Tipărire

Sudarea cu electrod nefuzibil în mediu de gaz inert  (WIG/TIG)

 

 

1. Scurtă descriere

 

Sudarea cu electrod nefuzibil în mediu de gaz inert, este un procedeu de sudare cu arc electric care foloseşte un electrod nefuzibil din wolfram(tungsten) pentru formarea îmbinării sudate. Zona îmbinării sudate este protejată de un gaz inert (de obicei argonul); în unele cazuri se foloseşte şi material de adaos.

Procedeul WIG/TIG este adesea folosit pentru sudarea oţelurilor inoxidabile şi a materialelor uşoare precum aluminiu, magneziu şi aliaje ale cuprului; procedeul este mai complex şi dificil de manevrat, şi mai lent comparativ cu alte procedee de sudare; însă îmbinarea sudată rezultată este mai rezistentă şi de o mai bună calitate.

 

2. Operare1_360px-GTAW

 

Sudarea manuală WIG/TIG este adeseori considerată ca fiind cel mai dificil procedeu de sudare utilizat în industrie. Deoarece sudorul trebuie să menţină o lungime mică a arcului electric, este necesara o atenţie sporită şi o bună îndemânare pentru a preveni contactul dintre electrod şi piesele de sudat. Sper deosebire de celelalte procedee WIG/TIG necesita ca operatorul sa folosească ambele mâini, deoarece majoritatea aplicaţiilor necesita ca sudorul sa aducă cu o mână material de adaos în baia de metal topit iar cu cealaltă mână să manevreze pistoletul; totuşi, la realizarea îmbinării dintre două materiale subţiri nu este necesara folosirea de material de adaos.

Pentru a aprinde arcul electric este nevoie de un generator de înaltă frecvenţă care sa creeze o cale a curentului de sudare prin gazul de protecţie, permiţând arcului sa se aprindă când distanţa dintre electrod şi piesa de sudat este de aproape 1,5 - 3mm. O altă metoda de aprindere a arcului electric se poate face prin metoda „touch arc” sau „lift arc” însă prin aceasta metoda se pot contamina atât electrodul cât şi sudura. Odată aprins arcul electric sudorul mişcă pistoletul circular pentru a forma baia de metal topit, mărimea acesteia depinzând de mărimea electrodului şi de densitatea de curent. În timp ce menţine constantă lungimea arcului, sudorul înclina pistoletul până la aproximativ 10-15° faţă de verticală. Materialul de adaos este introdus manual în baia de metal topit(dacă este necesar).

Sudorii adesea dezvolta o tehnica rapida de mişcare a pistoletului şi de aducere de material de adaos în baia de metal topit. Când procesul de sudare este aproape finalizat, intensitatea arcului este treptat redusă pentru a permite solidificarea craterului final şi a preveni apariţia fisurilor la capătul îmbinării sudate.

 

3. Moduri de operare2_200px-08-TIG-weld

 

Procedeul WIG/TIG  poate utiliza atât curentul continuu polaritate directa sau inversa cât şi curentul alternativ, depinzând de setările sursei de sudare. Curentul continuu polaritate inversa la electrod cauzează o emisie puternica de electroni care bombardează suprafaţa piesei de sudat generând o cantitate mare de căldura în zona sudarii. Acest lucru duce la realizarea unei cusături cu pătrundere mare şi lăţime mică.

4. Siguranţa în operare

 

Ca şi alte procedee de sudare, procedeul WIG/TIG  poate fi periculos dacă nu se iau masuri de siguranţă. Procesul produce radiaţii ultraviolete foarte intense care pot provoca arsuri(chiar pana la cauzarea cancerului de piele). Stropii care rezulta în timpul procesului de sudare pot cauza de asemenea arsuri şi pot conduce la incendii in cazul atingerii materialelor/obiectelor inflamabile. Este esenţial ca sudorul sa poarte o salopeta de protecţie, mănuşi şi de asemenea sa-şi protejeze în special gâtul, plus folosirea unei măşti de sudură pentru protejarea ochilor de lumina intensă degajată, şi de radiaţiile ultraviolete. Densitatea de înnegrire a geamului măştii de protecţie este în funcţie de intensitatea curentului de sudare folosit.

