Technika spawania TIG (z ang. Tungsten Inert Gas) to powszechnie stosowana metoda ceniona m.in. ze względu na wysoką precyzję. Korzysta się z niej najczęściej podczas wysokojakościowego spawania stopów aluminium oraz stali nierdzewnej, kwasoodpornej i stopów tytanu. Sprawdza się również w przypadku wielu innych metali, co oznacza, że jest dość wszechstronna.
Charakterystyczne dla tej metody jest to, że spoina po spawaniu nie wymaga czasochłonnej obróbki mechanicznej, jak to bywa w przypadku innych metod, dlatego wybór metody spawania TIG-iem będzie zasadny wszędzie tam, gdzie wymagana jest wysoka jakość i estetyka spoiny. Do zalet metody należy też zaliczyć możliwość spawania cienkich blach (nawet o grubości 0,5 mm). Ponadto oferuje ona łatwą kontrolę nad jeziorkiem spawalniczym, ilością ciepła i materiału dodatkowego. Dzięki temu nauka spawania TIG-iem nie zajmuje wiele czasu, a uzyskanie satysfakcjonujących rezultatów nie wymaga dużego doświadczenia, mimo iż jakość spoiny jest uzależniona od umiejętności spawacza.
W skład stanowiska do spawania metodą TIG wchodzi:
-
Źródło prądu stałego lub przemiennego wraz z układem sterowania. Popularne nazwy to: spawarka, spawarka TIG, prostownik spawalniczy, inwertor spawalniczy.
-
Wielofunkcyjny przewód z uchwytem TIG doprowadzający prąd spawania do elektrody, gaz osłonowy, sterowanie oraz opcjonalnie układ chłodzenia,
-
Przewód masowy z zaciskiem łączący spawany przedmiot ze źródłem prądu,
-
Źródło gazu osłonowego - butla z gazem,
-
Opcjonalnie - układ wodnego chłodzenia uchwytu - chłodnica cieczy.
Jak spawać metodą TIG - podstawowe informacje
Łuk elektryczny zostaje zainicjowany albo poprzez potarcie elektrodą wolframową w materiał spawany albo bezdotykowo dzięki działaniu układu jonizatora. W spawaniu TIG uchwyt spawalniczy jest pchany jedną ręką, podczas gdy druga podaje materiał dodatkowy w postaci pręta. Ręczne podawanie spoiwa ma charakter przerywany i wymaga pewnej wprawy. Po wstępnym nagrzaniu materiału nieruchomym uchwytem spawacz dosuwa pręt w jeziorko a następnie odsuwa pręt i przesuwa łuk w kierunku spawania.
Podstawowe parametry procesu spawania metodą TIG
Przed przystąpieniem do spawania należy dobrać podstawowe parametry spawania opisane niżej.
-
Rodzaj i biegunowość prądu spawania - proces spawania metodą TIG może odbywać się prądem stałym (TIG-DC) lub prądem przemiennym (TIG-AC). Przy spawaniu prądem stałym ilość ciepła na biegunie dodatnim stanowi około 70% całkowitego ciepła wydzielanego w łuku. Z tego względu aby uniknąć nadmiernego rozgrzewania się uchwytu i wydłużyć żywotność elektrody wolframowej przy spawaniu prądem stałym stosuje się biegunowość ujemną na elektrodzie.
Spawanie prądem stałym z biegunowością ujemną na elektrodzie nie nadaje się do łączenia aluminium i magnezu oraz ich stopów - używany jest wówczas prąd przemienny.
Obecnie w metodzie TIG-DC szeroko stosuje się jednokierunkowy prąd pulsujący z możliwością regulacji jego parametrów, dzięki czemu mamy wpływ na kształt spoiny i możliwość spawania cienkich blach. Natomiast w metodzie TIG-AC w miejsce prądu przemiennego sinusoidalnego 50Hz stosowany jest prąd przemienny prostokątny, dający większą stabilność i kontrolę nad procesem spawania. -
Natężenie prądu spawania - jest parametrem bezpośrednio regulowanym w spawarce. Wartość natężenia prądu spawania dobierana jest w zależności od rodzaju i grubości spawanego materiału, średnicy i rodzaju elektrody nietopliwej, biegunowości prądu, rodzaju gazu osłonowego i pozycji spawania.
