Co to jest spawanie TIG

Spawanie wolframowe w gazie obojętnym (TIG), znane również jako spawanie łukiem wolframowym w gazie (GTAW), wykorzystuje nietopliwą elektrodę wolframową i obojętny gaz osłonowy. - Spawanie metodą TIG pozwala na łączenie obiektów bez użycia materiału dodatkowego, co pozwala uzyskać czystsze i pozbawione odprysków spoiny.

W procesie spawania TIG łuk powstaje pomiędzy spiczastą elektrodą wolframową a przedmiotem obrabianym w obojętnej atmosferze argonu lub helu. Mały, intensywny łuk wytwarzany przez elektrodę spiczastą jest idealny do spawania wysokiej jakości i precyzji. Ponieważ elektroda nie zużywa się podczas spawania, spawacz TIG nie musi równoważyć ciepła doprowadzonego z łuku, ponieważ metal osadza się na elektrodzie topiącej. Jeżeli wymagane jest spoiwo, należy je dodać oddzielnie do jeziorka spawalniczego.

Źródło zasilania

Spawanie TIG musi być wykonywane przy opadającym źródle prądu stałego – DC lub AC. Źródło zasilania prądem stałym jest niezbędne, aby uniknąć pobierania zbyt wysokiego prądu w przypadku zwarcia elektrody na powierzchni przedmiotu obrabianego. Może się to zdarzyć celowo podczas zajarzania łuku lub przypadkowo podczas spawania. Jeżeli, podobnie jak w przypadku spawania MIG, stosowane jest źródło prądu o płaskiej charakterystyce, jakikolwiek kontakt z powierzchnią przedmiotu obrabianego może spowodować uszkodzenie końcówki elektrody lub stopienie elektrody z powierzchnią przedmiotu obrabianego. W przypadku prądu stałego, ponieważ ciepło łuku jest rozprowadzane w przybliżeniu w jednej trzeciej na katodzie (ujemnej) i w dwóch trzecich na anodzie (dodatniej), elektroda zawsze ma ujemną polaryzację, aby zapobiec przegrzaniu i stopieniu. Jednakże alternatywne podłączenie źródła zasilania z dodatnią biegunowością elektrody prądu stałego ma tę zaletę, że gdy katoda znajduje się na przedmiocie obrabianym, powierzchnia jest oczyszczana z zanieczyszczeń tlenkowych. Z tego powodu prąd AC jest używany podczas spawania materiałów z wytrzymałą warstwą tlenku na powierzchni, takich jak aluminium.

Rozpoczęcie łuku

Łuk spawalniczy można zapoczątkować poprzez zarysowanie powierzchni, tworząc zwarcie. Dopiero po przerwaniu zwarcia płynie główny prąd spawania. Istnieje jednak ryzyko, że elektroda może przykleić się do powierzchni i spowodować wtrącenie wolframu w spoinie. Ryzyko to można zminimalizować stosując technikę „łuku unoszącego”, w której zwarcie powstaje przy bardzo niskim poziomie prądu. Najpopularniejszym sposobem zajarzenia łuku TIG jest użycie HF (wysokiej częstotliwości). HF składa się z iskier o wysokim napięciu o wartości kilku tysięcy woltów, które trwają kilka mikrosekund. Iskry wysokiej częstotliwości powodują przerwanie lub jonizację szczeliny elektroda-przedmiot obrabiany. Po utworzeniu chmury elektronów/jonów ze źródła zasilania może płynąć prąd.

Uwaga: Ponieważ HF generuje wyjątkowo wysoką emisję elektromagnetyczną (EM), spawacze powinni mieć świadomość, że jego użycie może powodować zakłócenia, zwłaszcza w sprzęcie elektronicznym. Ponieważ emisje elektromagnetyczne mogą unosić się w powietrzu, podobnie jak fale radiowe, lub być przesyłane wzdłuż kabli zasilających, należy zachować ostrożność, aby uniknąć zakłóceń w systemach sterowania i przyrządach w pobliżu miejsca spawania.

