Varjenje TIG

Varjenje po postopku TIG ali TIG varjenje je različica elektroobločnega varjenja kjer uporabljamo netaljivo volframovo elektrodo, ki se ne izrablja. Za zaščito vara pred atmosferskim onesnaženjem (oksidacijo) uporabljamo zaščitni plin, običajno žlahtne (inertne) pline kot je na primer argon, helij, itd. Dodajni material je običajno enake sestave kot material zvarjenca. Varilni aparat kot izvor konstantnega toka pa zagotavlja energijo potrebno za vzpostavljanje in vzdrževanje el. obloka, v katerem so kovinske pare, ter visoko ioniziran plin. TIG postopek največkrat uporabljamo za varjenje tankega nerjavečega jekla, aluminijevih, magnezijevih ter bakrovih zlitin. TIG postopek omogoča varilcu večji nadzor nad zvarom kot pri varjenju po postopku MIG, oziroma pri elektroobločnem varjenju z oplaščenimi elektrodami, omogoča tudi močnejše in kvalitetnejše zvare. TIG postopek je bolj zapleten, bistveno počasnejši in ga je precej težje obvladati, kot večino ostalih postopkov varjenja.[1]

Razvoj

Ko je leta 1800 Humphry Davy odkril električni oblok, se je postopoma razvijalo tudi elektroobločno varjenje. C.L.Coffin se je leta 1890 domislil varjenja v zaščitni atmosferi žlahtnih plinov, vseeno pa je bilo varjenje neželeznih kovin kot npr. aluminija in magnezija zelo težko še v začetku 20. stoletja. Ti dve kovini namreč zelo hitro reagirata s kisikom v zraku, rezultat tega pa je porozen var poln žlindre. Varjenje z oplaščenimi elektrodami se za te materiale ni najbolje obneslo, saj je bila zaščita vara pred onesnaženjem preslaba. Za rešitev težave so v začetku leta 1930 uporabili žlahtni plin v jeklenkah. Nekaj let kasneje se je za potrebe varjenja magnezija v letalski industriji, pojavil postopek varjenja v zaščitnem plinu z enosmernim tokom.

Ta postopek so izpopolnili leta 1941. Zaradi uporabe volframove elektrode in helija kot zaščitnega plina, je postal znan pod imenom heliarc, oziroma TIG (tungsten inert gas welding). Na začetku razvoja postopka se je volframova elektroda hitro pregrela, delci volframa pa so prešli v var,[2] kljub volframovi visoki temperaturi tališča. Za rešitev te težave so spremenili polariteto elektrode iz pozitivne v negativno. Ta sprememba pa je imela tudi negativne posledice, saj se na ta način ni dalo variti večine kovin, ki ne vsebujejo železa. Končno je razvoj aparatov, ki delujejo z izmeničnim varilnim tokom omogočil stabilizacijo obloka ter zelo kakovostno varjenje aluminija ter magnezija.[2]

V naslednjih desetletjih se je razvoj TIG postopka nadaljeval. V podjetju skupine Linde so razvili vodno hlajen TIG gorilnik, ki je preprečil pregrevanje pri varjenju z visokimi tokovi.[3] V petdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je TIG postopek postajal vse bolj priljubljen, so nekateri uporabniki namesto precej dražjega argona in helija začeli uprabljati ogljikov dioksid. To pa se je izkazalo kot nesprejemljivo pri varjenju aluminija in magnezija zaradi slabše kakovosti vara. Danes se zaradi tega ogljikov dioksid pri TIG postopku uporablja zelo redko.

V letu 1953, so na osnovi TIG postopka razvili nov postopek imenovan elektroobločno plazma varjenje. Postopek ponuja večji nadzor ter izboljšano kakovost vara z uporabo posebne šobe, ki zgosti oblok. Plazma varjenje je primerno predvsem za avtomatizirano, oz. robotsko varjenje, medtem ko je TIG primeren za ročno varjenje.

Delovanje

Območje TIG vara

Ročno varjenje po TIG postopku je najzahtevnejši postopek varjenja od vseh običajnih postopkov, ki se uporabljajo v industriji. Ker mora varilec vzdrževati kratko razdaljo obloka je največ pozornosti potrebno posvetiti temu, da ne pride do stika med elektrodo in obdelovancem. Podobno kot pri plamenskem varjenju potrebuje varilec za uspešno delo obe roki. V eni drži gorilnik s katerim segreva območje vara, v drugi pa dodajni material s katerim zapolnjuje var.