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.
Orientacyjny prąd spawania w zależności od średnicy elektrody i grubości materiału:
Prąd spawania
[A]Średnica elektrody
[mm]Grubość materiału
[mm]spawanie stali
10÷50 0,5 0,5÷1,0 20÷80 1,0 1,0÷1,5 50÷160 1,6 1,5÷3,0 110÷250 2,4 3,0÷5,5 200÷350 3,2 5,5÷8,0 spawanie aluminium
20÷75 1,0 0,5÷1,0 25÷110 1,6 1,0÷2,0 60÷160 2,4 2,0÷3,0 110÷225 3,2 3,0÷5,0 160÷310 4,0 5,0÷8,0 240÷370 4,8 8,0÷10,0
Rodzaj i średnica elektrody nietopliwej - podstawowym materiałem elektrod jest wolfram, który to pierwiastek ma najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich metali układu okresowego - 3380 stopni Celsjusza. Dzięki temu elektroda nie ulega stopieniu. Jednak w celu zwiększenia trwałości elektrod, łatwości zajarzenia łuku i zwiększenia stabilności jarzenia się łuku stosuje się dodatki: toru, cyrkonu, ceru.
Najczęściej dostępne są poniższe rodzaje elektrod wolframowych:
- WP - czysty wolfram; oznaczenie ZIELONE. Cechy: gładka, kulista powierzchnia elektrody, problemy z zajarzeniem przy stosowaniu prądu stałego, mała obciążalność prądowa.
- WT20 - wolfram z dodatkiem tlenku toru, oznaczenie CZERWONE. Cechy: wysoka trwałość i łatwość w użytkowaniu. Obecność toru poprawia zajarzenie łuku oraz jego stabilność, a także minimalizuje zanieczyszczenie spoiny wolframem. Odpowiednia do spawania stali węglowych oraz pokrewnych.
- WC20 - wolfram z dodatkiem tlenku ceru; oznaczenie SZARE. Cechy: nadaje się do zastosowania do wszystkich materiałów, bardzo dobre właściwości zajarzenia.
- WL15 - wolfram z dodatkiem tlenku lantanu, oznaczenie ZŁOTE. Cechy: duża uniwersalność, wysoka stabilność łuku w wysokim zakresie prądowym, przeznaczona do wysokojakościowego spawania (AC/DC) stali niestopowych oraz wysokostopowych, jak również stopów aluminium, tytanu, niklu, miedzi i stopów magnezu.
- WL20 - wolfram z dodatkiem tlenku lantanu; oznaczenie NIEBIESKIE. Cechy: dłuższy okres eksploatacji niż elektrody wolframowo-torowe lub z wolframu i tlenku ceru, gorsze właściwości zajarzenia.
- WX3 - wolfram z dodatkiem tlenku lantanu oraz ceru, oznaczenie PURPUROWE. Cechy: bardzo dobre zajarzenie w zakresie niskiego prądu oraz powtórne zajarzenie. Wysoka trwałość oraz stabilność łuku w porównaniu do elektrody złotej i szarej. Przeznaczona do spawania stali niskostopowej oraz wysokostopowej, a także aluminium, tytanu, niklu, miedzi i stopów magnezu.
- WS2 - wolfram z dodatkiem tlenków metali ziem rzadkich; oznaczenie TURKUSOWE. Cechy: nadają się do spawania wszystkich metali, bardzo dobre właściwości zajarzenia, dłuższe okresy eksploatacji niż elektrody WT lub WC.