Sudorii tot odată sunt expuşi unor gaze şi particule periculoase. Gazele de protecţie pot înlocui oxigenul putând duce la asfixiere, iar când fumul nu se produce, arcul WIG/TIG produce unde scurte de ultraviolete care cauzează formarea ozonului în aerul înconjurător.

5. Aplicaţii

 

Procedeul WIG/TIG este folosit pe o scara larga, în special folosit în industria aerospaţială. Majoritatea utilizatorilor folosesc WIG/TIG pentru sudarea componentelor de grosimi mici, în special materiale neferoase. Procedeul este intens folosit în producţia navetelor spaţiale, pentru sudarea componentelor cu diametru mic, ţevilor cu grosimea peretelui mică, precum cele utilizate la fabricarea bicicletelor. Adesea procedeul este utilizat pentru formarea rădăcinii rostului sau pentru depunerea primului strat la sudarea ţevilor de diferite diametre, pentru lucrări de întreţinere şi reparare, a uneltelor şi a sculelor, în special a componentelor din aluminiu şi magneziu.

Deoarece cusătura sudata rezultată are aceeaşi compoziţie chimică ca şi materialul de bază sau foarte asemănătoare, îmbinările sudate WIG/TIG au o rezistenţă foarte buna împotriva coroziunii şi a fisurării pe o perioada lunga de timp.

6. Calitatea sudurii

 

Inginerii sudori preferă procedeul WIG/TIG din cauza cantităţii mici de hidrogen introduse în baia de metal topit, si a proprietăţilor mecanice şi chimice foarte apropiate dintre metalul de bază şi cusătură. Calitatea maximă a îmbinării sudate este asigurată de curăţenia operaţiei de sudare, toate echipamentele si materialele utilizate nu trebuie sa fie murdare de ulei, sa fie ferite de umezeala, sa nu fie prăfuite sau sa nu conţină alte impurităţi.

Pentru a menţine o baie de metal curată în timpul sudării, gazul de protecţie care curge trebuie sa fie suficient de consistent ca sa protejeze baia de metal topit de impurităţile din atmosferă. Sudarea în condiţii de vânt  sau curenţi uşori de aer trebuie sa fie însoţită de un aport mai mare de gaz de protecţie necesar protejării băii de metal topit, lucru care duce la creşterea costurilor, procedeul fiind nepopular în aer liber.

Pentru a putea suda WIG/TIG sudorii trebuie sa fie calificaţi pentru acest procedeu.

O cantitate mică de căldură introdusă cauzată de un curent mic de sudare sau viteză de sudare mare, poate limita pătrunderea şi cauza desprinderea cusăturii sudate de pe suprafaţa care este sudată. Dacă este introdusă o cantitate prea mare de căldură, cusătura sudată se lăţeşte în timp ce pătrunderea şi cantitatea de stropi cresc. Dacă sudorul ţine pistoletul prea departe de suprafaţa de sudat gazul de protecţie se iroseşte iar calitatea îmbinării sudate se înrăutăţeşte.

 

7. Echipamentul

 

Echipamentul necesar pentru sudarea WIG/TIG include un pistolet de sudare care utilizează un electrod nefuzibil din wolfram, o sursă de curent constant şi butelie cu gazul de protecţie.

7.1 Pistoletul3_250px-TIG_torch-accs4_250px-TIG_torch_breakdown

 

Pistoletul pentru procedeul de sudare WIG/TIG este conceput fie pentru sudarea manuală fie pentru sudarea automata, fiind echipate cu sistem de răcire cu aer sau apă. Pistoletele destinate pentru sudarea manuală sau automata sunt asemănătoare ca şi construcţie, însa cel destinat pentru sudarea automata are în plus un sistem de montare pe sistemul automat de avans al pistoletului. Sistemul de răcire cu aer este utilizat pentru intensităţi mici de curent (până la 200A), în timp ce sistemul de răcire cu apă este utilizat pentru intensităţi mari de curent (până la 600A). Pistoletul este conectat la sursă printr-un cablu şi printr-un furtun la sursa de gaz de protecţie, şi unde se utilizează, se conectează şi la sursa de apă.

