Зварювання тиг – візитна картка XXI століття

Без зварювання тиг не обійтися при виготовленні звичайного дитячого велосипеда, ні при створенні космічного апарату. Завдяки цій технології вдається створювати надійні з'єднання сталевих виробів із титаном, алюмінієм, магнієм та їх сплавами. Аргоно-дугове зварювання з тиг-технології використовується по всіх галузях промислового виробництва, а в даний час її без проблем застосовують і в домашніх умовах.

Базові принципи та термінологія тиг-зварювання

Тиг зварювання можна вважати гібридом електродугового та газового способів з'єднання металів, оскільки використовуються електрострум, що подається на вольфрамовий електрод, для створення дуги та спосіб ведення робіт, аналогічний газозварювальної технології. Електродуга створює термічний вплив на кромки металів, що з'єднуються, іонізований аргон бере участь у плавленні матеріалів. Крім того, аргон забезпечує захист шва від проникнення домішок із повітря, що позитивно позначається на міцності шовного матеріалу.

Цей вид зварювання реалізується шляхом застосування тугоплавких вольфрамових електродів з одночасною подачею в робочу зону газу для блокування доступу кисню. При використанні як захисний газ аргону сама технологія отримала назву аргонної або аргоно-дугової тиг зварювання. Шов утворюється двояким способом:

За рахунок розплавлених кромок металів, що зварюються при термовпливі дуги;
Від додаткового застосування дроту присадки.

Рисунок 1 – умовна схема тиг зварювання

Вищеописаний процес тиг зварювання в "гостівській термінології" називається "Ручне дугове зварювання в інертному газі вольфрамовим електродом". У практиці та описах методик тиг зварювання часто використовуютьсяміжнародні позначення:

TIG – від англ. Tungsten Inert Gas, використовуючи назву вольфраму англійською (tungsten – вольфрам). Звідси і назва тиг-технології;
WIG – тут обіграно назву вольфраму німецькою мовою (wolfram – вольфрам) та німецьку назву процесу Wolfram-Inertgasschweiβen, прийняті в Німеччині;
TIG-DC – для методики тиг-зварювання на постійному струмі;
TIG-AC – тиг-зварювання на змінному струмі.

Опис техпроцесу створення нероз'ємного з'єднання способом тиг зварювання

Як зазначалося вище, електроди для тиг зварювання виготовлені з чистого вольфраму, допускається використання активованого вольфраму. Конструктивно (див. малюнок 1) тугоплавкий електрод (поз. 5) розміщується в аргоновому пальнику зварювального апарату. Після включення подачі інертного газу аргону із сопла пальника (поз. 4) запускається, як при звичайному електрозварюванні, подача струму для утворення дуги. Від тепла зварювальної дуги (поз. 1) починає плавитися основний метал, утворюється зварювальна ванна (поз. 6), заповнена розплавленим металом. У міру просування електрода розплав, що залишився, починає остигати, кристалізується, тим самим формуючи зварювальний шов (поз. 7). З сопла (поз. 4) подається аргон, що створює газовий захист (поз. 2) робочої зони від впливу навколишніх газів.

Зварний струм для різних тиг систем складає 150-500 ампер. Він залежить від розмірів електродів, що передбачаються до застосування. Для аргонового зварювання використовують змінний та постійний струми. Наприклад:

Для зварювання сталевих деталей вибирається апаратура постійного струму (DC);
Для зварювання алюмінієвих деталей краще апарат, що видає додатково і змінний зварювальний струм (AC/DC).

Переваги танедоліки тиг зварювання

Тиг зварювання вигідно відрізняється від інших зварювальних технологій, з основних переваг можна назвати:

Можливість зварювання титану, нержавіючої сталі, алюмінію, магнію та інших «незручних» для створення нероз'ємних з'єднань металів та сплавів;
Можливість нанесення наплавлення, що дозволяє проводити реставраційно-відновлювальні роботи для зношених деталей;
Висока якість сформованого шва та відсутність потреби у його очищенні від шлаку;
Відсутність іскор, що дозволяє застосовувати тиг зварювання у житловому приміщенні;
Легкість спостереження за процесом та можливість внесення коригувань у його виконання;
Локальне нагрівання робочої зони, що виключає ризик деформування елементів конструкції найтонших розмірів та складної форми;
Можливість точного підтримання ступеня проплавлення, що є дуже актуальним при зварюванні тонких деталей з одностороннім доступом до поверхні.

У числі головних недоліків вважаються:

Необхідність спеціального навчання зварювальників, що дещо ускладнює виконання тиг зварювання своїми руками для технічно непідготовлених майстрів, наприклад, при зварюванні кузовних елементів автомобілів;
Відсутність у деяких моделей апаратури можливості працювати в обох струмових режимах (постійного та змінного струмів), що накладає обмеження на технічні можливості апаратури, що застосовується.

Технічне обладнання для тиг зварювання

На малюнку 2 показано уніфіковане технічне обладнання, мінімально необхідне реалізації тиг-технологии.

До нього відносяться (див. рисунок 2) Зварювальний апарат. Зварювальним апаратом на малюнку умовно позначено джерелопостійного чи змінного струму. Ним може бути стандартний трансформатор для ручного електрозварювання чи інвертор. Можливості зварювальника повинні дозволяти роботу системи на струмі АС або DC. Ідеальний варіант – наявність універсальної модифікації апарату.
Осцилятор, що перетворює струм для підпалювання зварювальної дуги, оскільки безпосередній торкання електродом робочої поверхні для підпалювання не рекомендується через забруднення та окислення електрода.
Балон з інертним газом аргоном у комплекті з манометром, редуктором та шлангом.
Зварювальний пальник

Спеціальні пальники для тиг зварювання виконують відразу кілька функцій:

Закріплення вольфрамового електрода у тримачі пальника;
Подачу на електрод робочої напруги;
Подання аргону до робочої зони горіння.

Пальник підключається до зварювального апарату та балона з аргоном.

Електроди вольфрамові
Присадочний матеріал.

Мікрозварювання під мікроскопом

Технічні можливості аргонного зварювання вольфрамовим електродом просто вражають. При використанні мініатюрних електродів виконується мікро тиг зварювання деталей товщиною долі міліметра. Контроль операцій здійснюється під спеціальним мікроскопом, пов'язаним з модулем зварювального апарату. Глибина проникнення не перевищує 1 мм при розмірі зварних швів від 0,2 мм до 4,0 мм. Додаткову ефективність зварювального процесу надає можливість оператора утримувати при зварюванні деталі пальцями, не ризикуючи обпектися, оскільки енергія мікрозварювання гранично локалізована.

Заточення вольфрамових електродів

Навіть тверді електроди вольфрамові з часом деформуються.

Заточення електродів впливає на параметри зварногошва тиг зварювання. Для зварювання постійним струмом застосовують конусоподібне заточування, при змінному струмі - з округлим кінчиком.

Ці технічні «дрібниці», які здаються незначними, здатні негативно вплинути на весь зварювальний процес. Ніяка надсучасна зварювальна тиг-апаратура не видасть якісних результатів, якщо елементарно не підготувати електроди до роботи.