Za vžig obloka potrebujemo visokofrekvenčni generator, podoben Teslinem transformatorju. Z gorilnikom se približamo obdelovancu, da je razdalje med vrhom elektrode in obdelovancem med 1,5-3 mm. Ko pritisnemo tipko na gorilniku, med elektrodo in obdelovancem preskoči iskra, ki omogoči brezkontaktno vzpostavitev obloka.

Če s TIG postopkom varimo karoserijo avtomobila ne smemo uporabiti visokofrekvenčnega vžiga zaradi možnosti poškodbe ali uničenja občutljivih elektronskih naprav, ki so vgrajene v avtomobilih. Prav tako moramo takrat odklopiti avtomobilski akumulator. Za ta primer obstajata še dva načina vzpostavitve električnega obloka med gorilnikom in obdelovancem.

Prvi je podoben vžigu oplaščene elektrode, ko z vrhom elektrode popraskamo po obdelovancu (scratch start) ter tako po odmiku elektrode vzpostavimo oblok. Slaba stran takega vžiga je onesnaženje tako elektrode, kot področja zvara.

Drugi, boljši način vžiga je vžig z dotikom in odmikom elektrode (lift start). Pri tem načinu vžiga je napetost in s tem tok ob dotiku elektrode z obdelovancem zelo zmanjšana, po dvigu elektrode pa se zviša na normalno vrednost potrebno za varjenje.

Ko je oblok vzpostavljen varilec premika gorilnik s krožnimi gibi. Velikost krogov je odvisna od nastavljenega toka, premera elektrode, ter debeline materiala, ki ga varimo. Vzdrževati je potrebno enakomerno razdaljo med elektrodo in obdelovancem ter hkrati premikati gorilnik počasi od že zvarjenega dela. Med varjenjem mora biti gorilnik nagnjen nazaj za približno 10-15°. Dodajni material dodajamo na zvar po potrebi.[4]

Varnost pri delu

Avtomatske zaščitne maske.jpg

Tako kot pri ostalih postopkih varjenja je ob neupoštevanju varnostnih ukrepov varjenje s TIG postopkom lahko nevarno. Varilci morajo nositi zaščitno delovno obleko, debele varilske zaščitne rokavice ter usnjene varilske predpasnike, da so zaščiteni pred vročino in plamenom. Ker pri TIG postopku ni dima je oblok še bolj intenziven kot pri varjenju z oplaščenimi elektrodami, zato so varilci še bolj izpostavljeni poškodbam oči in kožnim opeklinam, ki so podobne opeklinam od sončenja. Zaradi tega je obvezna uporaba zaščitnih varilskih mask z zatemnjenim steklom in UV filtrom, ki ščiti predvsem obraz in oči. Novejše varilske maske uporabljajo tehnologijo tekočih kristalov, ki se samodejno zatemnijo ko pričnemo z varjenjem. Za zaščito bližnjih sodelavcev je potrebno uporabiti premične zaščitne zavese, oziroma paravane.[5]

Varilci so zelo pogosto izpostavljeni nevarnim plinom, dimu in prašnim delcem, ki se razvijajo med varjenjem. Ker med TIG varjenjem ni dima se zaradi razpada kisika vsled zelo svetlega in močnega obloka v okoliškem zraku kot posledica ionizacije pojavi ozon. Zaradi močne svetlobe in toplote obloka se lahko pojavijo tudi strupeni plini zaradi zgorevanja ostankov čistil in topil. Čiščenje in razmaščevanje obdelovancev, ki jih bomo varili se ne sme izvajati v bližini varjenja. Poskrbeti moramo tudi za ustrezno zračenje, da aerosoli čistil in topil ne pridejo v območje kjer varimo.[5]

