Alegerea si mentenanta echipamentelor si pistoletelor pentru sudare TIG

Alegerea si mentenanta echipamentelor si pistoletelor pentru sudare TIG

Alegerea si mentenanta echipamentelor si pistoletelor pentru sudare TIG

Modul de alegere al echipamentelor si pistoletelor pentru sudarea TIG si operatiile de mentenanta necesare acestora sunt doua aspecte neglijate de cele mai multe ori in activitatea de zi cu zi. Tendinta generala, ca si in alte cazuri, este sa se considere ca toate echipamentele TIG si respectiv toate pistoletele si consumabilele destinate acestora fac acelasi lucru si se pierde din vedere analiza caracteristicilor tehnice si particularitatile specifice fiecarei aplicatii.

Alegerea pistoletului si consumabilelor pentru sudarea TIG trebuie sa aibă la baza urmatoarele informatii:

Tipul de racire pentru respectivul pistolet. Tipul de racire este dat de cele mai multe ori de aplicatia in sine si nu neaparat de dotarea echipamentului, deoarece sunt unele situatii care vor necesita si dotarea echipamentului de sudare TIG cu o unitate de racire cu lichid nu doar cu un pistolet nou.

Tipul de conector care este legat direct la cablul de putere, deoarece in functie de tipul de aparat si de producator exista o mare diversitate de astfel de mufe, de la clasica mufa EURO (intalnita pe echipamentele destinate sudarii MIG/MAG si care au si functie pentru sudarea TIG cu amorsare prin contact) si pana la clasica mufa tip baioneta SK 35.

Mufa electrica de comanda, in cazul in care echipamentul este prevazut cu o astfel de mufa, sau daca este necesar ca pistoletul sa fie comandat prin intermediul unei valve manuale (robinet), in cazul in care aparatul nu este prevazut cu o mufa electrica de comanda (cazul echipamentelor de sudare MMA care pot suda si TIG cu amorsare prin contact).

Sectiunea cablului de putere va depinde de puterea maxima a pistoletului si de lungimea acestuia. Astfel in cazul unui pistolet cu lungimea de 8 m este foarte important ca sectiunea cablului sa fie mai mare fata de cea a unui pistolet de 4 m. Din pacate foarte multi furnizori ofera pistolete cu cablurile subdimensionate, iar utilizatorii nici macar nu sunt interesati de acest aspect.

Corpul de pistolet se va alege in functie de aplicatia in sine si nu trebuie considerat ca exista doar un singur tip de corp de pistolet. Se poate alege dintr-o multitudine de variante: de la cele cu gatul flexibil, la corpuri de pistolet cu lungimi variabile (2”, 5”, etc.), la corpuri de pistolet cu gat foarte lung si consumabile foarte mici (in care se poate introduce un electrod din wolfram cu o lungime de doar 25 - 30 mm)

Tipul si marimea consumabilelor sau pieselor de uzura sunt si ele deosebit de importante, deoarece in functie de aplicatie pot influenta foarte mult rezultatul final. Exista o sumedenie de pistolete destinate sudarii TIG care pot fi echipate cu 2, 3 sau chiar 4 tipuri complet diferite de componente, de la simpla mandrina (portpenseta) pana la lentile de gaz de diferite dimensiuni, pentru a raspunde tuturor aplicatiilor.

Foto 1 – prezinta o gama variata de lentile de gaz pentru diverse pistolete si aplicatii

Se va tine de asemenea cont, daca pe viitor se va dori echiparea pistoletului cu comanda manuala pentru curentul de sudare sau, in cazul in care se doreste achizitionarea unui pistolet cu comanda manuala pentru curentul de sudare, ca pistoletul sa permita schimbarea rapida a modului de comanda in cazul defectarii acestuia sau in cazul in care se doreste sa se treaca de la clasicul buton Pornit/Oprit la un modul care sa permita si reglarea curentului.

Foto 2 – prezinta o gama larga de module de comanda pentru pistoletele manuale de sudare TIG

Un aspect deosebit de important este si cel referitor la capitolul mentenanta si reparatii, iar aici trebuie tinut cont ca pistoletul achizitionat sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

Sa fie usor si rapid de desfacut si de reparat

Cablurile si furtunele sa fie cat se poate de flexibile pentru a evita deteriorarea rapida a acestora

Sa contina pe cat posibil componente standard pentru a facilita reparatiile

Manerul pistoletului sa permita inchiderea etansa, dupa orice interventie de mentenanta sau dupa o reparatie, pentru o lunga perioada de timp.

