TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika: Vodič za početnike

TIG zavarivanje je učinkovit i precizan način zavarivanja nehrđajućeg čelika. Zapravo, ako tražite visokokvalitetne varove od nehrđajućeg čelika, TIG zavarivanje je najbolji izbor.

To je izazovan proces za naučiti, ali uz malo vježbe, savladat ćete ga i ubrzo ćete polagati visokokvalitetne spojeve za zavarivanje.

Ovaj će članak opisati što vam je potrebno da pokrenete svoj projekt TIG zavarivanja nehrđajućeg čelika.

Razumijevanje izazova TIG zavarivanja nehrđajućeg čelika

TIG zavarivanje jedan je od najzahtjevnijih postupaka zavarivanja. Ali to ne znači da ne biste trebali koristiti TIG zavarivanje za svoj sljedeći projekt nehrđajućeg čelika.

Samo trebate shvatiti kakvi vas izazovi očekuju.

Tehnika

TIG zavarivanje zahtijeva više vaše pažnje u usporedbi s drugim postupcima zavarivanja.

Sve što trebate učiniti u MIG zavarivanju je kontrolirati kut pištolja i brzinu kretanja. Međutim, kod TIG zavarivanja morate kontrolirati amperažu, dodatni metal, brzinu kretanja, kut plamenika i duljinu luka.

Stjecanje mišićne memorije koja će vam trebati za lakše TIG zavarivanje zahtijeva praksu. Proveo sam mnogo sati vježbajući prije nego što sam mogao zavarivati ​​bez razmišljanja o svim varijablama koje sam trebao kontrolirati. U početku će to biti obeshrabrujuće, ali ako se toga pridržavate, uspjet ćete.

Izobličenje i toplina

Vi izravno kontrolirate koliko ćete topline staviti u osnovne metale. Budući da je TIG zavarivanje sporije od MIG zavarivanja, stavljate više topline u osnovni metal. Dodatna toplina uzrokovat će više izobličenja i druge probleme povezane s toplinom.

trošak

Cijena opreme, potrošnog materijala i materijala još je jedan izazov TIG zavarivanja. Sam aparat za zavarivanje bit će skuplji od aparata za MIG ili štapno zavarivanje.

Tu su zatim elektrode, plin, šipka za punjenje, plinske leće, čašice i stezne čahure. Ovi predmeti se troše. U većini slučajeva trebat će vam nekoliko kompleta koji odgovaraju različitim promjerima elektroda.

Vrste nehrđajućeg čelika za TIG zavarivanje

Nehrđajući čelik ima mnoge vrste i stupnjeve, određene svojim legirajućim elementima. Postoje tri glavne vrste na koje ćete najvjerojatnije naići:

• Austenitni – Austenitni nehrđajući čelik najprikladniji je za većinu projekata TIG zavarivanja i također je najčešći tip s kojim ćete se susresti. Poznato je da sadrži krom, nikal, mangan ili molibden. Austenit također ima izvrsnu otpornost na koroziju i zavarljivost. Popularni stupnjevi uključuju 304, 310 i 316. Oba imaju dobru zavarljivost, ali 304 je obično pristupačnija opcija.
• Feritni – Feritni nehrđajući čelici imaju niži sadržaj nikla, što ih čini pristupačnijim. Ipak, prisutnost više kroma i molibdena poboljšava njihovu žilavost. Za razliku od austenitnog nehrđajućeg čelika, feritni nehrđajući čelici su magnetski. Neke uobičajene ocjene su 409, 430 i 444.
• Martenzitni – Ova vrsta nehrđajućeg čelika je najrjeđa. Najbolje funkcionira za aplikacije s kaljenim i ojačanim rubom. Vjerojatno nikada nećete morati TIG zavarivati ​​martenzitni nehrđajući čelik. Tako je rijetko. Neke uobičajene ocjene su 410, 420 i 440.

Druge manje uobičajene vrste na koje možete naići su duplex i taložno otvrdnjavanje.