Uporaba

Čeprav se TIG postopek uporablja največ v letalski industriji se dosti uporablja tudi na drugih področjih. Predvsem za varjenje tankih še posebej neželeznih materialov. Precej pogosto se uporablja v izdelavi vesoljskih plovil ali pa pri varjenju tenkostenskih cevi majhnih premerov, na primer pri izdelavi koles. S TIG postopkom dostikrat zavarijo tudi prvi korenski var pri varjenju cevovodov različnih premerov. Uporablja se tudi kot reparaturno varjenje v orodjarstvu, še posebej aluminijastih in magnezijevih delov.[6] Ker se rastaljen dodajni material ne prenaša z oblokom kot pri večini ostalih elektroobločnih postopkih varjenja je varilcem na razpolago širok spekter različnih dodajnih materialov. Resnici na ljubo noben drug postopek ne omogoča varjenja toliko različnih materialov in zlitin kot ravno TIG. Pri elektroobločnem varjenju po ostalih postopkih lahko zaradi uparjanja prihaja do izgube nekaterih sestavin dodajnega materiala. To je še posebej izrazito pri elektrodah, ki vsebujejo krom in aluminij. Pri TIG postopku teh izgub materiala ni. Ker ima var poplnoma enako sestavo kot obdelovanec, oziroma je po sestavi skoraj enak obdelovancu, so vari izvedeni po TIG postopku visoko odporni proti koroziji ter razpokam v daljšem časovnem obdobju. Zaradi tega je TIG postopek prva izbira pri kritičnih varih, na primer pri varjenju posod za izrabljeno jedrsko gorivo.[7]

Kakovost

Kvaliteten TIG var

Izkušen in dobro izurjen varilec lahko s TIG postopkom varjenja naredi boljše in kakovstnejše zvare kot z drugimi postopki, saj nam TIG postopek omogoča boljši nadzor nad celotnim varom. Najvišjo kakovost zvarov dosežemo z vzdrževanjem čistoče celotne opreme. Uporabljeni materiali morajo biti dobro razmaščeni, suhi in čisti, saj vse to vpliva na povečano poroznost in slabšo kakovost ter slabše mehanske lastnosti zvara. Za razmaščevanje lahko uporabimo alkohol ali podobna topila. Okside s površine aluminijastih obdelovancev lahko odstranimo mehansko s pomočjo inox žičnih ščetk, ali pa kemično. Rjo z jeklenih obdelovancev najprej odstranimo s peskanjem, ostanke peska pa s ščetkanjem z žično ščetko. Postopki čiščenja so še posebno pomembni, če bomo varili z enosmernim tokom in negativno polarizirano elektrodo. Če varimo z enosmernim tokom in pozitivno polarizirano elektrodo ali pa z izmeničnim tokom, smemo obdelovanec med varjenjem čistiti.[8] Pri negativno polarizirani elektrodi obdelovanca ne čistimo. Da ne pride do vnosa nečistoč v varilno talino, moramo zagotoviti zadosten in enakomeren pretok zaščitnega plina, da lahko zaščitni plin zadovoljivo prekrije varilno talino in prepreči onesnaženje le te z nečistočami iz atmosfere. V vetrovnih razmerah ali na prepihu, moramo povečati pretok zaščitnega plina, kar povečuje ceno in s tem zmanjšuje uporabnost postopka izven zaprtih prostorov.[9]

Na kakovost vara zelo vpliva tudi količina toplote, ki jo z oblokom dovajamo v območje zvara. Premalo dovedene toplote ali pa previsoka hitrost varjenja omejuje globino zvara in povzroča, da se kaplja taline širi, hkrati pa se povečuje možnost prekomerne penetracije vara v globino in brizganja taline. Če je obenem šoba gorilnika predaleč od taline var postane porozen. Tak var ima slabe mehanske lastnosti.[9] Če količina toplote preseže zmožnost volframove elektrode se v varu lahko pojavijo delci volframa. To lahko preprečimo z zamenjavo tipa elektrode ali z izborom elektrode večjega premera. V primeru, da elektroda ni dobro zaščitena z zaščitnim plinom ali pa se varilec po nesreči z vrhom elektrode dotakne varilne taline, se elektroda poškoduje ali pa onesnaži. To je vzrok za pojav nestabilnega obloka, kar lahko odpravimo s ponovnim brušenjem konice volframove elektrode.[9]

Oprema

TIG gorilnik
TIG gorilnik, različni deli

Za varjenje po TIG postopku potrebujemo naslednjo opremo. Gorilnik za TIG varjenje s primerno volframovo elektrodo, varilni aparat za TIG kot vir konstantnega toka, ter jeklenko oziroma vir zaščitnega plina.