Alegerea si pregatirea electrozilor din wolfram (tungsten), indispensabili in cazul aplicatiilor de sudare TIG (Tungsten Inert Gaz) sunt de asemenea doua aspecte trecute cu vederea in majoritatea cazurilor. Astfel, majoritatea sudorilor nu stiu cum sa aleaga si sa ascuta electrozii din wolfram in functie de aplicatia pe care o realizeaza si aplica niste solutii preluate, de-a lungul timpului, de la alti colegi de-ai lor, si anume:

utilizarea numai de electrozi din wolfram aliat cu oxid de toriu (pentru sudarea in curent continuu) si de electrozi din wolfram pur (pentru sudarea aluminiului in curent alternativ)

ascutirea electrozilor cu flexul sau pe piatra de polizor clasic si fara a tine cont de modul corect de ascutire si de fisele tehnice de securitate ale electrozilor.

Din aceste motive in cele ce urmeaza voi face o scurta prezentare a tipurilor de electrozi de wolfram si a modului corect de ascutire a acestora:

Procesul de sudare WIG (TIG) se bazeaza pe duritatea si rezistenta wolframului la temperaturi ridicate (avand punctul de topire la circa 3422°C), caracteristici necesare pentru a putea transfera curentul de sudare.

Alegerea corecta a electrodului necesar in procesul de sudare TIG depinde de tipul materialului de baza, de grosimea acestuia si de modul de lucru (in curent continuu sau in curent alternativ).

Electrozi din wolfram pur (cap verde)

Acesti electrozi contin minim 99,5% wolfram, se consuma cel mai repede dintre toti electrozii utilizati pentru sudarea TIG si sunt, in mod normal, si cei mai ieftini. Ofera o buna stabilitate a arcului atunci cand sunt utilizati la sudarea in curent alternativ a aluminiului. Sunt preferati pentru sudarea in curent alternativ cu caracteristica sinusoidala a aluminiului si magneziului, deoarece ofera o foarte buna stabilitate a arcului atat in mediu protector de argon cat si in mediu de heliu. Formeaza foarte usor un varf rotunjit si curat, insa au tendinta sa se despice atunci cand se utilizeaza curenti mari. Nu sunt recomandati pentru sudarea in curent continuu, deoarece nu ofera aceeasi putere de amorsare precum electrozii de wolfram aliati cu oxid de toriu si respectiv precum cei aliati cu oxid de ceriu).

Electrozi din wolfram aliat cu oxid de zirconiu (cap alb)

Acesti electrozi contin minim 99,10% wolfram si intre 0,15% si 0,40% oxid de zirconiu si sunt electrozii preferati atunci cand se doreste sudarea in curent alternativ, cu un varf rotunjit, cu o calitate foarte ridicata si cand nu este tolerata contaminarea baii de material topit. Produc un arc extrem de stabil si au o buna rezistenta la fisurare. Capacitatea de transfer a curentului este egala sau mai mare ca aceea a electrozilor din wolfram aliat cu oxid de toriu.

Nu sunt recomandati pentru sudarea in curent continuu.

Electrozi din wolfram aliat cu oxid de lantan (1% cap negru, 1.5% cap auriu, 2% cap albastru)

Acesti electrozi sunt aliati cu oxid de lantan care este nu este radioactiv, au capabilitati excelente de amorsare a arcului (acesta poate fi amorsat si mentinut la amperaje mici), o rata de eroziune redusa, ofera o excelenta stabilitate a arcului si caracteristici de reamorsare a arcului foarte bune.

Alierea cu 1-2% oxid de lantan creste capacitatea maxima de transfer al curentului cu circa 50% fata de electrozii din wolfram pur de acelasi diametru, atunci cand se sudeaza in curent alternativ. De asemenea, acesti electrozi isi mentin varful ascutit o perioada lunga de timp, fapt important in cazul sudari otelului si inoxului in curent continuu sau la sudarea in curent alternativ utilizand surse de sudare cu caracteristica dreptunghiulara.

Electrozii aliati cu 1,5% lantan (contin minim 97,80% wolfram si intre 1,30% si 1,70% lantan) ofera majoritatea avantajelor electrozilor aliati cu oxid de ceriu, avand in plus o conductivitate similara cu a electrozilor aliati cu 2% oxid de toriu, iar din acest motiv ii pot inlocui pe acestia fara a fi necesare modificari semnificative asupra parametrilor de sudare. Datorita acestor caracteristici acesti electrozi sunt ideali daca doriti sa va optimizati calitatea sudurii.