Priprema za TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika

Prvi korak svakog postupka zavarivanja je pravilno postavljanje stroja i materijala. Ako ne odvojite vrijeme da pripremite svoj stroj s pravim potrošnim materijalom i postavkama, naći ćete samo frustraciju.

Odabir i postavljanje vaše volframove elektrode

Srce TIG plamenika za zavarivanje je volframova elektroda. Kroz to, struja pronalazi put do osnovnog metala i stvara luk koji će rastopiti metal.

Tri glavne volframove elektrode za TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika su torijerane, cerijerirane i lantanizirane.

Torijat

Torijevane elektrode (crvena i žuta) sadrže 1 ili 2% torijevog oksida. Dodavanje torijevog oksida čini elektrodu vodljivijom i može podnijeti više temperature.

Kao rezultat toga, ove elektrode imaju bolje performanse i traju dulje od čistog volframa. Torirane elektrode uvijek su bile moj izbor za sva moja TIG zavarivanja nehrđajućeg čelika.

Ima jedan nedostatak.

Torijev oksid u ovim elektrodama može biti radioaktivan, a kad izbrusite vrh elektrode, dobit ćete tu radioaktivnu prašinu. Da biste to spriječili, uvijek nosite respirator.

Ceriated

Cerijske elektrode (sive) imaju dodan cerijev oksid u rasponu od 1 do 2%. Kao rezultat toga, cerijerne elektrode lakše pokreću i održavaju luk i imaju bolji kapacitet prijenosa struje.

Također će biti manje vjerojatno da će onečistiti metal zavara česticama volframa.

Odabrali biste elektrodu s cerijem umjesto torijevane jer one nemaju zdravstvenih rizika zbog radioaktivne prašine torija. Također, cerijerne elektrode još uvijek imaju izvrsno pokretanje luka i stabilnost te dugo traju.

Lantanizirano

Lantanizirane elektrode (crna, zlatna i plava) imaju dodan 1 ili 2% lantanovog oksida. Dodatak lantanovog oksida daje ovim elektrodama bolju nosivost struje.

Njima je također lakše pokrenuti luk nego čistim volframom.

Poput cerijernih elektroda, one su neradioaktivne i nemaju zdravstvenih rizika kao torijerane.

Lantanske elektrode također imaju dobro pokretanje luka i stabilnost, a također su dugotrajne. Oni također imaju manju potrošnju volframa od cerijera ili torijata.

Priprema elektrode

Nakon što ste odabrali svoju elektrodu, morat ćete izbrusiti kraj do točke. Vidjet ćete da jedan kraj ima boju u boji, nemojte brusiti ovaj kraj.

Boja će vam reći o kojoj se vrsti elektrode radi, a ako brusite taj kraj, nećete moći identificirati elektrodu.

Imate dvije mogućnosti za oštrenje volframovih elektroda:

1. Korištenje stolne brusilice: one će dobro funkcionirati ako je imate u svojoj radionici.
2. Korištenje oštrila od volframa: možete ih kupiti kao namjenski alat (slično Dremel alatu) ili ako imate rotirajući alat, možete kupiti nastavak. Ovo će svaki put izbrusiti kraj vaše elektrode do ravnomjernog sužavanja. Volfram oštrila koriste malu dijamantnu brusnu ploču i postavljaju kutne vodilice za oštrenje elektrode do vrha – zgodno!

Za profiliranje elektrode, izbrusite kraj do vrha s konusom ne većim od 2,5 puta promjera elektrode. Nakon brušenja, obrišite elektrodu kako biste uklonili svu prašinu ili prljavštinu.

Svaki put kada vidite kontaminaciju na elektrodi ili je vrh tup, ponovno je izbrusite.

Odabir pravog plina

Zaštitni plin je kritičan u mnogim postupcima zavarivanja, ali to je osobito istinito kod TIG zavarivanja. Nehrđajući čelik mora biti dobro zaštićen od kisika tijekom zavarivanja, a vaš izbor zaštitnog plina važan je faktor.

