль ноги, чтобы приглушить усилие при сварке: начните достаточно горячим, чтобы установить лужу, затем немного отойдите, поскольку металл нагревается, чтобы избежать перегрева сустава. Для материала толщиной более 1/8 дюйма, предварительный нагрев до около 300 ° F может уменьшить тепловой удар и улучшить проникновение, не требуя экстремального усилителя.

Материал наполнителя должен соответствовать составу основного металла. Для мягкой стали используйте ER70S-2 или ER70S-6; для нержавеющей стали 304 используйте ER308L; для алюминия 6061 используйте ER4043 (для лучшей смачивания) или ER5356 (для большей прочности). Диаметр стержня наполнителя должен примерно соответствовать толщине материала - 1/16-дюймовый стержень для 1/16-дюймовой стали является хорошей отправной точкой. Держите конец стержня внутри газового щита в любое время; если наконечник стержня нагревается снаружи щита, он окислит и загрязнит сварку при опускании.

Завершить свой сварной шов

После завершения сварки дайте сборке остыть естественным путем. Быстрое охлаждение водой или сжатым воздухом может затвердеть определенные сплавы или ввести растрескивание. После охлаждения удалите любой остаток шлака или обесцвечивание поверхности щеткой из нержавеющей стали, предназначенной только для этого материала. Избегайте использования любого типа абразивов, которые могут вставлять углерод или другие загрязняющие вещества в поверхность.

Для косметически полированного внешнего вида можно слегка ручной шлифовкой сварного шва тонкой пластинчатой пластиной (120-180 гр.) с последующей пассивирующей обработкой для нержавеющей стали. С алюминием быстрая щетка с прокладкой Scotch-Brite восстанавливает однородную матовую отделку. Будьте осторожны, чтобы не удалять слишком много металла; сварное месторождение должно оставаться немного выше поверхности основного металла, чтобы обеспечить полную прочность соединения.

Общие проблемы и как их решить

Даже опытные сварщики сталкиваются с дефектами. Пористость (малые газовые карманы) обычно указывает на загрязнение — проверка на наличие утечек газа, натяжного воздуха, нарушающего щит, или грязного основного металла. Расцвет вокруг сварного шва (сахар на нержавеющей, серой саже на алюминии) предполагает недостаточное покрытие газом или неправильный поток газа. Увеличьте поток, добавьте газовую линзу или замедлите скорость перемещения, чтобы позволить газу защитить охлаждающий металл. Вольфрамовые включения (малые белые пятна в сварном швах) происходят, когда электрод касается лужи. Если вы окунёте вольфрам, немедленно остановитесь, измельчите загрязненный кончик и перезапустите.

Прорыв на тонком материале может быть устранен путем снижения амперативности, более быстрого перемещения или использования медной задней панели за суставом для поглощения избыточного тепла. Варпирование сводится к минимуму с помощью последовательности коротких сварных швов и позволяет охлаждать интерпасс. Предгибание деталей немного (камберинг) также может компенсировать ожидаемое искажение.