Сварка тонкого металла TIG: полуавтоматическая и газовая
Чем дальше, тем больше транспортных средств, технического оборудования и сооружений производится с применением тонкого металла. Это автомобили, катера, профильные трубы, обшивка стен и многое другое. А поскольку ни одна поверхность не застрахована от механических повреждений, то распространенным видом ремонта становится сварка тонкого металла.
Виды
Все виды сварки делятся на три больших категории:
- термическая,
- термомеханическая,
- механическая;
Первая производится за счет плавления с использованием тепловой энергии, при второй кроме тепловой энергии присутствует давление, в третьем случае – давление и механическая энергия.
Термическая сварка бывает нескольких видов, в зависимости от источника тепла – электрическая дуга, газовый факел, плазменная струя, лазерный луч и т.д. Для тонкого металла чаше всего применяется сварка электродуговая, реже газовая.
Электродуговая в свою очередь тоже бывает нескольких видов: неплавящимся электродом (неметаллический стержень или тугоплавкий металл) или плавящимся электродом; с использованием постоянного или переменного тока; открытая дуга (на воздухе), под флюсом (с использованием защитного вещества), в инертном газе. Для тонких листов применяется ручная аргонодуговая сварка вольфрамовым (неплавящимся) электродом TIG (аббревиатура tungsten inert gas – вольфрам/инертный газ). Ее основные недостатки: во-первых, зависимость от электрической сети, во-вторых, чтобы избежать прожогов металла сварщику требуется владеть оборудованием в совершенстве.
Несколько проще для исполнения сварка по технологии MIG/MAG, полуавтоматическая плавящимся электродом (проволокой), но и она требует овладения навыками. Достоинства TIG: компактность оборудования, узкая зона термического воздействия и, как следствие, более аккуратные швы. То же можно сказать и о полуавтоматической. Принципиальный недостаток полуавтоматов: они дороже, чем оборудование для TIG.
Газовая сварка (как правило, ацетилено-кислородная) существенно проще дается новичкам и может проводиться вдали от источников электроэнергии. Ее недостатки: необходимость постоянно заполнять баллоны; большая площадь термического воздействия (из-за чего поверхность подвергается деформациям); вокруг места работы не должно быть ничего воспламеняющегося во избежание пожара. Ацетилен дороже электроэнергии, а значит, работа получается более дорогостоящей.
Принцип работы
Электродуговая сварка называется так потому, что источником тепла в этом процессе является электрическая дуга. Она возникает между двумя электродами, одним из которых является электрод сварочного аппарата, а вторым – поверхность обрабатываемых листов. Вследствие термического воздействия листы частично плавятся, образуется т.н. сварочная ванна (каверна, заполненная жидким металлом). От воздействия атмосферного кислорода зону обработки защищает слой инертного газа – аргона, который подается из аппарата наружу через специальное газовое сопло.
В газовом сварочном оборудовании источником тепловой энергии является газовый факел. Он образуется из-за возгорания ацетилена при его соединении с атмосферным кислородом. В результате обрабатываемая поверхность плавится и возникает сварочная ванна.
Оборудование
Инвертор – сварочный аппарат. Включает в себя трансформатор, который понижает сетевое напряжение до требуемой величины и гасит его перепады. Это самый популярный тип оборудования, так как экономичен в плане расхода энергии и обеспечивает ровную подачу тока, благодаря чему достигается хорошее качество сварочного шва. Сварка инвертором бывает нескольких видов. Технология TIG включает в себя TIG AC/DC (работу с переменным током) и TIG-DC (с постоянным током).
Аппарат комплектуется электродами. Для тонких листов (до 3 мм) применяются электроды диаметром 0,5 – 2,5 мм при подаче тока от 10 до 90 ампер. При толщине листов 3 мм возможен диаметр электрода 3-4 мм и ток 140 – 180 соответственно. В случае несоблюдения этих параметров прожоги неизбежны.
Полуавтомат состоит из источника тока, механизма подачи проволоки, горелки, системы управления. Полуавтоматическая сварка, так же как и TIG, осуществляется в среде инертных газов, подающихся через специальное сопло. Варить полуавтоматом проще, чем инвертором. В некоторых моделях есть возможность сварки электродом. Существуют универсальные инверторные полуавтоматы, которые с равным успехом работают в полуавтоматическом режиме, ручном, TIG.
Газовое оборудование состоит из ацетиленового генератора, водяного затвора (который, по сути, предохранитель от взрыва), баллонов (для хранения и транспортировки газа), редуктора (для понижения давления в баллоне до рабочего), шлангов и собственно горелки.
Подготовка поверхности
Перед началом сварочных работ необходимо очистить поверхность листов от всего лишнего: убрать грязь, ржавчину, краску, окалину, грунт, смазки, антикоррозионное покрытие и т.д. Во-первых, это все не проводит электрический ток. Во-вторых, под воздействием высокой температуры из некоторых веществ могут выделяться газы, что приведет к разбрызгиванию жидкого металла. Из-за тех же самых газов шов станет пористым, т.е. некрасивым и ненадежным. В состав авто-консервантов входят растворители, которые будут гореть, выделять ядовитые испарения и так далее.
