Spawanie TIG
Sposób pracy-ręczny,
y
ródło ciepła-łuk elektryczny,
Osłona jeziorka-gaz obojętny,
Zakres natężenia prądu-10-300A
Zasada działania-łuk jarzy się między końcem elektrody wolframowej a metalem rodzimym złącza.
Elektroda się nie stapia, ,a spawacz utrzymuje stałą długość łuku. Wartość natężenia prądu jest
nastawiana na z
ródle prądu. Spoiwo zwykle jest dostępne w postaci drutu o długości 1m. Doprowadza
się je w miarę potrzeby do przedniego brzegu jeziorka. Jeziorko jest osłaniane przez gaz obojętny
wypierający powietrze z obszaru łuku. Jako gaz ochronny najczęściej stosowany jest argon.
Charakterystyka metody
Obecnie spawanie TIG jest jednym z podstawowych procesów wytwarzania konstrukcji, zwłaszcza ze
stali wysokostopowych, stali specjalnych, stopów niklu, aluminium, magnezu, tytanu i innych. Spawać
można w szerokim zakresie grubości złączy, od dziesiętnych części mm do nawet kilkuset mm.
Spawanie TIG prowadzone może być prądem stałym lub przemiennym.
Urządzenia do spawania TIG są tanie i łatwe w obsłudze. W procesie spawania łukowego elektrodą
nietopliwą w osłonie gazowej, połączenie spawane uzyskuje się przez stopienie metalu spawanych
przedmiotów i materiału dodatkowego ciepłem łuku elektrycznego jarzącego się pomiędzy nietopliwą
elektrodą i spawanym przedmiotem w osłonie gazu obojętnego lub redukcyjnego. Jest to "najczystszy"
z wszystkich procesów spawania łukowego, porównywany z metalurgicznego punktu widzenia do
mikroodlewania łukowego w osłonach gazowych. Elektroda nietopliwa wykonana jest z wolframu i
zamocowana jest w specjalnym uchwycie palnika, umożliwiającym regulację położenia elektrody i jej
wymianę. Koniec elektrody wystaje poza dyszę gazową od kilku do nawet kilkudziesięciu milimetrów,
w zależności od warunków technologicznych spawania. Powłoka gazu ochronnego, podawana przez
dyszę palnika wokół elektrody nietopliwej, chłodzi elektrodę i chroni ciekły metal spoiny i nagrzaną
strefę spawania łączonych przedmiotów przed dostępem gazów z atmosfery. Jeziorko ciekłego metalu
tworzone jest bez udziału topnika, niema więc wtrąceń niemetalicznych w spoinie i na jej powierzchni,
a stopienie materiału rodzimego i dodatkowego odbywa się bez istotnych zmian w składzie
chemicznym. Równocześnie nie ma rozprysku metalu, typowego dla innych procesów spawania
łukowego, a możliwości podawania z zewnątrz łuku materiału dodatkowego, pozwala na niezależne
sterowanie energią liniową łuku i ilością podawanego do obszaru spawania materiału dodatkowego.
Przepływ prądu w łuku odbywa się w zjonizowanym gazie, a głównymi nośnikami prądu są elektrony
wybite z atomów gazu ochronnego. Zajarzenie łuku odbywa się przez krótkotrwałe zwarcie elektrody
nietopliwej z przedmiotem lub specjalną płytką startową i szybkie jej cofnięcie. Drugim sposobem jest
zastosowanie łuku pomocniczego między elektrodą a spawanym przedmiotem, utworzonego w wyniku
przepływu prądu o małym natężeniu i wysokiej częstotliwości oraz wysokim napięciu.
Parametry spawania
Podstawowymi parametrami spawania TIG sÄ…:
Rodzaj i natężenie prądu,
Napięcie łuku,
Prędkość spawania,
Rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego,
Rodzaj materiału i średnica elektrody nietopliwej,
Średnica (wymiary) materiału dodatkowego.
