Продавець МАГАЗИН МЕГАСВАРКА розвиває свій бізнес на Prom.ua 13 років.
Знак PRO означає, що продавець користується одним з платних пакетів послуг Prom.ua з розширеними функціональними можливостями.
Порівняти можливості діючих пакетів
Bigl.ua — приведет к покупке
Кошик
608 відгуків

Загальна концепція зварювання TIG.

Загальна концепція зварювання TIG.

http://mosi.com.ua

Алюміній має таке велике хімічне спорідненість до кисню, що механічне очищення поверхні основного матеріалу перед зварюванням діє протягом нетривалого часу, після чого на поверхні дуже скоро знову утворюється оксидна плівка. Руйнування оксидної плівки представляється досить складним завданням, що вимагає великих вкладень енергії. Оскільки зруйнувати плівку нагрівом електричним струмом складно через її поганий електропровідності, можна вдатися до руйнування плівки методом катодного розпилення. Це обумовлює необхідність застосування зварювання на змінному струмі.

Зварювання методом TIG – найбільш поширений спосіб зварювання, що застосовується для виготовлення зварних конструкцій з алюмінієвих сплавів відповідального призначення. Основною перевагою процесу дугового зварювання вольфрамовим електродом в середовищі захисного газу є відсутність шлакових включень, можливість роботи на малих струмах дуги (від 5 А), можливість зварювання тонких листів, висока стійкість горіння дуги у всьому діапазоні струмів, технологічність процесу.
При зварюванні TIG дуга горить між неплавким вольфрамовим електродом і зварюваним виробом. При цьому відсутня перенесення розплавленого металу через дуговий проміжок, що полегшує умови горіння дуги і обумовлює її високу стабільність, виключає розбризкування розплавленого металу, скорочує втрати на випаровування і покращує якість зварного шва за рахунок обмеження взаємодії розплавленого металу з газами стовпа дуги.
Зварювання TIG на змінному струмі відкривається можливість зруйнувати і усунути оксидний шар за допомогою носіїв заряду в електричній дузі. Для цього підходять тільки іони, оскільки електрони з-за своєї малої маси не володіють достатньою для такого процесу кінетичної енергією.

рис.7

На рис1. показаний потік носіїв заряду в електричній дузі. Коли негативний полюс знаходиться на електроді, електрони переміщаються від електрода до виробу, а залишкові іони – від виробу до електрода. При такій полярності очищаючий ефект неможливий. При зворотній полярності більш важкі іони повертаються на поверхню виробу. При цьому за рахунок своєї високої кінетичної енергії вони можуть зруйнувати і усунути оксидний шар на поверхні виробу.

Якби зварювання виконувалася на гарячому позитивному полюсі, то у електрода була б дуже низька токонесущей здатність. Тому даний варіант зварювання TIG застосуємо тільки для зварювання дуже тонких алюмінієвих конструкцій (з товщиною стінки до 2,5 мм). Змінний струм пропонує компромісне рішення. Коли на електроді знаходиться позитивна полуволна, виникає очищаючий ефект. Наступна за нею негативна полуволна знову охолоджує електрод. Тому можна говорити про очищає і охолоджуючої полуволнах. Токонесущей здатність при зварюванні змінним струмом менше, ніж при зварюванні постійним струмом на негативному полюсі, але вона значно вище, ніж при зварюванні на позитивному полюсі.