Gorilnik

TIG gorilnik je lahko skonstruiran bodisi za ročno ali pa avtomatsko varjenje. Hlajenje gorilnika je lahko zračno ali vodno. Gorilniki za ročno in avtomatsko TIG varjenje so podobno sestavljeni. Razlika je v glavnem v tem, da ima ročni gorilnik ročaj za držanje v roki, avtomatski pa nastavek za montažo na stroj. Pri nekaterih ročnih gorilnikih je mogoče nastavljati kot med osjo ročaja in osjo volframove elektrode po želji in potrebi uporabnika. Zračno hlajenje je pogosteje pri nižjem varilnem toku do 200 A, vodno hlajenje pa se uporablja pri visokem varilnem toku do približno 600 A. Od varilnega aparata je po kablu do gorilnika speljan vodnik večjega preseka za varilni tok, krmilni vodniki, cev za zaščitni plin, ter cevi za hladilno tekočino, pri vodno hlajenih gorilnikih.[10] Notranji kovinski deli gorilnika so izdelani iz trdih bakrovih zlitin ali pa iz medenine, zaradi dobre tokovne in toplotne prevodnosti. Volframova elektroda mora biti trdno vpeta na sredini gorilnika s pomočjo stročnice primerne velikosti. Odprtina okrog elektrode mora zagotavljati zadosten in enakomeren pretok zaščitnega plina. Velikost stročnice mora ustrezati premeru elektrode. Ohišje gorilnika je izdelano iz izolacijskega plastičnega materiala odpornega na visoko temperaturo, služi pa zaščiti varilca pred visoko temperaturo ter udarom električnega toka.[10] Velikost keramičnih šob je odvisna od željenega območja, ki ga želimo zaščititi z zaščitnim plinom. Velikost plinske šobe je odvisna od premera elektrode in naj ima vsaj trikrat večji premer kot je premer volframove elektrode. Varilec sam oceni kako veliko šobo potrebuje za uspešno zaščito taline, po potrebi uporabi večjo ali manjšo šobo. Šoba mora biti izdelana iz ognjeodpornega materiala, običajno je izdelana iz posebne keramike. V ročaju gorilnika sta lahko poleg tipke za vžig obloka, tudi tipki za povečevanje ali zmanjševanje velikosti varilnega toka.[10]

Varilni aparat

Čelna plošča varilnega aparata TIG

Varilni aparat predtavlja izvor konstantnega toka kar pomeni, da je tok med varjenjem relativno konstanten, pa čeprav se razdalja, pa tudi napetost med elektrodo in varjencem med delom nekoliko spreminja. To je pomembno zaradi tega, ker s TIG postopkom varimo predvsem ročno ali pa polavtomatsko, zaradi česa je skoraj nemogoče vzdrževati enako razdaljo med elektrodo in varjencem. Če bi uporabljali vir z konstantno napetostjo, bi morali vzdževati vedno enako razdaljo med elektrodo in varjencem, kar pa je pri ročnem TIG varjenju zelo težko, oziroma skoraj nemogoče. Pri spremembi razdalje bi se drastično spreminjal varilni tok, s tem pa tudi temperatura obloka. Na ta način bi bilo varjenje zelo otežkočeno, oziroma nemogoče.[11]

Notranjost TIG varilnega aparata

Izbrana polariteta elektrode je pri TIG postopku odvisna predvsem od materiala, ki ga želimo variti. Če želimo variti jekla, nikelj, titan in podobne kovine, na aparatu nastavimo enosmerni varilni tok, z negativnim polom na elektrodi. Ta izbira je uporabna tudi za avtomatsko varjenje aluminija in magnezija, če kot zaščitni plin uporabimo helij.[12] Negativno polarizirana elektroda oddaja elektrone, ki potujejo skozi oblok, ter povzročajo termično ionizacijo zaščitnega plina, ter s tem segravanje materiala varjenca. Izbira enosmernega varilnega toka z pozitivno polarizirano elektrodo je manj pogosta, uporablja se predvsem za plitvejše vare, saj se v vajencu sprošča precej manj toplote. V tem primeru se zelo poveča temperatura elektrode.[12] Da bi elektroda obdržala svojo obliko in trdnost, uporabimo v tem primeru debelejšo elektrodo. Ker je v tem primeru tok elektronov od varjenca proti elektrodi, tok ioniziranega zaščitnega plina pa od elektrode proti varjencu, se z vara čistijo oksidi in ostale nečistoče.[12]