Spawanie TIG przeprowadzone może być prądem stałym oraz prądem przemiennym.
a) Spawanie prądem stałym -przebiegać może z biegunowością dodatnią lub ujemną. Gdy elektroda
podłączona jest do bieguna dodatniego (biegunowość dodatnia). Aby przenieść natężenie prądu z
biegunowością dodatnią, elektroda musi mieć znacznie większą średnicę niż przy podłączeniu do
bieguna ujemnego. Stosowane jest przy spawaniu w osłonie argonu lub helu prawie wszystkich metali
i stopów z wyjątkiem cienkich blach z aluminium i jego stopów.
b) Spawanie prądem przemiennym -pozwala na wykorzystanie zalety spawania prądem stałym z
biegunowością dodatnią (zjawisko rozpylania powierzchniowej warstwy tlenków) bez specjalnych
ograniczeń prądowych, wymaganych przy spawaniu prądem stałym z biegunowością dodatnią.
Gorsza jest jednak stabilność łuku.
c) Natężenie prądu - decyduje o głębokości wtopienia i szerokości spoiny, ale z drugiej strony
oddziałuje na temperaturę końca elektrody nietopliwej. Wzrost natężenia prądu spawania zwiększa
głębokość wtopienia i umożliwia zwiększenie prędkości spawania. Nadmierne natężenie prądu
powoduje, że koniec elektrody wolframowej ulega nadtopieniu i pojawia się niebezpieczeństwo
powstania wtrąceń metalicznych w spoinie.
d) Napięcie łuku - decyduje w zależności od rodzaju gazu ochronnego o długości łuku oraz o kształcie
spoiny i ściśle zależy od zastosowanego natężenia prądu oraz rodzaju materiału elektrody. Wzrost
napięcia łuku zwiększa szerokość lica spoiny, maleje przy tym głębokość wtopienia i pogarszają się
warunki osłony łuku i ciekłego metalu spoiny. Argon ma niski potencjał jonizacyjny -15,7 V, łuk jarzy
się więc bardzo stabilnie
e) Prędkość spawania - przy stałym natężeniu prądu i napięciu łuku, decyduje o energii liniowej
spawania, a więc ilości wprowadzanego ciepła do obszaru złącza. Przez zmianę prędkości spawania
regulować można nie tylko przemiany strukturalne w złączu, ale wielkość i rozkład naprężeń i
odkształceń spawalniczych. Prędkość spawania wpływa równocześnie na głębokość przetopienia i
szerokość spoiny parametr ten jest również ważny z uwagi na koszt procesu spawania. W przypadku
spawania ręcznego TIG prędkość spawania jest parametrem wynikowym, zależnym od umiejętności
operatora oraz wymaganego kształtu ściegu spoiny, przy danym natężeniu prądu i napięciu łuku.
Podstawowe gazy ochronne
Gazy ochronne do spawania TIG, to gazy obojętne Ar i He lub ich mieszanki z ewentualnym
dodatkiem H2 (tab.2). niekiedy do gazu obojętnego dodawany jest azot, którego zadaniem jest
podwyższenie temperatury łuku i umożliwienie dzięki temu spawania z dużymi prędkościami miedzi i
jej stopów, często bez podgrzania wstępnego. Inne reaktywne gazy ochronne, jak np. CO2, powodują
szybkie zużycie elektrody lub niestabilne jarzenie się łuku. W żadnym wypadku nie należy stosować
dodatku CO2 lub O2 do argonu lub helu, gdyż powoduje to bardzo szybkie zużycie drogiej elektrody
nietopliwej.
a) Własności fizyczne gazów ochronnych. Gaz ochronny ma za zadanie nie tylko osłaniać elektrodę
nietopliwą i obszar spawania przed dostępem atmosfery, ale decyduje również o energii liniowej
spawania(napięcie łuku) ,kształcie spoiny i nawet składzie chemicznym stopiwa.