Većina zavarivača koristi 100% argon kada TIG zavariva nehrđajući čelik. Iako je ovo dobar izbor, vrijedi razmotriti i druge opcije.

• Mješavina argona i helija – poboljšat će prodiranje i povećati unos topline. Ovo je dobar izbor za teže ploče ili veće brzine zavarivanja.
• Mješavina argona i vodika – također poboljšava prodiranje i dodaje više topline. Također ima prednost značajnijeg djelovanja čišćenja zavara. Ovo je dobar izbor kada želite da vaši zavari izgledaju lijepo.

Kada postavljate brzinu protoka, ne želite da bude previsoka jer će uzrokovati turbulencije oko luka. Dobar je raspon protoka od 10 do 35 kubičnih stopa na sat.

Za većinu TIG zavarivanja, 100% argon će vam dobro poslužiti. U svoja dva desetljeća TIG zavarivanja, samo sam nekoliko puta koristio drugi zaštitni plin za određene projekte.

Odabir pravog metala za punjenje

Dodatni metal koji se koristi u TIG zavarivanju su dugačke metalne šipke koje umočite u zavarenu lopaticu dodajući materijal zavarivanju. Prilikom odabira dodatnog metala, on mora odgovarati osnovnom metalu.

Mnogo je dijagrama i kalkulatora dostupnih na internetu, ali ako zavarivate uobičajeni austenitni nehrđajući čelik, tri glavne šipke za punjenje koje ćete trebati su:

• 308L – Koristi se za zavarivanje nehrđajućeg čelika 304, ali je dobar i za većinu nehrđajućeg čelika serije 200 i 300.
• 316L – Koristi se na nehrđajućem čeliku 316 za održavanje svojstava osnovnog metala unutar metala zavara.
• 309L – Koristi se za spajanje nehrđajućeg čelika s mekim čelikom.

Šipke za punjenje također dolaze u različitim promjerima. Odabrat ćete šipku za punjenje promjera nešto manjeg od debljine materijala koji zavarivate.

Izvor napajanja i polaritet

DCEN: spojite TIG gorionik na negativni polaritet zavarivača i stezaljku za uzemljenje na pozitivni polaritet
© weldguru.com – Prava korištenja slike

TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika zahtijeva istosmjerni stroj konstantne struje koji koristi negativnu elektrodu (DCEN).

Podešavanje postavki jačine struje

Prilikom podešavanja amperaže, uvijek je postavite na najnižu, dajući vam dobar zavar, ali ne i pretjeranu toplinu.

Ako vaš stroj ima nožnu papučicu za kontrolu amperaže, imat ćete luksuz da ne brinete previše o postavkama na stroju.

Postavite ga tako da imate dovoljno struje i koristite nožnu papučicu za fino podešavanje.

Koristite TIG plinsku leću za poboljšanu pokrivenost plinom

Kada kupite aparat za TIG zavarivanje, gorionik dolazi s difuzorom plina i steznom čahurom koja drži elektrodu.

Ova postavka bit će u redu za mnoge primjene, ali ako želite kvalitetnije zavare s boljim izgledom, trebali biste uložiti u komplet plinskih leća (kao ovaj).

Plinska leća je niz sita koji filtriraju zaštitni plin isporučujući ga u stabilnom i predvidljivom protoku. Usmjerit će protok plina prema zavarenoj lokvi s manje turbulencije.

Trebalo je mnogo godina prije nego što sam radio u trgovini koja je koristila plinske leće, razlika je bila noć i dan. Moji zavari s plinskom lećom izgledali su ljepše, a luk je bio stabilniji i lakši za kontrolu.

Priprema metalne površine

Četkanje nehrđajućeg čelika četkom od nehrđajuće žice

Priprema osnovnih metala za zavarivanje kritičan je aspekt procesa na koji uvijek morate obratiti pozornost.

