Справочное руководство по ручной сварке стержневыми электродами EWM - часть 15

 

 

2 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

1

 

2

 

2.1

 

Предисловие 

Сварка  ВИГ  (Рис. 1) – полное  название 

согласно DIN 1910, части 4, дуговая  сварка 
вольфрамовым  электродом  в  среде  инертного 

газа – была  впервые  применена  в  США  и  в 
1936  году  стала  известна  как  аргоно-дуговая 

сварка.  В  Германии  ее  начали  применять 
только  после  Второй  мировой  войны.  В 

англоговорящих 

странах 

этот 

процесс 

называется  сваркой TIG (от  англ. «Tungsten» - 

«вольфрам,  вольфрамовый»).  Сварка  ВИГ  по 
сравнению  с  другими  методами  сварки 

плавлением  отличается  рядом  преимуществ. 
Во-первых,  еe  универсальное  применение. 

Если  металл  вообще  пригоден  к  сварке 
плавлением, то его можно сварить посредством 

данного  процесса.  Во-вторых,  это  очень 
„чистый“  процесс,  который  не  приводит  к 

образованию  брызг  и  отличается  малой 
степенью 

вредности. 

При 

правильном 

применении 

он 

гарантирует 

высококачественное сварное соединение. 
Особым достоинством сварки ВИГ является то, 
что в ней, по сравнению с другими сварочными 

процессами, 

использующими 

плавящийся 

электрод,  разъединяются  внесение  присадки 

для  сварки  и  сила  тока.  Поэтому  сварщик 
может оптимально настроить ток на сварочное 

задание  и  внести  необходимое  количество 
присадки  для  сварки  для  выполнения 

сварочного  задания.  Это  делает  процесс 

особенно  пригодным  для  сварки  корня  шва  и 
при  сварке  в  стесненных  условиях.  Благодаря 

названным  выше  преимуществам  сегодня 
сварка ВИГ эффективно применяется во многих 

отраслях  промышленности  и  ремеслах. 
Разумеется,  при  ручном  применении  такая 

сварка  требует  хорошей  подготовки  и  уменья 
сварщика.  Данная  брошюра  призвана 

разъяснить  особенности  процесса  сварки  ВИГ, 
а  также  возможно  пробудить  к  ней  интерес 

фирм, которые ещe не применяют сварку ВИГ, 
хотя  имеют  дело  со  сварочными  заданиями, 

для  которых  предназначен  данный  метод 
сварки. 

Метод сварки 

Общие сведения 

 

Сварка  ВИГ  относится  к  сваркам  в  защитном 

газе  с  нерасходуемым  электродом  (процесс 
№14). ISO 857-1 даёт  следующее  объяснение 

метода в переводе с англ.: 
«Дуговая  сварка  в  защитном  газе  с 

использованием  нерасходуемого  электрода  из 
чистого  или  легированного  вольфрама,  при 

котором  электрическая  дуга  и  расплав 
защищены оболочкой инертного газа» 
При дуговой сварке вольфрамовым электродом 
в  среде  инертного  газа  (процесс  №141) 

электрическая  дуга  горит  свободно,  при 
плазменной  же  сварке  электрической  дугой 

(процесс  № 15), которая  также  относится  к 
сваркам  в  защитном  газе  с  нерасходуемым 

электродом, дуга сжата, как показано на схеме 
процесса Рис. 2. 

Рис. 1 TRITON 260 DC, Сварка ВИГ, охлаждающий 

змеевик 

Brenner

W-Elektrode

Naht

Schmelzbad

Lichtbogen

Schweißstab

Grundwerkstoff

 

Рис. 2 Принцип сварки ВИГ 

 

 

3 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

2.2

 

2.3

 

Данный  процесс  получил  свое  название  от 

вида 

электрода 

(вольфрамового) 

и 

используемого защитного газа (инертного). При 
правильном применении электрод не плавится 

из-за  высокой  точки  плавления  вольфрама 
(3380°C).  Он  только  носитель  электрической 

дуги. Присадка для сварки вводится вручную в 
форме  присадочных  прутков,  а  при  полностью 

механизированной  сварке  вводится  в  виде 
проволоки  механизмом  подачи.  Защитный  газ 

концентрично  обтекает  электрод,  выходя  из 
сопла защитного газа, и защищает его и металл 

шва от воздействия атмосферы. 