Счистить грязь можно щеткой с металлической щетиной. Также имеет смысл предварительно разогреть кромки листов газовой горелкой и обровнять. Это особенно актуально, если вы собираетесь варить встык.
Предварительная работа
До начала работы методом TIG желательно оттестировать аппарат на кусочках металла, аналогичного тому, который предстоит варить. Так можно проверить, является ли выбранная сила тока оптимальной. Если ток слишком большой, тестовый кусочек про плавится насквозь. Как минимум, просядет, а с изнанки появится капля. Если ток недостаточный, то провара не будет. В обоих случаях силу тока надо менять, уменьшать или увеличивать. После того, как достигнете оптимума, можно приступать к работе.
Если предполагается, что шов будет внахлест, сначала нужно соединить листы друг с другом небольшими швами, т.н. прихватками. Цель этой процедуры – зафиксировать крепление листов между собой, чтобы их взаимное расположение не изменялось, и исключить зазор. При маленькой длине шва размер прихваток не более 0,5 см, а расстояние между соседними 5-10 см. Если шов планируется длинный, то размер прихваток будет 2-3 см, а интервал от 30 до 50 сантиметров. Можно для той же цели использовать крепление саморезами, зажимами, болтами и т.д. Такой вид фиксации нужно использовать также, если вы собираетесь варить встык. Иначе между деталями образуется зазор, и вы рискуете прожечь его еще больше.
Некоторые специалисты считают, что швы внахлест лучше газом не варить, т.к. для этого потребуется нагрев металла до слишком высокой температуры, что приведет к большей деформации.
Если сварка электродуговая, делать прихватки нужно короткими касаниями, 1-3 секунды, не дольше. Отдергивать электрод и быстро возвращать обратно, пока поверхность не остыла. Иначе получится прожог.
Как варить электродом
Длинный шов надо выполнять кусочками, перемещая электрод на холодный участок: верх, низ, середина, опять верх. Чем короче длина «стежка», тем меньше будет деформация листов.
При варке встык имеет смысл подложить под шов дополнительную прокладку. Варить по технологии TIG листы тоньше 1 мм без такой прокладки можно только хорошим инвертором, импортными электродами и при наличии навыка сварочных работ. Если есть возможность подложку не удалять, лучше использовать в этом качестве узкую (до 1,5 см) полосу того же самого металла. Приварить ее к шву. Ко всему прочему она устранит зазор, если он все-таки есть.
Если такой возможности нет, то желательно подложить толстый кусок меди. Медь будет отводить жар, и вероятность прожога снизится.
По окончании работы подложку нужно будет убрать. Если медной прокладки не нашлось, можно в этом качестве использовать стальную, а после сварки осторожно удалить ее с помощью углошлифовальной машинки.
Как варить газом
Пламя газовой горелки делится на три области: ядро, восстановительную зону и факел. Ядро имеет четкие границы, по форме близко к цилиндру. Диаметр равен диаметру мундштука горелки, а длина зависит от скорости истечения газовой смеси. За ядром расположена средняя зона, т.н. восстановительная, зона высоких температур. Называется восстановительной, так как содержит окись водорода и углерода, которые способствуют раскислению металла в сварочной ванне, т.е. связывает кислород. Благодаря этому швы получаются ровные, без пор и вздутий. В процессе работы важно следить, чтобы пламя касалось металла именно этой зоной.
Газовая сварка бывает правая и левая. При левой мундштук горелки ведут справа налево, присадочную проволоку (если она используется) продвигают впереди пламени, а само пламя направляют на холодный участок, где обработки еще не было. Сварка тонкого металла, как правило, левая. Мундштук нужно вести плавной волнистой линией. При толщине листов менее 1 мм с отбортовкой кромок присадочная проволока не требуется. Мощность пламени должна устанавливаться из расчета от 100 до 130 кубических дециметра ацетилена в час на толщину металла 1 мм.
Меры безопасности
Сварочные работы включают ряд специфических факторов, опасных для здоровья и жизни.
- 1. При работе с электричеством существует вероятность поражения током;
- 2. При работе с газом — взрывоопасность генераторов ацетилена и баллонов с газом;
- 3. Ожоги кожи и глаз излучением дуги и брызгами металла;
- 4. Вредные выделения – газы, пары;
- 5. Пожарная опасность.
В связи с этим предусмотрены следующие правила безопасности:
- 1. Заземление электрического оборудования, обеспечение изоляции;
- 2. Регулярное обследование электрического оборудования на предмет исправности и герметичности;
- 3. Проверка герметичности газовых баллонов, исправности водяного затвора и редуктора;
- 4. Использование средств индивидуальной защиты: каска, очки, рукавицы, защитный щиток, респиратор;
- 5. Отсутствие поблизости воспламеняющихся объектов и материалов. То, что невозможно убрать, должно быть изолировано негорючими защитными материалами.