Za ročno varjenje aluminija in magnezja največkrat uporabimo izmenični varilni tok. Polariteta na elektrodi in varjenco se izmenično spreminja, kar zaščiti elektrodo pred preveliko temperaturo. V času ko je elektroda pozitivno polarizirana, se iz vara dobro čistijo oksidi in nečistoče, med negativno polarizacijo elektrode pa se material varjenca pregreva globje.[12] Nekatere izvedbe TIG varilnih aparatov omogočajo tudi nebalansiran izmenični varilni tok, kar pomeni, da lahko delež pozitivnega in negativnega dela vala v eni periodi spreminjamo. S tem dosežemo boljši nadzor nad segrevanjem varjenca in čiščenjem oksidov. Da nam pri zamenjavi polarizacije pri sinusni obliki izmeničnega toka ne ugaša obloka skrbi vezje za visokofrekvenčni vžig, ki mora ves čas delovati, ali pa nastavimo izmenični varilni tok pravokotne oblike, kjer se polariteta v trenutku zamenja, oblok pa v tem času ne ugasne.[12]

Volframove elektrode

Različne volframove elektrode
ISO
Oznaka
ISO
Barva
AWS
Oznaka
AWS
Barva
Zlitina[13]
WP Zelena EWP Zelena Brez
WC20 Siva EWCe-2 Oranžna ~2% Cerijev oksid|CeO2]]
WL10 Črna EWLa-1 Črna ~1% Lantanov oksid|La2O3]]
WL15 Zlata EWLa-1.5 Zlata ~1.5% La2O3
WL20 Sv. modra EWLa-2 Modra ~2% La2O3
WT10 Rumena EWTh-1 Rumena ~1% Torijev oksid|ThO2]]
WT20 Rdeča EWTh-2 Rdeča ~2% ThO2
WT30 Vijolična ~3% ThO2
WT40 Oranžna ~4% ThO2
WY20 Modra ~2% Itrijev oksid|Y2O3]]
WZ3 Rjava EWZr-1 Rjava ~0.3% Cirkonijev oksid|ZrO2]]
WZ8 Bela ~0.8% ZrO2

Elektrode, ki se uporabljajo pri TIG varjenju, so izdelane iz volframa ali iz volframovih zlitin, ker ima od vseh kovimn volfram najvišje tališče, 3695 K. Zaradi tega se elektroda med varjenjem ne izrablja, pojavi se le rahla erozija in delen odžig vrha elektrode. Premer elektrod je lahko od 0,5 do 6,4 mm, dolžina pa od 75 do 610 mm. Veliko volframovih zlitin je standardiziranih za uporabo v TIG varjenju s strani mednarodne organizacije za standardizacijo (ISO) in ameriškega združenja varilcev (AWS). V tabeli je prikazana večina standardnih zlitin.

  • Elektrode iz čistega volframa (označene z WP ali EWP), so nizkocenovne elektrode. Imajo slabšo toplotno upornost in slabšo emisijo elektronov. Uporaba je omejena na AC(izmenično) TIG varjenje aluminija in magnezija.[14]
  • Elektrode, ki v zlitini vsebujejo cerijev oksid izboljšujejo stabilnost obloka, olajšajo vžig obloka, ter imajo zmanjšan odžig.[15] Elektrode, ki vsebujejo cerij, niso radioaktivne.
  • Elektrode ki vsebujejo lantanov oksid imajo podobne lastnosti. Dodatek 1% lantana ima enak efekt kot dodatek 2% cerija.
  • Elektrode, ki vsebujejo torijev oksid uporabljamo pri varjenju z DC (enosmernim) tokom, prenesejo višje temperature in zagotavljajo vse prednosti, ki jih imajo elektrode iz drugih zlitin. Torij je radioaktiven material. Ko brusimo vrh elektrode, moramo paziti, da ne vdihavamo prah, ki nastaja med brušenjem, ter moramo uporabljati predpisane zaščitne maske. Kot nadomestek elektrod, ki vsebujejo torij, uporabljamo elektrode, ki imajo povečano vsebnost lantana. Več kot 0,6 % vsebnosti torija sicer ne izboljša vžiga elektrode, izboljša pa emisivnost elektronov. Večja vsebnost torija povečuje tudi odpornost volframa proti onesnaženju.
  • Elektrode, ki vsebujejo cirkonijev oksid, imajo povečano tokovno zmogljivost, stabilnost obloka, olajšajo vžig, ter podaljšujejo življensko dobo elektrode.