Вид тока 
Как  правило,  для  сварки  ВИГ  применяется 

постоянный  ток.  При  сварке  стали  и  других 
металлов  и  сплавов  на  электроде  находится 

холодный отрицательный полюс, а на изделии 
– 

горячий 

положительный 

полюс. 

Токонагрузочная  способность  и  стойкость 
электрода  при  такой  полярности  значительно 

выше,  чем  при  сварке  на  положительном 
полюсе.  Переменный  ток  применяют  для 

сварки  алюминия  и  его  сплавов,  а  также 
некоторых сортов бронзы, то есть материалов, 

которые  образуют  тугоплавкие  оксиды  или 
очень  вязкие  расплавы  оксидов.  Об  этом 

пойдет  речь  далее.  При  сварке  переменным 
током  токонагрузочная  способность  ниже,  чем 

при 

сварке 

постоянным 

током 

на 

отрицательном полюсе – см. также Таблица 1. 
Также  имеются  различия  в  xарактеристикe 
провара.  Он  лучше  всего  при  сварке 

постоянным  током  на  отрицательном  полюсе. 

При  сварке  переменным  током  провар  из-за 

более тупой формы электрода более плоский и 
широкий,  а  при  сварке  на  положительном 

полюсе 

из-за 

низкой 

токонагрузочной 

способности - наименьший,  
Рис. 3. 

Электроды 
Вольфрамовые электроды из-за высокой точки 
плавления  не  могут  изготавливаться  литьeм. 

Поэтому  они  изготавливаются  методом 
порошковой  металлургии  путeм  спекания  с 

последующим  сжатием  и  упрочнением. 
Стандартные  диаметры  электродов  согласно 

DIN EN 26848 (ISO 6848) составляют 0,5-10 мм. 
Чаще  всего  применяют  электроды  диаметром 

1,6; 2,0; 2,5; 3,2 и 4,0 мм.  Стандартная  длина 
электрода – 50, 75, 150 и 175 мм. Длина также 

зависит от конструкции горелки. 
Наряду  с  электродами  из  чистого  вольфрама 

имеются  такие,  к  которым  перед  спеканием 
добавляется 0,5-4 %  оксида  тория,  циркония, 

лантана  или  церия.  При  применении  чистых 
вольфрамовых  электродов  образуется  очень 

спокойная 

дуга, 

но 

оксидосодержащие 

электроды  имеют  следующее  преимущество. 

При эксплуатации они меньше нагреваются, так 
как работа выхода электронов из заключeнного 

в электродах оксида значительно меньше, чем 
из  чистого  вольфрама.  Зажигаемость  дуги, 

токонагрузочная  способность  и  стойкость 
лучше  у  оксидосодержащих  электродов. 

Таблица 

1 

содержит 

для 

сравнения 

рекомендованные  диапазоны  силы  тока  для 
чистых 

вольфрамовых 

электродов 

и 

электродов  с  примесью  оксидов  на  обоих 
полюсах  постоянного  тока  и  при  переменном 

токе  согласно DIN EN 26848. Благодаря 
примеси  оксида  возрастает  токонагрузочная 

Постоянный ток [A] 

Переменный ток [A] 

Отрицательный 
электрод 

Положительны
й электрод 

 

 

Диаметр

 электрода

 [мм

] 

Чистый

 

вольфрам

 

Вольфрам

 с

 

оксидом

 

Чистый

 

вольфрам

 

Вольфрам

 с

 

оксидом

 

Чистый

 

вольфрам

 

Вольфрам

 с

 

оксидом

 

1,6 40-130 60-150 

10-20 10-20  45-90 

60-125 

2,0 75-180 100-200 

15-25 15-25  65-125 

85-160 

2,5 130-230 170-250 17-30 17-30  80-140 

120-210 

3,2 160-310 225-330 20-35 20-35  150-190 

150-250 

4,0 275-450 350-480 35-50 35-50  180-260 

240-350 

5,0 400-625 500-675 50-70 50-70  240-350 

330-460 

Таблица 1:  Рекомендуемые диапазоны силы тока 

для вольфрамовых электродов согласно 
DIN EN 26848 

a)

b)

c)

 

 

Рис. 3: 

Провар при различных видах тока 
a) постоянный ток (отрицательный 
полюс) 
b) постоянный ток (положительный 
полюс) 
c) переменный ток 

 

 

4 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

2.4

 

способность.  
Ранее  применялись  вольфрамовые  электроды 

с содержанием примерно 2% оксида тория. Но 
их  применение  в  настоящее  время  снижается. 