Componentele interne ale pistoletului sunt făcute din aliaje dure de cupru sau alamă în  vederea transmiterii eficiente a curentului electric. Electrodul din wolfram trebuie menţinut ferm în centrul pistoletului cu ajutorul pensetei, fixându-se în jurul electrodului ajuta la distribuirea constantă a gazului de protecţie. Pensetele sunt dimensionate în funcţie de diametrul electrodului de wolfram. Corpul pistoletului este făcut dintr-un material plastic rezistent la căldură intensa şi izolator, acoperind părţile metalice şi protejând astfel sudorul.

Duza pistoletului este dimensiontă în funcţie de aria de protecţie dorită. Dimensionarea duzei de gaz se face în funcţie de diametrul electrodului, tipul rostului şi accesibilitatea sudorului la locul de sudare. Diametrul interior al duzei este de preferat sa fie de cel puţin de trei ori diametrul electrodului de wolfram, insă acest lucru nu reprezintă o regulă strictă. Duza trebuie sa fie rezistentă la căldură intensă şi în mod normal este făcută din materiale ceramice. În duză pot fi montate şi alte dispozitive, pentru aplicaţii speciale, cum ar fi lentile de gaz pentru a se asigura o curgere laminară a gazului de protecţie, deci pentru reducerea turbulenţelor şi evitarea contaminării băii de metal topit.

 

7.2 Sursa de curentTIGER_1500HFPanou_HF

 

Procedeul de sudare WIG/TIG utilizează o sursa de curent constant, rezultând menţinerea aproximativ constantă a curentului, chiar dacă lungimea arcului sau curentul se modifică. Acest lucru este important deoarece majoritatea aplicaţilor WIG/TIG sunt manuale sau semiautomate ceea ce înseamnă ca sudorul manevrează pistoletul. Menţinerea constantă a lungimii arcului este dificil de realizat dacă este utilizată o sursă de putere cu tensiune constantă, deoarece aceasta poate cauza variaţii mari de căldură, sudarea realizându-se dificil.

Polaritatea curentului de sudare se alege în funcţie de tipul materialului de sudat. Conectarea electrodului la polul negativ se de regulă atunci când se sudează oţel, nichel, titaniu şi alte materiale; poate fi de asemenea utilizat pentru sudarea automată a aluminiului sau magneziului atunci când cazul de protecţie este heliul. Prin conectarea la polul negativ a electrodului se generează căldura prin emisie electronilor care se deplasează pe lungimea arcului generând ionizarea termică a gazului de protecţie şi creşte totodată temperatura materialului de bază.  Conectarea electrodului la polul pozitiv al sursei este foarte puţin folosită doar la sudarea de suprafaţă generând o mică încălzire a materialului de bază.

Curentul alternativ este folosit la sudarea aluminiului şi magneziului, manual sau semiautomat.

 

7.3 ElectrodulWLa15

 

Electrodul folosit la sudarea WIG/TIG este din wolfram sau aliaje ale wolframului, deoarece wolframul are o temperatura de topire ridicata, în jurul a 3422°C, ceea ce determină faptul că electrodul nu este consumat în timpul procedeului de sudare, insă acesta de poate eroda în timp.  Diametrul electrodului poate varia între 0,5 şi 6,4mm iar lungimea acestuia între 75 şi 610mm.

O serie de aliaje ale wolframului au fost standardizate de către Institutul Internaţional de Standardizare (International Organization for Standardization) şi de Societatea Americană de Sudură (American Welding Society), în ISO 6848 şi AWS A5.12; respectiv pentru sudarea WIG/TIG electrozii sunt prezentaţi în tabelul 1.