Svako onečišćenje baznih metala pojavit će se u vašem zavaru jer TIG zavarivanje nije otporno na onečišćenje.

Započnite otpuhivanjem prašine s površine, a zatim obrišite otapalom koje neće ostaviti tragove. Aceton je dobar izbor za ovo.

Ako metal ima prekomjernu oksidaciju na površini, možda će vam trebati žičana četka da očistite nešto od toga.

Savjeti i tehnike za TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika

Dobra tehnika i mirne ruke ključni su za uspješnost TIG zavarivača.

Kroz sate prakse naučit ćete mnoge aspekte tehnike zavarivanja, ali postoje neki savjeti koji će vas voditi na vašem putu.

Početna metoda

Postoje dvije glavne metode pokretanja električnog luka, pokretanje grebanjem i visokofrekventno pokretanje. Bilo koja od ovih metoda stvorit će luk pri TIG zavarivanju nehrđajućeg čelika, ali kao što ćete uskoro vidjeti, jedna je bolja od druge.

Grebanje počinje kada vrhom volframove elektrode dodirnete osnovni metal pokretom grebanja. Mnogi jeftiniji aparati za TIG zavarivanje imat će ovo kao jedinu opciju za pokretanje luka.

Problem s grebanjem koje pokreće luk je taj što prenosite nešto materijala s elektrode na osnovni metal. Za mnoge projekte to nije velika stvar. Ali, ako želite da vaši zavari budu najviše kvalitete, riskirate inkluzije volframa unutar vašeg zavara.

Čitaj više: Što je Scratch Start TIG? Kako i kada ga koristiti

Visokofrekventni start koristi visokofrekventnu struju za ionizaciju zraka oko elektrode. Struja zavarivanja tada može koristiti ovaj vodljivi put do osnovnog metala za uspostavljanje luka.

Sve što trebate učiniti je držati vrh volframa dovoljno blizu osnovnog metala da struja preskoči razmak i pritisnuti nožnu papučicu.

Visokofrekventni start bolji je od ogrebotina jer volfram nikada ne dodiruje obradak. Također, formirani luk je stabilniji i lakše ga je kontrolirati, što olakšava zavarivanje.

Kontroliranje topline

Rokerski nožna papučica

Ako želite zavarivati ​​nehrđajući čelik s minimalnim izobličenjem, morat ćete kontrolirati unos topline tijekom zavarivanja.

Jedan od načina da to učinite je korištenje nožne papučice za kontrolu jačine struje. Zamislite to kao papučicu gasa.

Što ga više pritisnete prema dolje, to više struje dajete luku. Volim koristiti nožnu papučicu za smanjenje ili povećanje amperaže tijekom zavarivanja. Nožne papučice u stilu klackalice pravi su izbor, dajući vam lakšu preciznu kontrolu.

Za aparate za zavarivanje koji nemaju nožnu pedalu, morat ćete umjesto toga prilagoditi brzinu kretanja. Kako se materijal zagrijava, povećajte brzinu putovanja kako biste smanjili dodatnu toplinu koju stavljate u komad.

Neki aparati za TIG zavarivanje dolaze s postavkom pulsa. Korištenje pulsa znači da će se stroj prebaciti s minimalne na maksimalnu amperažu u intervalu koji postavite.

Također, pulsno zavarivanje znači da je luk punom snagom kraće nego da varite bez njega, što rezultira manjim unosom topline.

Kontrolirajte svoju brzinu putovanja

Debljina materijala i veličina zavara koji pokušavate napraviti određuju koja će biti vaša brzina putovanja.

Ako vaša brzina kretanja varira, vaš zavar varira u veličini, a unos topline je nedosljedan. To uzrokuje neželjeno izobličenje, pregrijavanje i zavar koji izgleda loše.

Jedan od načina na koji održavam ujednačenu brzinu kretanja je promatranje veličine zavarivačke posude. Ako se lokva smanji, znam da putujem prebrzo, a ako lokva postane veća, idem presporo.

