Tehnike zavarivanja TIG DC i AC

KRATKA I VAŽNA UPUTSTVA

Prolog:

Ovaj tekst je namenjen brzoj obuci u zavarivanju i boljem shvatanju termina vezanih za zavarivanje. Ne zato što neko hoće brzo da nauči zavarivanje koje je izuzetno složena veština već zato što se ponekad nema vremena za ponovni upis u najbližu srednju tehničku školu - odsek Zavarivanje. U tekstu postoji mnogo nevažnih ali izuzetno zvučnih informacija iz oblasti fizike plazme i sl. Autor teksta nije mogao da pobegne od svoje prirode. Ipak, ako i pored toga pročitate sve do kraja, naći ćete suštinske "trikove" zavarivanja Aluminijuma. Trikovima ih zovu samozvani čarobnjaci zavarivanja i ljubomorno ih čuvaju za sebe. Pisac ovih redova je čarobnjak energetske elektronike pa nije ljubomoran na znanje zavarivanja koje je nakupio u toku protekle radne decenije. I naravno, on je takođe i dobar zavarivač (nije za celodnevni rad, onako... na par sati pa ponovo za par dana) i iznad svega skroman čovek :)

Pročitati pažljivo i u celosti tekst koji sledi !!!

DC i AC TIG POSTUPAK:

TIG/WIG (Tungsten/Wolfram Inert Gas) postupak zavarivanja. Obe skraćenice se odnose na zavarivanje Wolframskom elektrodom u zaštitnoj i radnoj atmosferi Argona ili nekog drugog plemenitog gasa. Zavarivanje odnosno topljenje metala se događa zbog veoma visokih temperatura koje se razvijaju na krajevima onog dela električnog kola koji se odvija u gasu. Gas kroz koji protiče električna struja se nalazi u stanju plazme (4. agregatno stanje). Svi atomi gasa su jonizovani i kreću se prema metalnim elektrodama zavisno od svojih naelektrisanja. Pozitivni joni (veći i teži) se kreću prema negativnom polu a negativni joni (elektroni) se kreću prema pozitivnom polu. U toku ovog kretanja koje je posledica konstantnog električnog polja, dolazi do novih izbijanja elektrona sa orbitala i promene njihovog kvantnog stanja. Takođe, istovremeno dolazi i do rekombinacije elektrona ili do promene kvantnih stanja elektrona u okviru samog pozitivnog jona pri čemu se emituje kvant elektromagnetnog zračenja. Taj kvant je foton relativno visoke energije i njegova talasna dužina je u zoni plavog i ultra-ljubičastog dela spektra. Zato električni luk odnosno plazma u Argonu, na atmosferskom pritisku, zrači izuzetno jakom svetlošću ali i štetnim UV zračenjem od koga se rukovaoci (zavarivači) moraju zaštititi na adekvatan način. Ovo zračenje ne prolazi kroz neprovidne materije tako da je i kožna kecelja dovoljna zaštita.

DC TIG Postupak. Temperatura na krajevima električnog luka zavisi od polariteta. Laki negativni joni (elektroni), krećući se u konstantnom električnom polju stiču mnogo veću brzinu i kinetičku energiju (koja je srazmerna kvadratu brzine koja u ovom slučaju ima dominantni značaj u odnosu na masu jona). Elektroni ovu svoju kinetičku energiju pri sudaru predaju pozitivnom polu koji je zbog toga topliji za oko 1000 stepeni. Ukratko, temperatura "+" pola je oko 3500 C, a temperatura "-" pola je oko 2500 C. Tačka topljenja Wolframa je oko 3200 C. To znači da se TIG gorionik pri DC TIG postupku mora vezati za "-" pol. Tako će se sprečiti topljenje elektrode i povećati unos toplote u materijal koji se topi.

AC TIG postupak i "BALANS". Struja naizmenično menja smer. Elektroda se pojačano greje a unos toplote u materijal se smanjuje. Intenzitet ovog procesa zavisi od veličine koja se u žargonu naziva "AC Balans". Ova vrednost predstavlja odnos vremena direktne odnosno inverzne struje i najviše utiče na karakteristike luka pri AC postupku. Ova promena smera struje je neophodna jer se jedino na taj način (magneto-dinamički efekti u plazmi) može oksid Aluminijuma (Al2O3), ukloniti sa površine zavarivanih komada. Ovaj oksid se neće istopiti dok ne dospe u plazmu (tamo će ispariti jer je temperatura plazme oko 30000 C). Tek se uklanjanjem oksida stiču uslovi da dođe do kapilarnog spajanja metalnih kupatila na zavarivanim komadima

Frekvencija i ostali parametri su za red veličine manje važni. Osim, naravno, MIX postupka kojim se u programiranim periodima mešaju DC i AC režimi čime se za oko 50% mogu pojačati efekti dubokog provara, smanjiti štetni unos toplote i pojačati efekti čišćenja. Do vrednosti koje omogućavaju zavarivanje Aluminijuma bez predhodnog mehaničkog čišćenja. Čak i eloksirane komade.

Dakle:

Više inverzne struje (polaritet kao pri DC TIG postupku) znači manje zagrevanje elektrode, fokusiran luk i veći unos toplote u materijal ali slabije čišćenje. Više direktne struje (obrnuti smer u odnosu na DC TIG) znači bolje čišćenje (širu zonu čišćenja) ali se Wolframska elektroda više topi i manje se greje materijal. Plići je zavar ali je čistiji. Ne idu dva dobra zajedno. Zato se i zove "BALANS". Mora da se balansira što unosi dodatno opterećenje u veštinu zavarivanja. Idealno podešen BALANS vidi se po tome što je zona čišćenja (abrazivno beli deo površine aluminijuma) za oko 1mm šira od samog metalnog kupatila (blistavo sjajan deo površine). Ako Vam se male crne čađave tačkice pojave u samom zavaru (plivuckaju na površini), nije dovoljan intenzitet čišćenja ili nema dovoljno Argona. Ili, naravno, ne znate da zavarujete. Ne znate da dodajete žicu i.t.d. E, o tome ćemo sada detaljnije...

