Ни один производственный процесс не может сегодня обойтись без сварочных работ. С помощью сварки соединяют детали, изготовленные из разных материалов. Различают три вида сварки: термическая, механическая и термомеханическая. К термической относится и аргонная сварка, так как процесс соединения металлов происходит из-за теплоты, выделяющейся электрической дугой.
Как правило, аргоновая сварка даёт высокое качество сварного шва, в котором практически отсутствует пористость и который представляет собой одно целое с готовым изделием. Аргонная сварка позволяет значительно увеличить срок службы полученного изделия. Следует отметить, что аргоновая сварка – единственная, которой поддаются многие виды металлов. Она позволяет соединять цветные металлы и легированные стали. Сварка нержавейки легко происходит под защитой аргона, который приручает и капризный алюминий.
В общем виде аргонно дуговая сварка представляет собой дуговую сварку, производимую в среде аргона, который, как известно, является инертным газом. За счёт того, что аргон на 38% тяжелее воздуха, он вытесняет атмосферные газы из сварочной ванны, поэтому электрод и свариваемый металл защищены от окисления и азотирования. Одновременно, аргон не вступает в химическую реакцию с другими газами и материалами, находящимися в области дуги и сварочной ванны.
Аргоно-дуговая сварка может быть автоматической (когда горелка и присад двигаются механизмом) и ручной (когда присадочная проволока и горелка в руках сварщика). Учитывая, что в силу того, что неплавящийся вольфрамовый электрод сложно создаёт дугу и то, что касание им изделия приводит к его оплавлению и загрязнению, для зажигания дуги используют специальное устройство – «осциллятор».
Это устройство для возникновения дуги генерирует и подает на электрод импульсы высокого напряжения с высокой частотой. Импульсы ионизируют воздух и обеспечивают зажигание дуги после подачи тока. Если аргонодуговая сварка осуществляется на переменном токе, то после поджога дуги, осциллятор переходит в режим стабилизации и посылает импульсы на электрод в момент смены полярности, с целью обеспечения устойчивости дуги.
Необходимо отметить, что сварка аргонная дуговая при постоянном токе имеет свои особенности. Так, при сварке на катоде и аноде выделяется разное количество тепла – 30 и 70% соответственно, что позволяет максимально прогревать изделие и минимально разогревать электрод. Все марки стали, цветные металлы и титан, сваривают прямым током. Алюминий является исключением, так как для него больше подходит переменный ток, отлично разрушающий оксидную плёнку.
Сварка аргонно дуговая отличается тем, что для улучшения качества шва применяют добавление кислорода, но не более 3-5%. Это позволяет лучше защищать свариваемый металл от загрязнений. Инертный газ не защищает сварочную ванну от влаги и грязи, которые могут находиться на кромках свариваемого металла или присадочного прутка. Наличие кислорода обеспечивает выгорание вредных примесей, остатки которых всплывают на поверхность шва, и предотвращает пористость.
Как правило, сварка дуговая аргонная применяется при соединении цветных металлов и легированных сталей. При сварке высоколегированных сталей в инертном газе обеспечивается минимальный угар легирующих элементов. Для этого также применяется присадочная проволока того же состава, что и металл изделия. Режим сварочного процесса легированных сталей различных толщин подбирают опытным путём.
При небольших толщинах изделий сварка аргоном может производиться без присадочной проволоки. Данный способ гарантирует высокое качество и формирование сварочного шва, обеспечивает необходимую глубину провара металла, что важно при соединении тонкого материала при доступе с одной стороны изделия.
Этот метод сварки широко распространен при соединении неповоротных стыков металлических труб. Специально для этого были изготовлены разные конструкции сварочных аппаратов. Сварка дуговая аргонная такими автоматами называется орбитальной, так как производится по кругу. Сварка вольфрамовым неплавящимся электродом – главный способ сплавления алюминиевых и титановых сплавов. Сварка нержавейки и алюминия производится плавящимся электродом, но объёмы её незначительны.
Аргонная дуговая сварка низколегированных и низкоуглеродистых сталей применяется редко, так считается недешевой, а эти марки свариваются хорошо и в обычном режиме (в среде углекислого газа и под флюсом). Этот способ используется лишь, когда требуется исключительно высокое качество сварного шва. Добавление к аргону 10-20% углекислого газа способствует уменьшению пористости и улучшению формирования шва.
Сварка аргоном может осуществляться во всех положениях. При сваривании в потолочном, вертикальном и горизонтальном положении обычно используется присадочная проволока диаметром 1,2 миллиметра, а при сварке в автоматическом и полуавтоматическом режиме в горизонтальном положении – электродная проволока от 1,2 до 3 миллиметров.
Из недостатков аргонной сварки можно отметить лишь невысокую производительность ручного режима и невозможность автоматического режима для разнонаправленных швов.