Zaščitni plini

Oprema za TIG varjenje

Kot pri ostalih postopkih varjenja v zaščitnem plinu, je tudi pri TIG varjenju potreben zaščitni plin, ki var ščiti pred škodljivimi vplivi plinov, ki so v zraku kot sta dušik in kisik, ki povzročata poroznost, krhkost in poslabšajo taljivost materiala, če pridejo v stik z elektrodo, oblokom ali materialom, ki ga varimo. Zaščitni plin hkrati prenaša toploto iz volframove elektrode na varjenec, omogoča lažji vžig ter povečuje stabilnost obloka.

Izbor zaščitnega plina je odvisen od večih dejavnikov, kot so vrsta materiala, ki ga želimo variti, oblika stika in želejen končni izgled zvara. Najpogosteje se kot zaščitni plin pri TIG varjenju uporablja argon, ker preprečuje napake v zvaru pri različnih dolžinah obloka. Če ga uporabljamo pri TIG varjenju z izmeničnim tokom, dosežemo visoko kvaliteto in izgled zvara. Drugi pogost zaščitni plin je helij. Uporablja se za povečanje penetracije vara, povečanje hitrosti varjenja, ter pri materialih z visoko toplotno prevodnostjo, kot so aluminij in baker, ter njune zlitine. Slaba lastnost helija je otežkočenoa vzpostavitev obloka, ter slabša kakovost vara, ki je povezana z različno dolžino obloka med varjenjem.

Pri TIG varjenju se kot zaščitni plin pogosto uporablja tudi mešanica argona in helija, saj omogoča povečan nadzor nad segrevanjem področja vara, hkrati pa obdrži vse prednosti čistega argona. Osnovni plin v taki mešanici je helij (pogosto okrog 75% ali več), ostalo pa argon. Takšne mešanice povečajo hitrost varjenja ter kakovost zvarov pri AC varjenju aluminija, hkrati pa olajšajo vzpostavitev oz. vžig obloka. Naslednja je mešanica iz argona in vodika, ki se uporablja za avtomatizirano varjenje tanjših nerjavečih materialov, vendar se zaradi vsebnosti vodika lahko pojavi poroznost.[16] Prav tako je lahko argonu dodan dušik, ki povečuje globino penetracije vara pri varjenju bakra, ter stabilizira avstenitna nerjaveča jekla. Zaradi povzročanja poroznosti in omejenih prednosti, dušik ni ravno priljubljen dodatek v zaščitnem plinu.[17]

Materiali

Najpogosteje se TIG postopek varjenja uporablja za varjenje nerjavečega jekla, ter neželeznih materialov kot sta aluminij in magnezij, lahko pa se uporablja za varjenje skoraj vseh vseh kovinskih materialov, z izjemo svinca in cinka. Manj se uporablja pri varjenju ogljikovih jekel, ne zaradi tehnoloških omejitev postopka samega, ampak zaradi obstoja ostalih bolj ekonomičnih načinov elektroobločnega varjenja, recimo MIG postopka. S TIG postopkom lahko varimo skoraj v vseh položajih, kar je odvisno od znanja in izkušenj varilca.[18]