HF odgrywa również ważną rolę w stabilizacji łuku prądu przemiennego; w przypadku prądu przemiennego polaryzacja elektrody jest odwracana z częstotliwością około 50 razy na sekundę, co powoduje wygaszenie łuku przy każdej zmianie polaryzacji. Aby mieć pewność, że łuk zostanie ponownie zapalony przy każdej zmianie polaryzacji, w szczelinie elektroda/przedmiot obrabiany generowane są iskry HF, które pokrywają się z początkiem każdego półcyklu.

Elektrody

Elektrody do spawania prądem stałym są zwykle wykonane z czystego wolframu z zawartością toru od 1 do 4% w celu poprawy zajarzenia łuku. Alternatywnymi dodatkami są tlenek lantanu i tlenek ceru, które, jak twierdzi się, zapewniają doskonałą wydajność (zajarzenie łuku i mniejsze zużycie elektrody). Ważne jest, aby dobrać odpowiednią średnicę elektrody i kąt końcówki do poziomu prądu spawania. Z reguły im niższy prąd, tym mniejsza średnica elektrody i kąt wierzchołkowy. Podczas spawania prądem zmiennym, ponieważ elektroda będzie pracować w znacznie wyższej temperaturze, stosuje się wolfram z dodatkiem tlenku cyrkonu, aby zmniejszyć erozję elektrody. Należy zauważyć, że ze względu na dużą ilość ciepła wytwarzanego na elektrodzie trudno jest zachować spiczastą końcówkę, a koniec elektrody przyjmuje profil kulisty lub „kulisty”.

Gaz osłonowy

Gaz osłonowy dobierany jest w zależności od spawanego materiału. Poniższe wskazówki mogą pomóc:

Argon + 2 do 5% H2 - dodatek wodoru do argonu spowoduje nieznaczne zwiększenie zawartości gazu, co pomoże w wykonaniu spoin o czystszym wyglądzie, bez utleniania powierzchni. Ponieważ łuk jest cieplejszy i bardziej zwężony, pozwala na wyższe prędkości spawania. Wady obejmują ryzyko pękania wodorowego w stalach węglowych i porowatość metalu spoiny w stopach aluminium.

Hel i mieszaniny hel/argon – dodanie helu do argonu spowoduje podniesienie temperatury łuku. Sprzyja to większym prędkościom spawania i głębszej penetracji spoiny. Wadami stosowania helu lub mieszaniny helu i argonu są wysoki koszt gazu i trudność w zajarzeniu łuku.

Aplikacje

Spawanie TIG jest stosowane we wszystkich sektorach przemysłu, ale szczególnie nadaje się do spawania wysokiej jakości. Podczas spawania ręcznego stosunkowo mały łuk jest idealny do cienkich blach lub kontrolowanego wtopienia (w grani spoin rur). Ponieważ szybkość stapiania może być dość mała (przy użyciu oddzielnego pręta wypełniającego), w przypadku grubszych materiałów i warstw wypełniających w grubościennych spoinach rur preferowane mogą być metody MMA lub MIG.

Spawanie TIG jest również szeroko stosowane w systemach zmechanizowanych, zarówno samoczynnie, jak i przy użyciu drutu dodatkowego. Jednakże dostępnych jest kilka „gotowych” systemów do spawania orbitalnego rur stosowanych w produkcji zakładów chemicznych lub kotłów. Systemy nie wymagają umiejętności manipulacyjnych, ale operator musi być dobrze przeszkolony. Ponieważ spawacz ma mniejszą kontrolę nad zachowaniem łuku i jeziorka spawalniczego, należy zwrócić szczególną uwagę na przygotowanie krawędzi (wykonanie maszynowe, a nie ręczne), dopasowanie złącza i kontrolę parametrów spawania.