Zobacz: elektrody do uchwytów TIG
-
Rodzaj i natężenie przepływu gazu osłonowego - najczęściej stosowanym gazem osłonowym jest argon lub mieszanka argon-hel, rzadziej sam hel, który podnosi energię cieplną łuku i szybkość spawania, ale pogarsza stabilność łuku. Zaleca się użycie argonu o wysokiej czystości - często na poziomie 99,995% lub wyższym. Dzięki temu uzyskuje się stabilniejszy łuk, lepszą ochronę przed oksydacją i wyższą jakość spoiny.
Natężenie przepływu gazu jest związane z jego rodzajem i natężeniem prądu. W typowych warunkach natężenie przepływu argonu wynosi 8÷16 litrów/min. -
Prędkość spawania - to szybkość przemieszczania końca elektrody z jarzącym się łukiem. Prędkość zależy od wielu czynników i prawidłowy jej dobór zależy od umiejętności spawacza. Prędkość spawania wpływa na głębokość przetopienia i szerokość spoiny. Zwykle mieści się w zakresie 0,1÷0,3 m/min.
-
Rodzaj i wymiary materiału dodatkowego (spoiwa) - spoiwo do spawania TIG może mieć postać drutu, pałeczki, taśmy lub wkładki stapianej bezpośrednio w złączu. Do spawania ręcznego stosowane są druty lub pręty proste o średnicy 0,5÷8,0 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 innym składzie chemicznym niż spawany materiał, np. do spawania stali odpornych na korozję typu 9% Ni stosuje się stopy niklu; mosiądze spawa się brązami aluminiowymi, fosforowymi lub krzemowymi. Zazwyczaj dąży się jednak do tego, aby materiał dodatkowy miał lepsze własności niż materiał spawany.
W metodzie TIG nie zawsze wymagane jest podawanie spoiwa - możliwe jest spajanie materiału tylko za pomocą stopienia samych krawędzi spawanych przedmiotów.
Zobacz: pręty TIG -
Pochylenie elektrody i spoiwa - pochylenie elektrody i dodatkowego spoiwa w stosunku do wykonywanego złącza zależy m.in. od rodzaju złącza i spoiny oraz pozycji spawania.
Wskazówki technologiczne
Spawanie TIG wymaga szczególnie dokładnego oczyszczenia brzegów spawanych przedmiotów z wszelkich zanieczyszczeń, jak tlenki, rdza, zgorzelina, smary, farby itd. Stosuje się w tym celu czyszczenie mechaniczne, chemiczne i fizyczne. Spawanie TIG prowadzone może być we wszystkich pozycjach, ręcznie, półautomatycznie lub automatycznie. Spawane brzegi przedmiotów muszą być dokładnie przygotowane, tak aby nie ulegały odkształceniu w czasie spawania, zmieniając przez to np. odstęp i kąt ukosowania rowka spawalniczego. Stosuje się w tym celu sczepianie spoinami sczepnymi o długości 10÷30mm i odstępie 10÷60mm, w zależności od sztywności (grubości) spawanych przedmiotów, lub mocowanie w specjalnych przyrządach z podkładkami formującymi grań. W celu uniknięcia odkształcenia kątowego złącza, występującego często przy spawaniu cienkich blach, należy zastosować wstępne odkształcenie brzegów blach pod takim kątem, by naprężenia spawalnicze sprawiły, że złącze po spawaniu jest płaskie.
Nauka spawania TIG-iem
Spawanie TIG w osłonie gazów to specyficzny proces, który wymaga praktyki. Na szczęście spawarki TIG w podstawowym zakresie nie są trudne do opanowania. Zapoznanie się z techniką nie zajmuje wiele czasu, a satysfakcjonujące rezultaty można uzyskać już po krótkich ćwiczeniach, jednak aby zajmować się spawaniem TIG profesjonalnie należy posiadać sporą praktykę i duże umiejętności. Nauka spawania TIG-iem z doświadczonym instruktorem to najlepsze rozwiązanie dla osób, które chcą szybko przyswoić tę technikę. Należy jednak pamiętać, że stosowane schematy różnią się w zależności od rodzaju spawanych materiałów.