Aluminij in magnezij

Za varjenje aluminija in magnezija se najpogosteje uporablja izmenični varilni tok (AC TIG), mogoče pa je variti tudi z enosmernim varilnim tokom (DC TIG). Pred varjenjem moramo področje zvara dobro očistiti. Za povečanje globine penetracije vara ter hitrejše varjenje, lahko aluminij predgrejemo na 175 do 200 °C in največ na 150 °C za debelejše obdelovance iz magnezija.[19] Z uporabo izmeničnega toka dosežemo takoimenovani efekt samočiščenja zvara, kar odstrani aluminijev oksid (safir), ki se pojavi takoj, ko je aluminij izpostavljen kisiku iz zraka.[19] Če uporabljamo izmenični varilni tok za varjenje aluminija, so elektrode bodisi iz čistega volframa, ali pa tiste, ki vsebujejo cirkonijev oksid. Elektrode, ki vsebujejo torij ne uporabljamo. Vrh elektrode za varjenje aluminija naj ne bo ošiljen, ampak rahlo top. Za varjenje tankega aluminija uporabljamo čisti argon, kot zaščitni plin. Helij sicer omogoča globo penetracijo vara pri debelejših obdelovancih, otežkoča pa vžig, oziroma vzpostavitev obloka.[19] Aluminij in magnezij lahko varimo tudi z enosmernim varilnim tokom, ne glede na polarizacijo elektrode. Če je elektroda negativno polarizirana, dosežemo večjo penetracijo vara.[19] V tem primeru običajno uporabimo argon kot zaščitni plin za varjenje aluminija. Pozitivno polarizirana elektroda se uporablja le, ko želimo doseči plitek var, še posebno pri pri varjenju tanjše aluminijaste pločevine, do debeline 1,6 mm. Elektroda, ki vsebuje torij se uporablja izključno z argonom, kot zaščitnim plinom.[19]

Jeklo

Za TIG varjenje ogljikovih in nerjavečih jekel je zelo pomembna izbira ustreznega dodajnega materiala, da preperčimo povečano poroznost vara. S površine dodajnega materiala in s površine področja varjenja na obdelovancu moramo odstraniti okside in to nepostredno pred začetkom varjenja. Za čiščenje in razmaščevanje površine lahko uporabimo alkohol ali aceton.[20] Za mehka jekla, razen pri debelejših obdelovancih (več kot 25 mm) ni potrebno predogrevanje. Legirana jekla po potrebi predogrevamo, da upočasnimo proces ohlajanja zvarjenca, ter izključimo formiranje neželjene kristalne strukture materiala, ter pojavljanja razpok v področju zvara. Avstenitna nerjaveča jekla ni potrebno predgrevati, martenzitna in feritna nerjaveča jekla pa zahtevajo predogrevanje. Običajno uporabljamo enosmerni varilni tok z negativno polarizirano elektrodo ter elektrode, ki vsebujejo torij. Vrh elektrode mora biti zbrušen v ostro konico. Za varjenje tanjših materialov kot zaščitni plin uporabljamo čisti argon, za debelejše pa mešanico helij-argon.[20] .

Varjenje različnih kovin

Varjenje različnih materialov-kovin predstavlja dodatne težave zaradi tega, ker se različne kovine stežka zlijejo v dovolj močan spoj. Vseno pa varimo različne kovine pri mnogih primerih uporabe v proizvodnji, popravilu in zaščiti proti koroziji ter oksidaciji.[21] Kot dodajni material uporabimo enak material kot je eden od zvarjencev, primer varjenaja nerjavečega jekla z ogljikovim jeklom, kjer kot dodajni material uporabimo nerjaveče jeklo. Pri varjenju jekla in litega železa, pa kot dodajni material uporabimo nikelj, torej iz povsem drugačnega materiala, kot sta zvarjenca. Če sta materiala, ki ju želimo zvariti zelo različna, moramo na oba nanesti prevleko, ki je kompatibilna z določenim dodajnim materialom, šele nato ju lahko zvarimo skupaj. Poleg tega lahko s TIG postopkom navarjamo tudi različen dodajni material na obdelovanec.[21]

Pri varjenju različnih materialov moramo med zvarjencema doseči ustrezno prileganje, s predpisano zračnostjo ter ustrezno poševno obdelanimi robovi obeh zvarjencev. Paziti moramo tudi, da prekomerno ne talimo osnovnih materialov. Za varjenje uporabljamo pulzirajoč varilni tok, s katerim lahko dobro nadziramo dovod toplote v var. Dodajni material moramo hitro dodajati v talino, paziti moramo tudi na velikost "luže" taline, da ne oslabimo osnovnega materiala v področju zvara.[21]