Koristite ispravan kut svjetiljke

Kut plamenika kritičniji je kod TIG zavarivanja nego kod drugih postupaka zavarivanja. Ne samo da trebate imati odgovarajuću pokrivenost plinom i duljinu luka, već također morate biti u mogućnosti utapkati šipku za punjenje u zavarenu lopaticu. Da ne spominjem, moći ćete vidjeti što radite!

Općenito govoreći, svjetiljka bi trebala biti okomita oko 15 stupnjeva, okrenuta u smjeru kretanja. Možete prilagoditi kako vam odgovara, ali nemojte ići preko 45 stupnjeva ili ćete izgubiti dio pokrivenosti zaštitnim plinom.

TIG plamenik držite pod kutom od oko 15 stupnjeva u smjeru vožnje
© weldguru.com – Prava korištenja slike

Prilikom zavarivanja kutnog zavara, plamenik će biti oko 45 stupnjeva u spoju.

Kutni zavar s gorionikom koji se drži pod kutom od 45 stupnjeva u odnosu na spoj
© weldguru.com – Prava korištenja slike

Kod sučeonih zavara plamenik će biti pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na spoj.

Sučeoni zavar s gorionikom koji se drži pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na spoj
© weldguru.com – Prava korištenja slike

Podešavanje kuta plamenika također će utjecati na prodiranje i veličinu lokve. Što je kut strmiji, to će vaša lokva biti duža i plići će biti prodor.

Što je baklja bliža 90 stupnjeva, to je lokva uža i prodor dublji.

Koristite povratno pročišćavanje za sprječavanje kontaminacije

Nema stražnjeg pročišćavanja (gore) s nedostatkom penetracije u odnosu na stražnje pročišćavanje (dolje)
Zasluga: https://soulpp.com/2019/09/17/tech-talk-back-purging-welds-what-and-why/

Ponekad morate osigurati da fuzija na stražnjoj strani zavara nema onečišćenja ili oksidacije. To je osobito istinito kod TIG zavarivanja cijevi ili tankog materijala.

Za povratno pročišćavanje cijevi, postavite čepove na oba kraja i pumpajte inertni plin u cijev kroz jedan od njih. Trebat će vam ventilacijski otvor na najvišem čepu kako biste omogućili izlazak kisika koji zaštitni plin istiskuje.

Za pročišćavanje zavarenih spojeva morat ćete proizvesti ili kupiti posebnu polugu za pročišćavanje koja će se pričvrstiti na stražnju stranu zavarenog spoja. Inertni plin teče u šipku za pročišćavanje i kupa stražnji dio zavara u plinu kroz niz rupa.

Ili možete zamoliti drugu osobu s crijevom koje teče iz boce argona da drži otvoreni kraj na stražnjoj strani zavara.

Koristite protok zaštitnog plina prije i poslije

Većina aparata za TIG zavarivanje imat će postavke za prethodni i naknadni protok zaštitnog plina.

Prettok preplavljuje područje zavarivanja zaštitnim plinom u pripremi za zavarivanje. Dok se naknadni protok nastavlja, protok zaštitnog plina nakon luka prestaje.

Trebat će vam predhodni protok od oko jedne sekunde i naknadni protok od jedne sekunde po 10 ampera struje zavarivanja.

Nehrđajući čelik je osjetljiviji na oksidaciju kada je vruć u atmosferi. Zbog toga je naknadno protjecanje ključno jer omogućuje da se zavar ohladi prije izlaganja kisiku.

Zbog toga je ključno držati čašicu gorionika iznad kraja zavara oko jedne sekunde dok se naknadni protok ne završi.

Nema štete u korištenju prekomjernog naknadnog protoka osim rasipanja zaštitnog plina. Obično postavljam pretprotok na jednu sekundu, a naknadni protok na najmanje pet sekundi, bez obzira na postavke struje zavarivanja.

