Использование высокой температуры дуги при проведении сварки является широко применяемой во многих сферах технологией соединения металлических конструкций. Однако применять ее можно не для всех сплавов, т. к. многие из них при разогреве до высоких температур и расплавлении на открытом воздухе окисляются и теряют свои технологические свойства. Поэтому для них применяется особая сварка аргоном, при которой, кроме нагревания с помощью электрической дуги, для защиты металла используется нейтральный газ аргон.
Особенности аргонодуговой технологии
Как и сварочная дуговая, технология сварки в среде аргона основана на расплавлении области соединения металлов с помощью электрической дуги. Она может проводиться с помощью расплавляющихся и неплавящихся электродов.
Неплавящимися электродами обычно служат изделия из вольфрама, т. к. он отличается своей тугоплавкостью и выдерживает температуру металлического расплава. Официальное обозначение сварки неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде нейтрального газа —TIG.
В этом случае зону соединения металлов заполняют присадочным материалом. Для этого используют металлическую проволоку, изготовленную из сплава, легированного теми же элементами, что и свариваемый металл. Главное правило при ее выборе — не ухудшить свойства основного металла шва. Поэтому важно:
Процентное содержание легирующих элементов в присадочной проволоке не должно быть меньше, чем в соединяемых металлических деталях.
Диаметр проволоки подбирают в соответствии с параметрами сварного шва и толщиной изделия.
При использовании плавящихся электродов в качестве их материала применяется проволока или пруток, которые также по требованиям к химическому составу должны соответствовать основному металлу изделий и при расплавлении не должны ухудшать его свойства.
Аргонодуговая сварка с поддувом может проводиться тремя способами:
- в полном автоматическом режиме;
- в режиме автоматической подачи проволоки;
- в ручном режиме проведения процесса.
При автоматическом режиме весь сварочный процесс полностью автоматизирован: и управление движением электрода, и подачу присадочной проволоки осуществляет автомат.
При полуавтоматическом режиме сварочным аппаратом управляет человек, а подача присадочной проволоки регулируется автоматически.
В ручном режиме весь сварочный процесс проводится сварщиком.
Нейтральный газ в сварочной зоне выполняет две функции. Он служит защитной средой от агрессивного действия компонентов воздуха и регулирует прохождение импульса тока через ионизацию дугой.
При аргонодуговой сварке эти функции обеспечивает газ аргон. Он предотвращает расплавленный металл сварного шва от взаимодействия с компонентами воздуха, т. к. значительно тяжелей воздуха (на 38%) и поэтому выдавливает его из сварной зоны, заполняя рабочее пространство и надежно изолируя расплав от контакта с атмосферной средой.
Для каких целей применяется защитная среда? Дело в том, что при достижении высоких температур многие высоколегированные стали и сплавы цветных металлов легко вступают в реакцию с кислородом и азотом, присутствующих в составе воздуха, образуя соединения, которые вредят их прочности и лишают устойчивости к коррозии. Аргон — нейтральный газ, он не реагирует на компоненты разогретых металлических сплавов, поэтому служит своеобразной завесой, препятствующей контакту разогретого металла с воздухом, предотвращая его взаимодействию с агрессивными газами воздуха.
Иногда, особенно при ванной сварке, для исключения образования пористости сварного металла к аргону добавляется небольшой объем кислорода (3-5%). Он берет на себя роль чистильщика жидкого расплава, взаимодействуя с его поверхностными вредными включениями, которые в дальнейшем выгорают или всплывают на поверхность расплава в виде шлаков.
Кроме того, инертный газ имеет повышенную склонность к ионизации, а это влияет на характер прохождения направленных электронов сварной дуги к поверхности металла, а, следовательно, и параметры силы сварного тока.
TIG сварка — как избежать проблем
Преимущество TIG сварки заключается в значительно большем диапазоне свариваемых металлов и сплавов — нержавеющие, никелевые сплавы (монель, инконель и др.), титан, алюминий, алюминиевые и магниевые сплавы, медь, бронза и даже золото. Существует возможность соединять разнородные металлы, например медь с латунью и нержавеющую сталь с низкоуглеродистой сталью толщиной от десятых долей до десятков миллиметров.