Tabelul 1

Clasa           Culoarea            Clasa           Culoarea              Aliaje

ISO              ISO                     AWS           AWS

 

WP               verde                   EWP            verde                     nu

WC20          gri                        EWCe-2       portocaliu              2% CeO2

WL10           negru                   EWLa-1       negru                     1%La2O3

WL15           auriu                    EWLa-1.5    auriu                      1,5%La2O3

WL20           bleu                     EWLa-2       albastru                  2%La2O3

WT10           galben                 EWTh-1        galben                    1%ThO2

WT20           roşu                     EWTh-2       roşu                       2%ThO2

WT30           violet                                                                      3%ThO2

WT20           portocaliu                                                               4%ThO2

WY20           albastru                                                                  2%Y2O3

WZ3             maro                   EWZr-1        maro                       0,3%ZrO2

WZ3             alb                                                                          0,8%ZrO2

Electrozii din wolfram pur sunt propuşi pentru utilizare generală (clasificaţi ca WP sau EWP), electrozii aliaţi cu oxid de ceriu şi oxid de lantaniu îmbunătăţesc stabilitatea arcului ; cei aliaţi cu thoriu sunt folosiţi pentru aplicaţiile care utilizează curentul continuu, însă acesta este puţin radioactiv, aceşti electrozi pot fi înlocuiţi cu electrozi aliaţi cu oxid de lantaniu cu concentraţie mare. Electrozii de wolfram aliaţi cu oxid de zirconiu măresc capacitatea curentului, îmbunătăţesc stabilitatea şi amorsarea arcului crescând totodată şi durata de viaţă a electrodului. Producătorii de electrozi pot confecţiona electrozi de wolfram aliaţi cu diferite aliaje specificate de client şi sunt clasificaţi ca EWG sub sistemul AWS.

 

 

 

7.4 Gazul de protecţie5_300px-GTAW_setup

 

Ca şi la alte procedee de sudare cu arc electric gazul de protecţie este folosit şi la sudarea WIG/TIG pentru protejarea băii de metal de acţiunea gazelor din atmosfera cum ar fi oxigenul, azotul… care pot provoca defecte de îmbinare, pori, şi corodarea materialului de bază dacă aceste gaze vin în contact cu electrodul, arcul electric sau zona de sudat. Gazul de protecţie ajuta la transferul căldurii de la electrod la piesa de sudat şi la amorsarea uşoara a arcului şi a arderii stabile a acestuia.

Alegerea gazului de protecţie depinde de câţiva factori cum ar fi: tipul materialelor ce se sudează, tipul rostului şi aspectul final al cordonului de sudură. Argonul este cel mai utilizat gaz de protecţie la sudarea WIG/TIG. Când este utilizat în curent alternativ, argonul, conferă cordonului de sudură o calitate deosebită şi un aspect bun. Alt gaz de protecţie adesea utilizat este heliul folosit pentru creşterea pătrunderii în îmbinare şi a vitezei de sudare şi este folosit la sudarea materialelor cu conductivitate termică mare cum ar fi cuprul şi aluminiul. Singura problema apăruta la sudarea în mediu protector de argon este aceea a dificultăţii amorsării arcului electric.

Amestecul de argon şi heliu este de asemenea folosit ca gaz de protecţie la procedeul WIG/TIG, pentru menţinerea sub control a cantităţii de căldură introduse menţinând beneficiile conferite de argon. Acest amestec este eficient în creşterea vitezei de sudare şi a calităţii îmbinării sudate în curent alternativ la sudarea aluminiului conferind şi o uşurinţă la amorsarea arcului.

8. Materiale6_250px-TIG_Weld_low_magnification

 

Procedeul de sudare WIG/TIG este utilizat în special pentru sudarea oţelurilor inoxidabile şi a materialelor neferoase cum ar fi aluminiul şi magneziul, poate fi aplicat însă pentru sudarea aproape a tuturor metalelor. Sudarea oţelurilor carbon este limitată din cauza restricţiilor procedeului şi mai ales din cauza existenţei altor procedee de sudare a acestora, mult mai eficiente din mai multe considerente, în principal cel economic. De asemenea procedeul poate fi aplicat în toate poziţiile de sudare depinzând cel mai mult de îndemânarea sudorului.

8.1 Aluminiul şi magneziul

 

Aluminiul şi magneziul sunt adesea sudate folosind curentul alternativ, însă pot fi sudate şi în curent continuu, depinzând de proprietăţile dorite. Înainte de sudare, materialele de sudat trebuie să fie curăţate şi preîncălzite la 175-200°Cîn cazul aluminiului şi la maxim 150°C în cazul magneziului, astfel îmbunătăţindu-se pătrunderea şi viteza de avans.