Deci acesti electrozi pot fi utilizati atat in curent alternativ (cu varf rotunjit pentru caracteristicile sinusoidale sau cu varf ascutit pentru cele dreptunghiulare) cat si in curent continuu (cu electrodul legat la borna – si avand varful ascutit).

Electrozi din wolfram aliat cu ceriu (2% cap gri)

Acesti electrozi contin minim 97,30% wolfram si intre 1,80% si 2,20% ceriu si se comporta cel mai bine la sudarea in curent continuu utilizand intensitati mici, insa pot fi utilizati cu succes atat la sudarea in curent continuu cat si in curent alternativ. Amorsarea excelenta a arcului la amperaje scazute a facut ca acesti electrozi sa fie utilizati pe scara larga in aplicatii de automatizare, la sudarea tablelor subtiri, etc. Sunt un foarte bun inlocuitor pentru electrozii toriati (cu 2% toriu) si, desi au caracteristici electrice diferite fata de electrozii toriati, majoritatea sudorilor nu vor fi capabili sa faca vreo diferenta intre ei. Utilizarea electrozilor ceriati la amperaje mari nu este recomandata, deoarece oxizii vor migra rapid catre varful incins al electrodului, eliminandu-se si anuland astfel beneficiile aduse de oxidul de ceriu.

Electrozi din wolfram aliat cu toriu (1% cap galben, 2% cap rosu)

Electrozii din wolfram aliat cu 2% toriu sunt cei mai utilizati electrozi la noi in tara, fiind preferati pentru usurinta in utilizare si durata lunga de viata (net superioara electrozilor din wolfram pur). Ofera performante mai bune de sudare in curent continuu fata de electrozii din wolfram nealiat, deoarece adaosul de toriu creste emisia de electroni, imbunatatind amorsarea si crescand capacitatea de transfer a curentului. Deoarece lucreaza la temperaturi net inferioare punctului lor de topire, acesti electrozi au o rata de uzura redusa oferind astfel o excelenta stabilitate a arcului. De asemenea, ofera un mai mic risc de contaminare a baii de material topit decat alti electrozi.

Spre deosebire de electrozii din wolfram pur, acesti electrozi sunt exceptionali pentru sudarea in curent continuu (cu electrodul conectat la borna -), insa la sudarea in curent alternativ se folosesc doar in cazuri speciale (la sudarea tablelor din aluminiu mai subtiri de 1,5 mm).

Totusi, toriul este un material cu un nivel scazut de radioactivitate si din acest motiv se recomanda ca atunci cand se sudeaza in zone inguste sa existe o buna ventilatie. Grija deosebita trebuie avuta pentru a nu se inspira praful rezultat in urma ascutirii acestor electrozi, iar in acest scop se vor respecta informatiile prezentate in fisele tehnice de securitate ale producatorului de electrozi (in cazul in care acestea exista) sau cele care vor fi prezentate in urmatorul numar al revistei.

In continuare voi pune accent pe modul de ascutire al electrozilor din wolfram si pe alegerea echipamentului de sudare TIG adecvat necesitatilor fiecarui utilizator.

Modul corect de ascutire al electrozilor din wolfram

Ascutirea electrozilor are rolul de a usura transferul arcului si de a crea un arc bine focalizat care sa permita obtinerea unor performante de sudare excelente.

Ascutirea electrozilor va tine cont de tipul de echipament utilizat, de tipul de curent utilizat (curent continuu sau alternativ), de caracteristicile de sudare folosite la sudarea in curent alternativ si de rezultatul dorit.

Astfel, va fi necesara alagerea unui varf rotunjit atunci cand se folosesc electrozi din wolfram nealiat si se sudeaza in curent alternativ utilizand caracteristici de sudare sinusoidale sau dreptunghiulare. Cea mai simpla modalitate de a realiza acest varf rotunjit este de a monta electrodul ascutit pe pistoletul de sudare TIG si de a utiliza curent alternativ cu intensitatea recomandata pentru respectivul diametru de electrod. Varful electrodului se va rotunji imediat obtinand forma optima pentru operatiile ulterioare. Diametrul zonei rotunjite nu trebuie sa depaseasca sub nici un aspect diametrul electrodului multiplicat cu 1,5, deoarece un varf care se termina cu o sfera de diametru mai mare poate reduce substantial stabilitatea arcului si de asemenea de poate desprinde si contamina baia de material topit.

