+7 (495) 963-96-25

+7 (495) 964-16-58

Когда не горит дуга– горят ваши деньги

личный кабинет

корзина 0 товаров

Сварка алюминия. Часть 5ая - TIG

31.03.2015

При сварке алюминия методом TIG, как правило, используется переменный ток. Однако в особых случаях возможно также применение постоянного тока. Немецкий союз моторо- и турбиностроителей (MTU) напротив уже много лет назад запатентовал применение сварочного процесса на постоянном токе, который, между прочим, подходит для сварки конструкций моторных блоков, и их ремонта, а также других алюминиевых компонентов больших толщин.

tig1.png

Также указанный метод сварки может применяться и для нижеуказанных изделий.

tig2.png

Границы применения способа сварки алюминия находятся для толщин материала не менее 5 мм. Между тем около 20 предприятий используют этот способ для указанных толщин, среди которых находятся известные авто- и моторостроительные предприятия.

Сварка алюминия методом TIG током различной полярности.

Окисная плёнка алюминия и поры делают сварку алюминия и его сплавов естественно проблематичной. Чтобы предотвратить порообразование, поверхность должна быть всегда чистой и очищенной от окисной плёнки. От электрической дуги требуется способность к очищению поверхности от окисного слоя. Это нужно также принимать во внимание и при сварке. Очищающаяся способность электрической дуги при сварке методом TIG должна быть достаточной, если электрод подсоединён к плюсу,  – такая полярность называется обратной. Очищающая способность приводит к тому, что ионы газа на высокой скорости встречаются с поверхностью изделия и при этом разрушается окисная плёнка. Т.к. всё же 70% тепла дуги остаётся на электроде, то глубина проплавления остаётся незначительной и электрод нагревается. В стандарте SFA-EN 26848 – Нормы  «Вольфрамовые электроды для сварки в инертных газах, плазменной резки и сварки» диапазон сварочного тока для вольфрамового электрода с диаметром 3,2 мм рекомендуется в пределах 220 …350 А (DC+). На прямой полярности большая часть тепловой энергии электрической дуги направляется на изделие. В этом случае провар получается больше, а вольфрамовый электрод имеет более высокую стойкость. Область предельно допустимой нагрузки по току для вольфрамового электрода диаметром 3,2 мм лежит в пределах 160 … 350 А (DC -).

Всё же температуры электрической дуги не достаточно, чтобы удалить окисную плёнку, температура плавления которой выше 2000ْ С.  При сварке на переменном токе полярность на электроде меняется соответственно частоте. Благодаря этому достигается желаемый очищающий эффект и провар, без того, чтобы разрушился вольфрамовый электрод. Область переменного тока для вольфрамового электрода диаметром 3,2 мм лежит в пределах 150 … 250 А. Источники питания MasterTigAC/DCпроизводства фирмы Kemppiпозволяют менять баланс тока, т.е. соотношение между положительным и отрицательным частями сварочного цикла можно свободно регулировать.

Сварка алюминия на прямой полярности нормально происходит при использовании защитного газа гелий.

Перечисленные выше обстоятельства делают сварку методом TIG на постоянном токе чрезвычайно трудной. На прямой полярности, когда электрод подвергается нагрузке, существует, например, что при сварке в чистом аргоне отсутствует разрушающее воздействие на окисную плёнку. Кроме того электрическая дуга имеет склонность к изменению её длины.

Использование гелия в качестве защитного газа меняет ситуацию. В MTU-методе применяется специальный газ с соотношением смеси 90% гелия и 10% аргона. Высокое содержание гелия обеспечивает чрезвычайно высокую температуру электрической дуги, при которой окисной слой частично испаряется, а частично разрушается. Давление электрической дуги и перемешивание расплава растворяет и освобождает сварной шов от остатков окисной плёнки. Высокая температура электрической дуги делает предварительный подогрев изделий излишним.

На рисунке представлено сравнение формы провара  на переменном и постоянном токе. Сварочный ток равен 210 А. При увеличении содержания гелия в смеси защитного газа повышается температура электрической дуги. И провар, смотри рис. (а), в основном материале соответственно возрастает. Твёрдость изделия, например из материала G-AlSiMg-T6, исходя из теплового влияния на сварной шов определяется тестом на твёрдость. Если сваривается алюминий на постоянном токе прямой полярности, то твёрдость сварного шва соответствует твёрдости основного металла.

При сварке на переменном токе твёрдость уменьшается из-за большего теплового воздействия. Общее тепловое воздействие в этом случае больше.

Изменение формы провара в зависимости от рода сварочного тока.

tig3.png

Постоянный ток (DC)                                                     Постоянный ток (AC)           

Изменение твёрдости основного материала G-AlSiMg вследствие возрастании теплового влияния при сварке на постоянном и переменном токе.

Ось ординат – твёрдость сварного шва (HV)

tig4.png

Ось абсцисс – расстояние от свариваемой поверхности (мм)

При сварке на постоянном токе стабилизированная дуга в большинстве случаев имеет длину 0,5 … 1,0 мм. Однако эти требования в производственных условиях даже для опытных сварщиков практически невыполнимы. Для MTU- Метода допустимы существенно больше колебания области дугового промежутка: 0,5 … 8,0 мм. Так как в качестве защитного газа используется гелиевая смесь, которая благодаря этому легко ионизируется, а также имеет лучшую токопроводимость. Это создаёт хорошие условия для работы, среди которых расстояние электрода от поверхности изделия и соответственно длина электрической дуги может изменяться  без вреда для самой дуги. Благодаря этому также возможна ручная сварка в мастерских, а также при монтаже.

Преимущества и недостатки сварки алюминия методом TIG на постоянном токе.

Преимущества:

+ хорошее качество сварного шва во всех пространственных положениях;

+ минимальные деформации;

+ незначительное тепловое воздействие на изделие;

+ хороший провар;

+ не требуется предварительный подогрев для толстостенных изделий;

+ высокая скорость сварки;

+ альтернатива для случаев, когда сварка методом MIG невозможна;

Недостатки:

- специальный защитный газ, только специализированный поставщик;

- дорогой защитный газ на основе гелия; 

- ручная сварка возможна только на толстом материале;

- меньшая производительность по сравнению со сваркой методом MIG;

- условия сварки методом TIG на переменном токе более комфортны.

Назад к списку новостей