Različice TIG postopka

Pulzno varjenje

V režimu pulzirajočega toka, varilni tok izmenično pulzira med dvema prednastavljenima vrednostima. V času, ko ima tok višjo vrednost, se območje taline bolj segreje, v času ko ima tok nižjo vrednost pa se talina ohlaja in strjuje. Prednosti TIG varjenja s pulzirajočim varilnim tokom, je zmanjšano pregrevanje varjenca in s tem posledično manjše deformacije ter zvijanje končnega izdelka. Ponuja tudi večji nadzor nad talino, omogoča globjo penetracijo vara, večjo hitrost varjenja pa tudi višjo kakovost vara. Sodobni TIG varilni aparati omogočajo številne nastavitve, ki varilcu olajšajo delo, hkrati pa povečujejo kvaliteto končnega izdelka.[22]

Pulzno varjenje z avtomatskim odmikanjem dodajnega materiala - Dabber

Postopek "Dabber" se uporablja za natančno navarjanje na tanke robove. Varimo s strojem, ki natančno posnema gibanja pri ročnem TIG varjenju z dodajanjem hladne žice dodajnega materiala. Žico "pomaka" oziroma z njo niha v talino vara. Sistem lahko uporabljamo sinhrono s pulziranjem varilnega toka. Tako lahko varimo cel spekter zlitin, vključno s titanovimi in nikljevimi, ravno tako pa tudi orodna jekla. Pogosto s tem načinom reparaturno varimo lopatice na motorjih reaktivnih letal, navarjamo zobe žaginih listov, rezkarje, svedre in rezila kosilnic.[23]

Glej tudi

Zunanje povezave


Dodatno branje

  • American Welding Society (2004). Welding handbook, welding processes Part 1. Miami Florida: American Welding Society. ISBN 0-87171-729-8. 
  • ASM International (2003). Trends in welding research. Materials Park, Ohio: ASM International. ISBN 0-87170-780-2. 
  • Cary, Howard B.; Helzer, Scott C. (2005). Modern welding technology. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education. ISBN 0-13-113029-3. 
  • Jeffus, Larry (2002). Welding: Principles and applications. Thomson Delmar. ISBN 1-4018-1046-2. 
  • Lincoln Electric (1994). The procedure handbook of arc welding. Cleveland: Lincoln Electric. ISBN 99949-25-82-2. 
  • Messler, Robert W. (1999). Principles of welding. Troy, New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-25376-6. 
  • Minnick, William H. (1996). Gas tungsten arc welding handbook. Tinley Park, Illinois: Goodheart–Willcox Company. ISBN 1-56637-206-2. 
  • Watkins, Arthur D.; Mizia, Ronald E. Optimizing long-term stainless steel closure weld integrity in DOE standard spent nuclear canisters. ASM International. str. 424–426. 
  • Weman, Klas (2003). Welding processes handbook. New York: CRC Press LLC. ISBN 0-8493-1773-8. 

Sklici

  1. Weman, 31, 37–38
  2. 2,0 2,1 Lincoln Electric, 1.1-7–1.1-8
  3. Cary and Helzer, 8
  4. Lincoln Electric, 5.4-7–5.4-8
  5. 5,0 5,1 Cary and Helzer, 42, 75
  6. Cary and Helzer, 77
  7. Watkins and Mizia, 424–426
  8. Minnick, 120–21
  9. 9,0 9,1 9,2 Cary and Helzer, 74–75
  10. 10,0 10,1 10,2 Cary and Helzer, 71–72
  11. Cary and Helzer, 71
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 Minnick, 14–16
  13. ISO 6848; AWS A5.12. Podatke AWS A5.12 lahko najdemo na WeldingWire.com
  14. Jeffus, Larry F (1997-09). Welding: Principles and applications. ISBN 9780827382404. 
  15. AWS D10.11M/D10.11 - An American National Standard - Guide for Root Pass Welding of Pipe Without Backing. American Welding Society. 2007. 
  16. Minnick, 71–73
  17. Jeffus, 361
  18. Weman, 31
  19. 19,0 19,1 19,2 19,3 19,4 Minnick, 135–49
  20. 20,0 20,1 Minnick, 156–69
  21. 21,0 21,1 21,2 Minnick, 197–206
  22. Cary and Helzer, 75–76
  23. Cary and Helzer, 76–77