Foto 3 – modul corect de ascutire al electrozilor de wolfram: 1. Arc stabil; 2. Varf plat; 3. Disc diamantat; 4. Ascutire pe directia longitudinala

Se poate utiliza un varf ascutit si/sau trunchiat (plat) atat la sudarea TIG/WIG in curent continuu cat si la cea in curent alternativ daca se utilizeaza pentru sudare surse tip invertor (pregatirea este adecvata si pentru electrozii din wolfram pur si pentru cei din wolfram aliat cu ceriu, lantan sau toriu).

Pentru ascutirea corecta a electrozilor din wolfram se va utiliza un disc diamantat (pentru a face fata duritatii wolframului si a permite ascutirea perfecta a electrozilor), care va fi folosit doar pentru ascutirea electrozilor (pentru a evita contaminarea acestora).

Pentru a fi ascutiti electrozii vor fi tinuti in contact direct cu discul diamantat la un unghi de 90⁰, asigurandu-ne ca directia de ascutire este tot timpul exact in lungul electrodului. Procedand in acest mod se va putea obtine un arc foarte stabil si se va reduce riscul de desprindere a unor bucati din varful electrodului si implicit cel de contaminare a pieselor.

In general, varful electrodului nu trebuie sa fie mai lung de 2,5 x diametrul electrodului (de exemplu, varful unui electrod de 2,4 mm va putea fi intre 4,8 si 6 mm lungime).

In cazul in care se sudeaza table subtiri (de exemplu in plaja de 0,3 – 1,0 mm grosime) utilizand curenti de intensitate mica, este recomandat sa se utilizeze un varf ascutit. Acest lucru va permite obtinerea unui arc foarte bine focalizat si va ajuta la reducerea deformatiilor termice in cazul tablelor subtiri din inox si aluminiu. Pentru curenti de intensitate mare nu se recomanda utilizarea de electrozi cu varful ascutit deoarece exista riscul ca varful sa se desprinda datorita intensitatii mari a curentului si sa duca la contaminarea baii de material topit. Din acest motiv, in cazul utilizarii de curenti mai mari, este recomandata taierea varfului ascutit al electrodului pe o lungime de 0,1 – 0,3 mm, obtinandu-se un varf trunchiat (plat). Acest varf plat permite evitarea desprinderii varfului ascutit datorita curentilor mari de sudare si transferul acestuia in baia de material topit si de asemenea reduce riscul de rotunjire a varfului electrodului.

Etapele obtinerii unui astfel de varf sunt urmatoarele:

Se ascute electrodul in mod normal utilizand discul diamantat (conform indicatiilor prezentate mai sus)

Apoi tot cu ajutorul discului diamantat se taie din varf circa 0,1 – 0,3 mm rezultand un varf plat

La ascutirea si pregatirea electrozilor din wolfram se va tine cont de faptul ca electrozii din wolfram aliat cu toriu sunt radioactivi si din acest motiv se recomanda ca la ascutirea lor sa se controleze si sa se colecteze cantitatea de pulbere care se degaja, echipamentul de ascutire sa fie instalat intr-o zona bine ventilata si sa se respecte instructiunile din fisele tehnice de securitate.

Echipamente ascutire electrozi

Tinand cont de faptul ca ascutirea electrozilor este foarte importanta si de asemenea de faptul ca genereaza destui timpi morti, exista pe piata o gama larga de echipamente destinate acestei operatii. Astfel, exista echipamente simple si usoare destinate doar ascutirii electrozilor la un unghi precis si taierii varfului, precum si echipamente mai mari si performante care au rezervor cu lichid pentru marirea duratei de viata a discului diamantat si pentru colectarea pulberilor care se degaja in urma polizarii si de asemenea permit taierea precisa a electrozilor la diverse lungimi, incepand cu lungimea de 10 mm (lucru foarte important in aplicatiile de sudare orbitala sau in aplicatiile manuale in care se utilizeaza pistolete de mici dimensiuni).

Echipamentele performante destinate realizarii acestei operatii tin cont de toate aspectele necesare unei ascutiri optime si anume:

Permit setarea foarte precisa a unghiului de ascutire realizand intotdeauna varful perfect cu consum minim de material.