рис8

В даний час також застосовують варіант зварювання TIG на негативному полюсі, при якому використовується захисний газ з високим вмістом гелію (наприклад, 90% He / 10% Ar). При зварюванні на негативному полюсі, як вже було описано, оксидна плівка на поверхні не руйнується. Однак вона розплавляється при високій температурі потужної гелієвої дуги. Тому вона лише трохи пошкоджується. Зварювання TIG постійним струмом на негативному полюсі в середовищі гелію завдяки кращого провару застосовується, в першу чергу, при ремонтних сварках литих деталей з алюмінієво-кремнієвих сплавів.
Джерела живлення для зварювання TIG
Харчування дуги здійснюється змінним струмом від джерел з падаючими зовнішніми характеристиками. Існує справедлива думка, що зварювання TIG необхідно проводити на штыковых або крутопадаючих зовнішніх вольт-амперних характеристиках. Це обумовлено тим, що в зазначеному випадку мінімальний пусковий кидок струму, що різко покращує властивості зварного з'єднання. Змінний струм дуги при зварюванні алюмінію забезпечує руйнування окисної плівки. Для підвищення стабільності горіння електричної дуги та ефективного руйнування окисної плівки, крім падаючої зовнішньої характеристики джерела і постійної роботи осцилятора використовують додаткову індуктивність (дросель) в ланцюзі дуги (забезпечує додаткову ЕРС самоіндукції і не дозволяє згаснути електричної дуги). Осцилятори виконують дві функції – безконтактне запалювання електричної дуги і стабілізацію зварювального струму в момент проходження через нуль спеціальними стабілізаторами, синхронізованими зі зварювальним струмом та включеними, як правило, паралельно електричній дузі. Останні пристрої зазвичай поєднують з осциляторами. Електрична дуга горить між виробом і неплавким вольфрамовим електродом. Для підвищення стабільності горіння електричної дуги рекомендується ретельно заточувати кінець вольфрамового електрода. Симетричність струму забезпечує рівну проплавляющую і очищувальну здатність електричної дуги. Це найпростіший і розповсюджений спосіб зварювання TIG.
У порівнянні зі зварюванням TIG симетричним струмом, зварювання алюмінієвих сплавів асиметричним змінним струмом розширює технологічні можливості за рахунок регулювання параметрів струму прямої та зворотної полярності. Як правило, регулювання асиметричності здійснюється в межах 30% від амплітудного значення параметра. Переважання складової струму прямої полярності приводить до збільшення глибини проплавлення і швидкості зварювання, а також до підвищення стійкості вольфрамового електрода. Переважання струму зворотної полярності покращує очищення металу, що зварюється від окисної плівки і покращує якість формування шва. Вибір правильного режиму зварювання в цьому випадку є завданням технолога.
У ряді випадків доцільно використовувати зварювання TIG імпульсною дугою. Подача імпульсів здійснюється, як правило, з частотою до 50 або понад 100 Гц і ці імпульси накладаються на базову напругу на дузі. Імпульси мають гострокутну або прямокутну форму і служать для поліпшення формування зварного шва (при частоті проходження 1-50 Гц) і для поліпшення видалення окисної плівки (при частоті проходження понад 100 Гц). Найбільш часто такі імпульси застосовуються при зварюванні тонколистового металу.
Генератори імпульсів струму є основним блоком джерела живлення для імпульсної зварки. Вони включають в себе регулятори наростання/спаду струму та здійснюють цикл зварювання, показаний на Рис. 10. При такій схемі циклу зварювання регулюються всі складові циклу – ІІ, ІП, tН, tі, tП, tК. Найбільш важливою складовою є tК; при плавному спаді струму в кінці зварювання відбувається рівномірна і якісна заварка кратера шва, що дозволяє завершувати зварювання на самому виробі, не вдаючись до трудомісткої технології установки вивідних пластин. Цей же генератор управляє і відкриттям електромагнітного газового клапана і дозволяє здійснювати попередній (до запалювання дуги) і наступний (після гасіння дуги) обдув захисним газом. При попередньому охолодженні захисний газ витісняє атмосферне повітря із зони зварювання, а наступний обдув газом дозволяє завершити кристалізації й охолодження металу шва протягом 3-5 сек після закінчення зварювання. Схема відкриття газового клапана наведена на Рис. 11. При цьому tпр і tпосл також можна регулювати.
Найкращими зварювальними властивостями володіють інверторні джерела живлення, основним елементом яких є напівпровідниковий інвертор – пристрій для перетворення постійної напруги в змінну високочастотне. Інверторні схеми будуються на быстодействующих тиристорах чи транзисторах. По суті, в зварювальному ланцюзі тече змінний струм високої частоти (кілька десятків кГц, а іноді й МГц). Несуча частота зварювального струму обумовлює високі зварювальні властивості інверторних випрямлячів. Інвертори AC/DC, використовувані при TIG зварювання алюмінієвих сплавів, мають додатковий блок – вторинний інвертор, який здійснює додаткове інвертування зварювального струму.
Оскільки частота струму безпосередньо пов'язана з масою магнітопроводів і потрібним перетином проводів котушок, маса трансформаторів і дроселів в інверторних випрямлячах дуже невелика (приблизно в 10 разів менше, ніж маса трансформаторів і дроселів, розрахованих на струм частотою 50 Гц) і складає 0,1 ÷ 0,3 кг на 1 А зварювального струму і 4 ÷ 8 кг на 1 кВт споживаної потужності. Інверторні випрямлячі дуже економічні в експлуатації; так як вони не споживають реактивної потужності, їх коефіцієнт потужності cosφ близький до одиниці, а ККД не нижче 0,7, а іноді досягає 0,9.

рис9, рис10, рис 11

рис12, рис13

Для достатнього очищаючого ефекту зовсім не потрібно цілої позитивної напівхвилі, достатньо 20 – 30%. Саме це використовується в сучасних джерелах струму для TIG зварювання. Вони виробляють штучний змінний струм з хвилями прямокутної форми; за рахунок швидкого перемикання силових елементів (тиристорів або транзисторів) на електрод поперемінно перемикається позитивний і негативний полюс джерела постійного струму. При цьому баланс відносини обох півхвиль може змінюватися, наприклад, від 20% позитивного напівперіоду/80% негативного напівперіоду до 80% позитивного напівперіоду /20% негативного напівперіоду (Рис. 14). Проплавляющая здатність дуги при цьому залишається на прийнятному рівні.

рис14

Менша фаза позитивного полюса забезпечує більш високу токонесущую здатність електрода, а при однаковій установці струму – велику стійкість. У таких так званих «прямокутних джерелах» може часто змінюватися і частота штучного змінного струму, наприклад, від 50 до 300 Гц. Підвищення частоти сприяє збереженню електрода. Прямокутний штучний змінний струм володіє і іншими перевагами. Оскільки струм при зміні полярності має дуже круту характеристику, час запізнювання дуги при проходженні через нуль значно коротший, ніж при синусоїдальної форми струму. Тому відбувається більш надійне запалювання, навіть без використання пристосування для запалювання, а електрична дуга в цілому стабільніше. При цьому повторні запалювання дуги супроводжуються сильним гудінням.

Інші статті

Наскільки вам зручно на сайті?

Розповісти Feedback form banner