Curentul alternativ poate conferi şi auto-curăţarea zonei îmbinării înlăturând stratul subţire de oxizi de aluminiu care se formează la suprafaţa piesei din aluminiu la puţine minute după expunerea piesei în aer liber. La sudarea în curent alternativ sunt utilizaţi electrozi din wolfram pur sau wolfram aliat cu zirconiu; electrozii ascuţiţi sunt preferaţi iar ca şi gaz de protecţie este utilizat argonul pur pentru sudarea pieselor de grosime mica, iar amestecul de argon cu heliu ajuta la sudarea pieselor de grosimi mai mari însa poate îngreuna amorsarea arcului. De asemenea aluminiul şi magneziul se pot suda folosind curentul continuu polaritate inversă sau directă.

8.2 Oţeluri7_250px-TIG_weld_etch_zone_closeup

 

Pentru sudarea WIG/TIG a oţelurilor carbon şi inoxidabile alegerea materialului de adaos este importantă mai ales pentru prevenirea apariţiei porilor. Oxizii de pe suprafaţa pieselor de sudat şi a materialului de adaos trebuie îndepărtaţi înaintea sudării pentru a preveni contaminarea băii de metal şi trebuie făcuta chiar înaintea începerii operaţiei de sudare. Preîncălzirea pieselor de sudat nu este necesară în cazul sudării oţelurilor moi cu grosimi mai mici de 25,4mm, însa sudarea oţelurilor slab aliate necesită preîncălzire pentru a micşora astfel viteza de răcire şi a preveni apariţia martensitei în zona de influenţă termică(ZIT). Oţelurile pentru scule necesită de asemenea preîncălzire pentru a preveni apariţia fisurilor în ZIT. Oţelurile austenitice nu necesită preîncălzire, însă cele martensitice şi feritice necesită. In mod normal pentru sudarea acestor oţeluri este utilizată o sursa de curent continuu, electrod din wolfram aliat cu oxid de thoriu conectat la polul negativ al sursei iar ca şi gaz de protecţie este utilizat argonul pentru piese subţiri, iar pentru piese mai groase este utilizat amestecul de argon cu heliu.

8.3 Cuprul şi aliaje

 

Sudarea WIG/TIG a cuprului şi a aliajelor sale este posibilă însă pentru obţinerea unei cusături fără oxizi şi pori, gazul de protecţie trebuie asigurat şi pe partea de rădăcină a  îmbinării sudate, sau alternativ se poate folosi susţinerea rădăcinii cu plăcuţe din fibră de sticlă temo-rezistentă.

8.4 Materiale disimilare

Sudarea materialelor disimilare introduc adesea dificultăţi la sudarea WIG/TIG deoarece majoritatea materialelor nu fuzionează uşor pentru a forma o îmbinare fermă. Totuşi, sudarea materialelor disimilare are numeroase aplicaţii în activitatea de producţie, reparaţii şi prevenirea coroziunii şi a oxidării. La unele îmbinări se poate utiliza şi material de adaos pentru a forma îmbinări rezistente, acest material de adaos poate fi asemănător cu unul din materialele de bază.

La sudarea materialelor disimilare, rostul trebuie sa fie foarte bine definit şi prelucrat cu dimensiunile deschizăturii şi a unghiului rostului bine definite. Curentul pulsat este în special folosit la sudarea materialelor disimilare, ajutând la limitarea căldurii introduse. Materialul de adaos trebuie repede introdus pentru a evita formarea unei băi de sudură mare care poate conduce la diluţia materialelor de bază.

Sursa:  http://en.wikipedia.org/wiki/GTAW

 

 Pentru echipamente de sudare, pistolete, consumabile și accesorii WIG/TIG, consultați secțiunea de pe Magazinul Virtual de SUDURĂ, dedicată acestor produse, aici !

 WIG Magazinul Virtual de SUDURĂ

X

Click dreapta dezactivat

Deoarece ne-am confruntat cu foarte multe cazuri de încălcare a drepturilor de autor pentru conținutul www.sudura.com, click dreapta este dezactivat! Dacă doriți fișele tehnice, puteți tipări fișa din butonul PRINT sau ne puteți contacta folosind datele furnizate în meniul Contact! Mulțumim pentru înțelegere!