Ascutirea electrozilor se face dupa directia longitudinala, utilizandu-se pentru ascutire discuri diamantate. In acest mod se evita obtinerea unui varf cancav sau convex si durificarea superficiala a varfului electrodului (albastrirea acestuia).

Permit taierea rapida si precisa a varfului electrodului. In acest scop lungimea de taiere este setata foarte precis, reducandu-se astfel timpii morti, datorati acestei operatii simple la prima vedere insa destul de delicata in practica, care in cele mai multe cazuri ii determina pe sudori sa renunte la aceasta operatie.

Pentru cazul in care se sudeaza folosind electrozi foarte scurti sau in cazul unor aplicatii de sudare automatizata sau sudare orbitala, echipamentele cele mai avansate permit taierea precisa a electrodului, pentru a evita schimbarea proprietatilor acestuia si pentru a reduce pe cat posibil consumul. Aceasta este o alta operatie simpla insa destul de delicat de realizat fara un echipament special, deoarece va necesita o atentie deosebita pentru a obtine toti electrozii la aceeasi lungime, generand astfel pierderi importante de timp si crescand consumul de electrozi.

De asemenea, exista echipamente performante la care ascutirea si taierea electrozilor se realizeaza intr-un mediu umed (intr-o camera cu lichid), in acest fel evitandu-se degajarea pulberilor in mediul inconjurator si se asigura si o buna racire a electrodului in timpul ascutirii si taierii varfului.

Foto 4 – prezinta echipamentul TIP TRIMMER COMBI destinat ascutirii si taierii electrozilor

Alegerea echipamentului de sudare TIG adecvat joaca un rol foarte important avand implicatii deosebite asupra:

Vitezei de sudare

Caldurii introdusa in material si implicit asupra deformatiilor termice

Costurilor de productie

Ratei de depunere

Omogenitatii cordonului de sudura

In acest moment pe piata exista un numar foarte mare de tipuri de echipamente TIG diferite, de la echipamente clasice la invertoare ce sudeaza in curent pulsat cu frecvente pana la 20000 Hz, si din acest motiv utilizatorilor finali le vine foarte greu sa faca diferenta intre ele.

Totusi, este recomandat ca inainte de a se lua o decizie in ceea ce priveste achizitionarea unui echipament de sudare TIG sa se tina cont de urmatoarele:

Tipul de echipament TIG (DC sau AC/DC) se va alege tinand cont de tipul de materiale care se sudeaza si de grosimile acestora. Nu este necesar sa se cumpere echipamente supradimensionate ca si putere, insa este necesar sa se achizitioneze echipamente de sudare TIG AC/DC pentru sudarea aluminiului si de asemenea, atunci cand se sudeaza intensiv aluminiu este necesar ca echipamentul sa fie prevazut cu unitate de racire cu lichid pentru pistolet, chiar si in cazul in care avem un echipament de doar 200 – 220 A.

In cazul in care se sudeaza table subtiri, pentru a putea reduce influentele termice, iar in cazul inoxului pentru a putea obtine un cordon aproape curat (care nu va necesita operatii indelungate de curatare), este important sa se utilizeze echipamente care pot sa sudeze in curent pulsat cu frecvente mari (de la minim 750 – 1000 Hz in sus). Echipamentele TIG care pot suda in curent pulsat cu frecventa de peste 12000 Hz aproape ca elimina zgomotul caracteristic sudarii in curent pulsat si de asemenea permit cresterea substantiala a vitezei de sudare.

Foto 5 – sudura realizata cu un echipament TIG DC cu sarma calda

In cazul in care se doreste cresterea substantiala a productivitatii se poate utiliza un echipament de sudare TIG cu sarma calda. Aceste echipamente utilizeaza in locul clasicelor baghete sarma de sudare cu diametre intre 0,8 si 1,2 mm, sarma care este incalzita de o sursa de sudare. Ele se pot utiliza atat in aplicatii manuale (unde controlul devine mult mai usor fata de clasica aplicatie manuala de sudare TIG) cat si in aplicatii de sudare automata sau robotizata. Avantajele acestor echipamente constau in:

Viteza de sudare de 2,5 – 3 ori mai mare fata de aplicatiile de sudare TIG in care se utilizeaza baghete

Reducerea deformatiilor termice

Reducerea substantiala a numarului de defecte (lipsa omogenitate, pori, etc)

Foto 6 – echipament sudare TIG DC cu sarma calda – TIP TIG