Podstawowymi własnościami fizycznymi gazów ochronnych, decydującymi o ich wpływie na proces
spawania TIG, sÄ…:
potencjał jonizacji
przewodnictwo cieplne
ciężar właściwy
punkt rosy
dysocjacja i rekombinacja gazu
Rodzaj metalu Rodzaj procesu Rodzaj gazu
Opis podstawowych własności
spawanego spawania ochronnego
Ręczne Ar A
atwe zajarzenie łuku i duża czystość spoiny
Aluminium i stopy
Duże prędkości spawania, możliwość spawania bez podgrzewania
aluminium
Automatyczne He , He+Ar
wstępnego
Grubość złącza poniżej
Ar A
atwość regulacji przetopienia i duża czystość spoiny
1,5mm
Magnez i stopy
magnezu
Grubość złącza powyżej
He Dobre przetopienie, najlepsze wyniki przy spawaniu prądem stałym
1,5mm
A
atwość regulacji kształtu spoiny i zajarzenia łuku, możliwość spawania we
Ręczne Ar
wszystkich pozycjach
Stal węglowa
Automatyczne Ar+He Zwiększone przetopienie i szybkość spawania
Ręczne Ar Ułatwiona regulacja przetopienia cienkich blach
Ar+He Zwiększona głębokość przetopienia i szybkość spawania
Stale Cr-Ni
Unika się podtopień, wymagane jest mniejsze natężenie przepływu niż
Austenityczne
Automatyczne Ar+max 35% H2
czystego Ar
He Największe głębokości przetopienia i energie liniowe spawania
Ar Duża łatwość spawania cienkich blach i ściegów graniowych cienkich rur
Ar+He Zapewnione wyższe energie liniowe spawania
Cu, Ni i ich stopy Ręczne i automatyczne
Możliwość spawania grubych blach z dużymi prędkościami bez
He
podgrzewania wstępnego
Ar Duża czystość spoiny
Tytan i jego stopy Ręczne i automatyczne
He Większa głębokość przetopienia przy spawaniu grubych blach
 Potencjał jonizacji gazu ochronnego decyduje o łatwości zajarzenia łuku,
przewodzeniu prądu przez łuk(oporności łuku) i o napięciu łuku.
Przewodnictwo cieplne gazu ochronnego decyduje o kształcie ściegu spoiny.
Ciężar właściwy gazu decyduje o stopniu ochrony jeziorka spawalniczego.
Punkt rosy gazu ochronnego - określa koncentracje wody w gazie. Im niższy jest
punkt rosy, tym niższa jest zawartość wody, a przez to mniejsze
niebezpieczeństwo tworzenia się pęcherzy gazowych w spoinie.
Elektrody nietopliwe.
Elektrody nietopliwe do spawania TIG sÄ… podstawowym elementem obwodu spawania i od ich cech
eksploatacyjnych zależy w dużym stopniu jakość spawania oraz ekonomiczność procesu. Cechy te to
łatwość zajarzenia łuku i stabilność jarzenia się łuku, trwałość oraz szybkość zużycia elektrody.
Elektrody nietopliwe wytwarzane są z czystego wolframu lub ze stopów wolframu.
Materiał dodatkowy
Materiał dodatkowy do spawania TIG może mieć postać drutu, pałeczki, taśmy lub wkładki stapianej
bezpoÅ›rednio w zÅ‚Ä…czu. Do spawania rÄ™cznego stosowane sÄ… druty lub prÄ™ty proste o Å›rednicy 0,5 ¸
9,5 mm i o długości 500-1000mm. Jako materiały dodatkowe do spawania TIG w większości
przypadków stosowane są materiały o tym samym składzie chemicznym, co spawany materiał. W
niektórych przypadkach konieczne jest zastosowanie materiału dodatkowego o wyraz
nie różnym
składzie chemicznym od spawanego materiału. I tak np. do spawania stali odpornych na korozję typu
9% Ni stosuje siÄ™ stopy niklu; mosiÄ…dze spawa siÄ™ brÄ…zami aluminiowymi, fosforowymi lub
krzemowymi. Zazwyczaj dąży się jednak do tego, aby materiał dodatkowy miał lepsze własności niż
materiał spawany.
UrzÄ…dzenia do spawania TIG
Prostowniki tyrystorowe lub inwersyjne,
Transformatory spawalnicze,
y
ródła zasilania stosowane powszechnie do spawania elektrodami otulonymi są
stosowane do spawania TIG po wyposażeniu stanowiska spawalniczego w
dodatkowe zespoły.(rys 9). Poza składanymi stanowiskami używa się też z
ródeł
zasilania wyposażonych we wszystkie zespoły, spełniające funkcje pomocnicze
montowane we wspólnej obudowie. Takie urządzenia są przeznaczone tylko do
spawania metodÄ… TIG.
Proces spawania metodą TIG jest sterowany za pomocą złożonych układów montowanych w tzw.
przystawce do zasilacza lub razem z zasilaczem w jednej obudowie.
Schemat stanowiska do spawania metodÄ… TIG
y
ródło: www.mechanik.piwko.pl