Торий  является  альфа-излучателем,  поэтому 
содержащие оксид тория электроды испускают 

слабое  радиоактивное  излучение.  Оно  не 
опасно  для  сварщика,  однако  увеличивает 

общyю  лучевую  нагрузкy.  Намного  опаснее, 
когда 

вдыхается 

шлифовальная 

пыль, 

образующаяся  при  затачивании  электрода. 
Поэтому  сегодня  намного  чаще  применяют 

вольфрамовые 

электроды, 

содержащие 

«благоприятный  для  дуговой  сварки»  оксид 

лантана или церия. 
Распознать  электрод  можно  по  условному 

обозначению  и  распознавательной  окраске, 
которые установлены стандартом Таблица2. 

Защитные газы 
Как  следует  из  названия процесса,  для  сварки 
ВИГ, как правило, применяются инертные газы. 

Защитные  газы  нормированы  стандартом DIN 
EN 439. Согласно  данному  стандарту  они 

имеют обозначения l1, l2 и l3. Наиболее часто 
при  сварке  ВИГ  в  качестве  защитного  газа 

применяется  аргон (l1). Степень  его  чистоты 
должна  составлять  минимум 99,95%.  Для 

металлов, 

имеющих 

очень 

хорошую 

теплопроводимость,  таких  как,  алюминий  или 

медь,  также  используется  гелий (l2). При 
использовании гелия в качестве защитного газа 

электрическая  дуга  имеет  более  высокую 
температуру. Но, в первую очередь, происходит 

более 

равномерное 

распределение 

температуры 

между 

ядром 

и 

краем 

электрической  дуги.  Чистый  гелий  редко 

применяется  при  сварке  ВИГ,  за  исключением 
особых  случаев.  Уже  сравнительно  давно 

применяется  смесь  аргона  и  гелия (l3) с 
содержанием гелия 25, 50 или 75%. Благодаря 

этому 

удается 

снизить 

температуру 

предварительного  нагрева,  например,  толстых 

алюминиевых  структур,  для  достижения 
достаточного  провара.  Более  того,  можно 

повысить скорость сварки. 
При сварке ВИГ нержавеющей хромоникелевой 

стали для этой цели применяется смесь аргона 
и  водорода (R1), при  этом  содержание 

водорода  во  избежание  образования  пор 
должно составлять не более 5%. 
Расход 

защитного 

газа 

определяется 

диаметром газового сопла газа и окружающего 

воздушного 

потока. 

Ориентировочным 

значением  для  аргона  может  быть  объемный 

расход 5-10 л/мин. На ветру или сквозняке Рис. 
4  при  определенных  условиях  необходим 

больший  расход.  При  использовании  смеси 
аргона  и  гелия  из-за  низкой  плотности  гелия 

необходим более высокий расход. 

 

Химический состав 

Содержание оксида 

Примеси  Вольфр

ам 

Условные 

обозначе

ния 

% (м/м) 

Вид % 

(м/м) % 

(м/м) 

Распознав
ательная 
окраска 

WP - 

- 

99,8 

зелёная 

WT 4 

от 0,35 до 0,55 

синяя 

WT 10 

от 0,80 до 1,20 

жeлтая 

WT 20 

от 1,70 до 2,20 

красная 

WT 30 

от 2,80 до 3,20 

фиолетов

ая 

WT 40 

от 3,80 до 4,20 

ThO

2

оранжева

я 

WZ 3 

от 0,15 до 0,50 

коричнева

я 

WZ 8 

от 0,70 до 0,90 

ZrO

2

белая 

WL 10 

от 0,90 до 1,20 

LaO

2

чeрная 

WC 20 

от 1,80 до 2,20 

CeO

2

≤

 0,20 

другие 

серая 

Таблица2  Вольфрамовые электроды согласно DIN 

EN 26848 

Рис. 4 Сварка ВИГ поручня 

 

 

5 10.02

 

Арт. №: WM022208_2.doc 

 

3

 

3.1

 

3.2

 

3.3

 

3.4

 