DODAVANJE ŽICE

Žica koja se dodaje nije u električnom kolu tako da nju struja neće čistiti od oksida. Izuzetno je važno dodavati žicu na taj način da se na njoj ne stvore oksidi i ne unesu u metalna kupatila. To znači sledeće:

  1. Pozicija držanja žice. Žica za dodavanje se drži u zaštitnoj atmosferi Argona, znači blizu šobe, ali ne toliko da se počne topiti ili oksidisati. Na taj način, ona će biti i dovoljno zagrejana tako da će se brzo utopiti u već postojeće kupatilo. Žica se drži na pravcu isticanja Argona odnosno u smeru zavarivanja. Ako je moguće, žicu treba držati na mestu na kome je keramička šoba zaklanja od toplotnog zračenja plazme.
  2. Debljina žice mora biti tako dimenzionisana (prema struji zavarivanja) da se ne počne prerano topiti i goreti u toku prinošenja kupatilu (ako je previše tanka). Takođe, previše debela žica neće moći da se istopi na vreme i njen breg će biti preveliki. Ohladiće kupatilo (što nekad može biti i korisno) a može se dogoditi i da vrh talasa istoplenog metala dopre i do vrha Wolframa. Tada će nastati kratak spoj, prekid luka, zaprljavanje elektrode i oštećenje mesta zavara. Nepažnja će koštati oko 10 minuta reparacije svih navedenih činioca. Nema tabele za debljinu žice. Zdrav razum i pažljivo gledanje u metalno kupatilo će brzo rešiti problem. Dakle - inteligencija i koncentracija. Ako nešto od ovoga nedostaje u vreme kada se zavaruje, najbolje je ostaviti posao za bolje dane (podatak iz ličnog iskustva).
  3. Dodavanje žice. Pošto žicu odgovarajuće debljine već držimo na optimalnom mestu, dolazi trenutak kada je moramo gurnuti u neuralgičnu tačku. To se mora dobro uvežbati jer čini samu srž dobrog zavarivanja Aluminijuma. Dakle, brzim i preciznim pokretom, žica se "ćušne" u samo kupatilo i to pri vrhu, dalje od plazme. Ovo se izvodi pod što manjim lučnim uglom u odnosu na površinu metala (15 - 30 stepeni). Čak je dozvoljeno i da žica pre ulaska u kupatilo "klizne" po površini ispred kupatila. To će pomoći čišćenju jer je tada i sama žica deo električnog kola i na nju deluje "čišćenje" oksida. Ukoliko se ovaj pokret odvija sporo, neprecizno i neodlučno, žica će oksidisati, prevući će se vidljivim slojem oksida ili u najgorem slučaju istopiti. Ako se napravi prljavo-siva kuglica na vrhu žice, nemojte je gurati u metalno kupatilo. Otresite je brzim bočnim pokretom.
  4. Vraćanje na početnu poziciju. Posle uspešnog utapanja žice u metalno kupatilo, ona se brzim pokretom mora vratiti u početnu poziciju. Ne predaleko od luka, u zaštitnoj atmosferi argona ali dovoljno daleko da ne gori. Onda se postupak ponavlja. Ukoliko Vam neko pokaže ove pokrete i pozicije, biće Vam potrebno oko pet dana intenzivne vežbe da savladate ovaj postupak zavarivanja i to u specijalnim slučajevima koji su Vam interesantni. Za teža zavarivanja je neophodna vežba koja traje oko dva meseca. Ovo su prosečna vremena prema našem iskustvu na oko 1000 obučenih korisnika aparata.
  5. TRIK: prilikom zavarivanja izuzetno prljavih komada kod kojih nečistoće dolaze iz unutrašnjosti (npr. cevi auto klime koje se ne mogu očistiti iznutra pa masnoća sagoreva i izbija na površinu kroz rupu koju zavarujemo) potrebno je učiniti sledeće: napraviti istopljenu kuglicu daleko od rupe, žicu i gorionik držati sa suprotne strane od kritičnog mesta i pustiti da samo aluminijumsko kupatilo obuhvati, istopi i zatvori pukotinu. Ne prilaziti plazmom mestu zavara direktno. Gurati ispred sebe metalno kupatilo prema rupi a žicu dodavati sa strane.
  6. Još jedan trik. Ako DC TIG postupkom zavarujete crno gvožđe, toplo valjane limove i slično (što se uoibičajeno radi elektrodom), dolaziće do pucketanja, izbacivanja materijala, lepljenja na Wolfram i do pojave kratera na površini. Praktično se ne može raditi jer se elektroda mora čistiti svakih 5 cm zavara. Ova pojava je posledica eksplozivnog isparavanja Sumpornih nečistoća u metalu. Može se sprečiti tako što ćete koristiti prohromsku žicu za dodavanje. Sve se smiri jer prohrom promeni koncentracije nečistoća i hemijski sastav metalnog kupatila.

 

Privremeni epilog:

Ovaj tekst će se vremenom dopunjavati. Ne oklevajte da nam putem e-mail-a pošaljete ispravke, sugestije ili pitanja. Pitanja možete telefonom ili lično, a sugestije i ispravke isključivo putem interneta jer smo sujetni pa ćemo se ljutiti a iz inbox-a ih je lako hitnuti u trash. ;)
Hvala i srdačan pozdrav,
WALTER