Лезвия, сваренные вместе при помощи TIG сварки
TIG сварка — чистый процесс
Для качественной сварки свариваемое изделие должно быть очищено от грязи, окалины, краски, масла и прочих загрязнений. Для сварки используется присадочный металл, который также нуждается в предварительной очистке. Сварку необходимо производить в чистых кожаных перчатках. Чистота процесса вовсе не преувеличена, особенно это касается алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов, которые подвержены воздействию загрязняющих веществ сильнее черных металлов.
Попытки TIG сварки алюминия по неподготовленной поверхности
Справедливым будет отметить тот факт, что грамотная подготовка и обработка материала занимает куда больше времени, нежели сама сварка.
Пример качественной TIG сварки
Опишем вкратце изготовление кастомного выхлопа из нержавеющей стали и частые ошибки, которые нам доводилось встречать:
Выбор материала
С материалом для основного трубопровода все более-менее ясно — жаростойкая нержавеющая сталь марки 304, 321 и другие в зависимости от предназначения и возможностей. Поставщики труб всем известны и придумать здесь что-либо сложно. Однако, когда дело доходит до фланцев, у многих мастеров включается режим экономии. Клиенту сообщается, что все будет выполнено из нержавеющей стали из расчета, что с магнитом под машиной никто проверять не будет. В результате, фланцы вырезаются из черного металла, сводя весь смысл использования трубопровода из нержавейки на нет, т.к через какое-то время фланец и сварное соединение снова заржавеют и потребуют очередного ремонта.
Фланцевое соединение из черного металла
Hint: При приемке выхлопной системы, попросите у мастера магнит и пройдитесь по всей длине трубопровода. Нержавеющая сталь не магнитится, либо магнитится очень слабо (304-ой марки).
Гофра
Следующее узкое место, на котором многие мастерские предпочитают экономить по причине элементарной недоступности позиций на месте, а частенько и просто от незнания.
Существует два основных типа гофр — Interlock и Inner Braided.
Inner Braided — 3 слоя, сверху оплетка, затем гофрированный слой и внутри снова оплетка. Чаще всего выполнены из черного металла и на рынке представлены как универсальные.
Inner Braided из черного металла
Гофра из черного металла имеет тот же ряд недостатков, что и фланцы:
Проржавевшая гофра
Inner Braided из нержавеющей стали. Материал подобран верно, но ошиблись с типом гофры
Interlock — 4 слоя (усиленная). От Inner Braided отличается наличием внутри дополнительного слоя похожего на слой колец соединенных между собой.
Interlock из нержавеющей стали
Hint: При выборе компонентов для своей выхлопной системы, а особенно для машин, оборудованных турбокомпрессором, не скупитесь на хорошую гофру. Interlock из нержавеющей стали обойдется Вам в 2-3 раза дороже, однако это стоит того, чтобы не попасть на те «сюрпризы», которые может преподнести Inner Braided.
Поддув
Данный пункт, а вернее его отсутствие — любимый у многих мастерских. Проверить, был ли выполнен поддув корневища шва или обмазка флюсом при сварке, можно лишь находясь рядом со сварщиком, либо демонтировав всю выхлопную систему с целью инспекции, ведь внешняя (видимая) часть шва при сварке с поддувом и без может быть одинаково прекрасна, но вот внутри все не так радужно. Пресловутое желание сделать быстрее и дешевле заставляет играть не по правилам, в результате чего сильно страдает качество сварных соединений, не говоря уже о снижении эффективности выхлопной системы.
Сварка нержавеющей трубы без поддува
В своих работах мы всегда осуществляем поддув, либо обмазку специальным флюсом при сварке трубопроводов и любых емкостей для достижения наивысшего качества соединений и их долговечности:
Сварка нержавеющей трубы с поддувом
Основное преимущество сварки выхлопной системы с поддувом заключается в лучшей газодинамике. Поток выхлопных газов не имеет лишних сопротивлений в виде пористого шлака от сварки на своем пути, в результате отсутствуют завихрения, снижающие эффективность всей системы. Структура сварного шва при поддуве становится однородной и имеет лучшие прочностные характеристики, а значит и беспроблемную эксплуатацию.
Hint: При согласовании сварочных работ, задайте мастеру вопрос «в лоб» на тему чем будет обеспечена защита шва внутри трубопровода. Вариантов ответа может быть три: а) аргон, либо другой инертный газ б) специальная обмазка в) какая «защита»?
В конце-концов, окончательный выбор принимаете Вы, но не забывайте, что и результат может быть совершенно разный:
Что-то явно пошло не так