Разделка свариваемых кромок 

Формы кромок 
Наиболее 

важные 

формы 

кромок, 

применяемых  при  сварке  ВИГ,  изображены  на 

Рис. 5. 
Тонкие  листы  можно  соединять  с  одной  или  с 

двух сторон бесскосным стыковым швом. Если 
толщина  листа  настолько  велика,  что 

невозможно  произвести  проплавление  с  обеих 
сторон,  необходимо  скосить  бока  кромок.  Угол 

разделки 

кромок 

соответствующего V-

образного  стыка  в  большинстве  случаев 

равняется 60°, для  алюминия – 70°. Для 
предотвращения  проплавления  край  листа  в 

области  корня  шва  часто  слегка  притупляется. 
При выраженном притуплении речь уже идет не 

о V-образной,  а  об Y-образной  кромке.  Сталь 
можно  сваривать  в  один  слой  только  при 

толщине  до 6 мм.  При  большей  толщине 
необходима многослойная сварка. 
Для 

тонких 

листов 

применяет 

также 

соединение внахлeстку. Совершенно иначе для 

сварки  ВИГ  применяют  соединение  с 
отбортовкой  кромок.  Отогнутые  вверх  края 

листа  расплавляются  под  дугой  без  присадки 
для  сварки  и  в  таким  способом  соединяются. 

При  угловом  соединении  с  одной  или  обеих 
соединяемых сторон снимают фаски. 

Разделка кромок под сварку 
Подготовка  боков  кромок  нелегированной  и 

низколегированной 

стали 

чаще 

всего 

производится  путeм  газовой  резки.  Для 

высоколегированной  стали,  алюминия  и 
металлических 

сплавов 

применяется 

плазменная,  лазерная  или  электронно-лучевая 
резка.  Тонкие  листы  часто  разрезаются  путeм 

механической  резки  (ножницами),  в  то  время 

как кромки более толстых материалов проходят 
eще  и  механическую  обработку  (точение, 

строгание). 

Подкладка 
При  ручной  сварке  сварщик  наблюдает  за 

протеканием  сварки  и  путем  настройки 
правильной 

силы 

тока, 

положения 

электрической дуги в кромке, скорости сварки и 
количества  вносимой  присадки  для  сварки 

получает равномерный валик, наплавленный в 
корне  шва,  даже  при  неодинаковом  зазоре  в 

корне  шва.  В  то  же  время  при  полностью 
механизированной  сварке  необходимо,  чтобы 

соответствовало  всe – от  зазора  в  корне  шва, 
правильно  настроенных  параметров  сварки  до 

количества непрерывно вносимой присадки для 
сварки. 
Поэтому  для  облегчения  заварки  корня  при 
механической  сварке  часто  используется 

подкладка,  см.  Рис. 5.  Такие  подкладки  есть 
практически для всех металлов и сплавов. Они 

изготавливаются  из  меди.  Для  алюминия, 
который  имеет  низкую  точку  плавления - из 

нержавеющей  стали.  Используются  также 
керамические 

подкладки. 

Подкладка 

предотвращает  вытекание  металла  шва  в 
местах  с  более  широким  зазором.  Таким 

образом  металл  задерживается,  и  образуется 
валик, наплавленный в корне шва.  Подкладка 

также  придает  форму  нижней  стороне  корня 
шва. Для этой цели в ней часто предусмотрен 

желобок. 

Формовка 
Под  формовкой  понимают  дополнительную 
подачу  защитного  газа  на  обратную  сторону 

шва,  где  свариваемый  материал  тоже 
находится  в  жидком  состоянии,  но  до  него  не 

доходит  защитный  газ,  подающийся  на 
верхнюю  сторону.  Особенно  при  сварке  ВИГ  с 

еe  относительно  низкой  скоростью  сварки 
обратная  сторона  шва  из-за  окисления  часто 

выглядит  «пережжeнной».  Это  явление 
устраняется  с  помощью  формовочного  газа. 

Холодный 

защитный 

газ 

способствует 

формованию  обратной  стороны  шва.  Отсюда 

он  и  получил  своe  название  «формовочный 
газ». 

Бесскосный стыковой шов 
 
Нахлeсточный шов 
 
T-образный стыковой шов 
 
V-образный стыковой шов 
 
Шов с отбортовкой кромок 
 
Угловой шов 
 
Y-образный стыковой шов с 
подкладкой 

Рис. 5 Наиболее важные формы кромок при сварке 

ВИГ