Аргонодуговая сварка. 
Технология конструкционных материалов. 
Сварочное производство

Основным защитным газом является аргон. Аргонодуговую сварку используют для соединения любых металлов и сплавов.

Сварку можно производить неплавящимся или плавящимся электродом.

Сварку неплавящимся электродом выполняют при соединении заготовок толщиной 0,8…6 мм. При толщине заготовок до 3 мм возможна сварка без применения присадочного металла (с расплавлением только материала заготовок). В случае необходимости получения выпуклого шва или при толщине заготовок более 3 мм используют присадочный пруток или присадочную проволоку. Нсплавящисся электроды изготавливают из вольфрамовых стержней, имеющих температуру плавления 3 370°С, с добавлением I …3% оксидов тория, лантана и иттрия. Наличие оксидов повышает эмиссионную способность и стойкость электрода.

Электроды выпускают диаметром 0,2… 12 мм. Присадочный пруток или проволоку подбирают по их соответствию химическому составу металла свариваемых заготовок. Диаметр присадочной проволоки или прутка должен составлять 0,5…0,7 диаметра электрода.

Листовые заготовки толщиной 0,2… 1,5 мм соединяют автоматической сваркой в импульсном режиме. Между электродом и заготовками постоянно горит маломощная (дежурная) дуга, которая обеспечивает ионизацию сварочного промежутка. На дежурную дугу накладывают мощные импульсы дуги заданной частоты и длительности. Импульсный режим позволяет точно дозировать поступление тепловой энергии и снизить допустимую минимальную толщину свариваемого металла.

Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности. Силу сварочного тока выбирают по известной зависимости, описываемой формулой (2.2). Дуга горит стабильно при напряжении 10… 15 В и минимальной силе тока 10 А, что при непрерывном горении дуги обеспечивает возможность соединения заготовок толщиной более 0,8 мм.

При осуществлении сварки на токе обратной полярности возрастает напряжение дуги и снижается стабильность ее горения. Однако дуга обратной полярности позволяет очищать свариваемые поверхности заготовок от оксидных пленок (при сварке алюминиевых и магниевых сплавов). Это явление, получившее название катодного распыления, связано с тем, что поверхности заготовок бомбардируются тяжелыми положительными ионами аргона, которые механически разрушают пленки.

Совместить стабильность дуги (прямая полярность) с катодным распылением (обратная полярность) позволяет применение переменного тока. Однако асимметрия электрических свойств дуги (при прямой полярности ее электропроводность больше, чем при обратной) приводит к появлению постоянной составляющей тока прямой полярности. Дуга горит нестабильно, ухудшается ее очищающая способность, и нарушается непрерывность процесса формирования шва. Поэтому для питания дуги переменным током используют специальные источники, включающие в себя стабилизатор горения дуги, который подает дополнительное напряжение в сварочную цепь в полупериод обратной полярности. Иногда применяют преобразователи, изменяющие полупериоды переменного тока по фазе и амплитуде.

Сварка плавящимся электродом служит для соединения заготовок толщиной 3 мм и более при ручной или автоматической подаче горелки. Плотность тока должна составлять не менее 100А/мм². При ее меньших значениях происходит крупнокапельный перенос металла с электрода в сварочную ванну, приводящий к пористости сварного шва и сильному разбрызгиванию расплавленного металла.

При высокой плотности тока под влиянием сил электромагнитного взаимодействия происходит струйный перенос металла, что обеспечивает глубокое проплавление заготовок и формирование плотного сварного шва с ровной поверхностью. При этом используют сварочную проволоку небольшого диаметра (0,6… 3 мм), которую подают с высокой скоростью. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности, так как электрические свойства дуги определяются наличием ионизированных атомов металла электрода в столбе дуги и дуга такой полярности горит стабильно.

Для снижения критической плотности сварочного тока применяют смесь аргона с 5% кислорода. Последний уменьшает поверхностное натяжение капель расплавленного металла и обеспечивает переход к струйному переносу металла при меньшей плотности тока.