Аргонная сварка

Аргонная сварка

Аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с подачей присадочной проволоки (ТИГ) наиболее распространенный способ сварки, применяющийся для изготовления сварных конструкций из алюминиевых сплавов ответственного назначения. Основным преимуществом процесса дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа является отсутствие шлаковых включений, возможность работы на малых токах дуги (от 5А), возможность сварки тонких листов, включая фольгу, высокая устойчивость горения дуги во всем диапазоне токов, технологичность процесса. Благодаря этому процесс широко используется при сварке алюминия и его сплавов.
При аппаратурном оснащении процесса наиболее широко в промышленности применяются стандартные аргонодуговые установки с возможностью использования переменного тока. В России такие установки носят общее название УДГУ(251,351,501 и др.) Эти установки построены, как правило, по одному принципу. Сварка ведется на переменном токе, управление — тиристорное, имеется регулировка скорости нарастания и снижения тока, полярности базового тока (регулировка проплавляющей и очищающей способности). Основной проблемой является синхронизация осциллятора и тока дуги, которая заключается в том, чтобы осциллятор генерировал высокочастотные импульсы в момент прохождения тока дуги через 0. Сама по себе эта проблема решается достаточно просто, но возникают технические трудности, связанные с влиянием осциллятора на блок управления тиристорами. Для устранения этого нежелательного эффекта приходится выстраивать несколько каскадов дополнительных L-C фильтров, которые снижают надежность установки в целом. С работой установок типа УДГУ на постоянном токе таких проблем не возникает. Подробно способы сварки на переменном токе будут рассмотрены ниже.
Сварка алюминия на постоянном токе вызывает значительный интерес, однако в настоящее время находится в стадии исследований и лабораторных образцов.
В качестве аргонодуговых горелок используют широкий спектр оборудования. Среди российских горелок наиболее распространены горелки северодвинской фирмы «Агни», горелки завода «Электрик». Среди западных горелок наиболее распространены горелки фирмы «Abicor Binzel» (Германия). Как правило, до токов 250А выпускаются горелки с газовым охлаждением, а свыше 250 А — с водяным.
Выше отмечалось, что возможна сварка на постоянном токе на прямой полярности, но в этом случае требуется использование дорогостоящего высокоэнтальпийного защитного газа - гелия. Это резко удорожает стоимость сварного соединения, но обеспечивает высокое качество. По этому пути пошла немецкая фирма «POLYSOIDE», которая именно при использовании гелия в качестве плазмообразующего газа и прямой полярности производит автоматическую сварку алюминиевых трубных досок. Присадочная проволока по технологии «POLYSOIDE» подается специальным подающим механизмом в зону анодного пятна дуги на поверхности свариваемого изделия. Используется проволока диаметром 1 мм, проволока в процессе сварки является электрически нейтральной. Последний метод в настоящем разделе подробно не рассматривается ввиду отсутствия большого опыта промышленного применения. Разработка «POLYSOIDE» является перспективной, и была представлена на выставке в Эссене в 2001г.
При сварке на обратной полярности требуется замена электрода на медный и использование аргона в качестве защитного газа, т.к. использование вольфрамового анода резко снижает срок его службы. Из зарубежных фирм наиболее активно ведет работы в этом направлении немецкая фирма «Abicor Binzel». На выставке в Эссене в 2001г. был представлен лабораторный вариант горелки для механизированной сварки алюминия и его сплавов на постоянном токе обратной полярности. Горелка представляет собой псевдоплазменную горелку, с заглубленным в медное водоохлаждаемое сопло медным водоохлаждаемым анодом конической формы. Стабилизация анодного пятна дуги на меньшей торцевой поверхности, выполненной в виде сферы, конического анода, обеспечивается за счет напыления газотермического покрытия оксида алюминия на боковую поверхность анода. Максимальный ток этой горелки составляет 150А. Зажигание электрической дуги осуществляется бесконтактным методом. В качестве источника питания используется любая аргонодуговая установка с напряжением холостого хода не менее 90В, крутопадающей ВАХ и имеющая осциллятор. Промышленная партия таких горелок будет подготовлена к производству в первой половине 2002г. Более мощная горелка - в 2003г.
Среди Российских фирм наиболее активно работы по сварке алюминия и его сплавов на постоянном токе обратной полярности совместно ведутся в ЗАО НПФ «ИТС» и ВАТТ МО РФ, г. Санкт-Петербург. Проводится технологическая проработка вопроса свариваемости алюминия и его сплавов на постоянном токе обратной полярности при использовании аргона в качестве плазмообразующего газа. В качестве горелки разработана ручная псевдоплазменная горелка с алюминиевым соплом контактного охлаждения и коническим водоохлаждаемым анодом. Габариты и вес горелки соответствуют средним размерам аргонодуговых водоохлаждаемых горелок. Зажигание дуги может осуществляться контактным (с помощью специального приспособления) или бесконтактным методом. В качестве анода используется медный конический водоохлаждаемый анод. Стабилизация анодного пятна дуги достигается за счет запрессовки в меньшую торцевую поверхность анода вольфрамовой вставки (термическая стабилизация) или выполнения в этой области анода сферического заглубления (газодинамическая стабилизация). Максимальный ток горелки З00А. В качестве источника питания используется ВД-306ДК и блок БУСП-ТИГ.