Ocjenjivanje boja monitora

Zgodna značajka TIG zavarivanja nehrđajućeg čelika je da će zavar poprimiti mnogo različitih boja, što govori koliko je zavar dobar.

Izlaganje zagrijanog metala zavara atmosferi uzrokuje oksidaciju zavara i promjenu boje.

Ovisno o tome kolika je oksidacija, zavar može imati problema koji utječu na njegov integritet.

Nekoliko čimbenika utječe na boju koju vaš zavar poprima:

• Pokrivenost zaštitnim plinom
• Kut baklje
• Toplina/amperaža
• Brzina putovanja

Svaki profil boje ispričat će vam drugačiju priču o tome što se događa sa zavarenim spojem.

• Bez boje – Zavar koji izgleda kromirano ili nema boju je strukturno najispravniji jer nije doživio nikakvu oksidaciju. Varovi koji ovako izgledaju također će zadržati svoju otpornost na koroziju.
• Žuta ili zlatna – Varovi sa žutom, slamnatom ili zlatnom bojom imali su minimalnu oksidaciju. Ovi zavari su i dalje zdravi, tako da je vaš zavar još uvijek prihvatljiv ako vidite ovaj profil boje.
• Crveno – vidjeti crveno u zavaru znači da varite prevruće. Sve dok zavar nije kritičan, i dalje će biti prihvatljiv.
• Plava ili ljubičasta – kada se vaš zavar izloži atmosferi dok je još vrlo vruć, izgledat će plavo ili ljubičasto. Iako ovi zavari mogu biti dobri za nekritične radove, smanjivanje topline je najbolje.
• Crni ili mutno sivi – Ovi zavari više nisu nehrđajući jer ste iz njih ispekli otpornost na koroziju. Varovi koji izgledaju ovako nisu dobri.

Vaš cilj je zadržati zlatnu boju ili je bez boje i zadržati tu boju kroz cijeli zavar. Isporuka dosljedne boje u cijelosti zahtijeva praksu i dosljednost, ali s vremenom postaje automatski.

Sprječavanje izobličenja

Iskrivljenje je veliki problem kod zavarivanja nehrđajućeg čelika, bez obzira na postupak zavarivanja. Kada zavarivate TIG, deformacija nehrđajućeg čelika bit će od posebne važnosti, posebno kod zavarivanja tanjih materijala.

Dobra vijest je da postoji mnogo stvari koje možete učiniti u borbi protiv distorzije:

• Stezanjem komada ili korištenjem šablona i učvršćenja materijal će se držati na mjestu i držati ga ravnim dok se zavareni spoj ne ohladi. Time nećete eliminirati izobličenje, ali ćete ga svesti na minimum.
• Potporne šipke podupiru stražnju stranu zavarenog spoja i odvode toplinu, odvlačeći dio topline s područja zavara.
• Pravilna priprema zavarenog spoja prvi je korak u sprječavanju izobličenja. Trebali biste montirati proizvod koristeći dovoljno zavarenih spojeva da drže spoj zajedno. Ako zavareni spoj čvrsto spojite, to će pomoći u smanjenju izobličenja uzrokovanog odvajanjem komada metala dok se zagrijavaju.
• Ubodno zavarivanje izvrstan je način za raspodjelu topline oko zavarenog spoja. Također možete pomaknuti zavare kako biste ujednačili toplinu koju stavljate u područje zavara.
• Uvijek koristite najnižu moguću jakost struje kako biste postigli dobar zavar.
• Koristite pulsni TIG ako ga vaš stroj ima. Korištenje postavke pulsa smanjit će izobličenje.

Zaključak

TIG zavarivanje je svestran i precizan postupak koji vrijedi naučiti, posebno ako želite zavarivati ​​nehrđajući čelik.

Iako je to teško svladati, uz malo vježbe, otkrit ćete da možete postaviti visokokvalitetne zavarene kuglice koje izgledaju sjajno.

Povezano čitanje

Zavarivanje nehrđajućeg čelika na čelik – može li se to učiniti?