Mikä on TIG-hitsaus

Tungsten inert gas (TIG) -hitsauksessa, joka tunnetaan myös nimellä kaasuvolframikaarihitsaus (GTAW), käytetään kulumatonta volframielektrodia ja inerttiä suojakaasua. - TIG-hitsaus mahdollistaa esineiden liittämisen ilman lisäainetta, jolloin saadaan siistimpiä ja roiskettomia hitsejä.

TIG-hitsausprosessissa kaari muodostuu terävän volframielektrodin ja työkappaleen väliin inertissä argon- tai helium-ilmakehässä. Terävän elektrodin pieni voimakas kaari on ihanteellinen korkealaatuiseen ja tarkkaan hitsaukseen. Koska elektrodia ei kuluteta hitsauksen aikana, TIG-hitsauskoneen ei tarvitse tasapainottaa valokaaren lämmön syöttöä, koska metalli kerrostuu sulatuselektrodista. Kun täytemetallia tarvitaan, se on lisättävä erikseen hitsausaltaaseen.

Virtalähde

TIG-hitsausta tulee käyttää roikkuvalla, tasavirtaisella virtalähteellä - joko tasa- tai vaihtovirtalähteellä. Vakiovirtavirtalähde on välttämätön, jotta vältytään liian korkeilta virroilta, kun elektrodi oikosuljetaan työkappaleen pintaan. Tämä voi tapahtua joko tarkoituksella valokaaren syttyessä tai vahingossa hitsauksen aikana. Jos, kuten MIG-hitsauksessa, käytetään tasaista ominaisvirtalähdettä, kaikki kosketus työkappaleen pintaan vaurioittaisi elektrodin kärkeä tai sulattaisi elektrodin työkappaleen pintaan. DC:ssä, koska kaaren lämpö jakautuu noin kolmannes katodille (negatiivinen) ja kaksi kolmasosaa anodille (positiivinen), elektrodilla on aina negatiivinen napaisuus ylikuumenemisen ja sulamisen estämiseksi. DC-elektrodin positiivisen polariteetin vaihtoehtoisella virtalähdeliitännällä on kuitenkin se etu, että katodin ollessa työkappaleessa pinta puhdistuu oksidikontaminaatiosta. Tästä syystä vaihtovirtaa käytetään hitsattaessa materiaaleja, joissa on sitkeä pintaoksidikalvo, kuten alumiinia.

Kaaren käynnistys

Hitsauskaari voidaan käynnistää raaputtamalla pintaa, jolloin muodostuu oikosulku. Vain oikosulun katketessa päähitsausvirta kulkee. On kuitenkin olemassa vaara, että elektrodi voi tarttua pintaan ja aiheuttaa volframikertymän hitsiin. Tämä riski voidaan minimoida käyttämällä nostokaaren tekniikkaa, jossa oikosulku muodostuu erittäin alhaisella virtatasolla. Yleisin tapa käynnistää TIG-kaari on käyttää HF-taajuutta (High Frequency). HF koostuu useiden tuhansien volttien suurjännitekipinöistä, jotka kestävät muutaman mikrosekunnin. HF-kipinät aiheuttavat elektrodin ja työkappaleen raon rikkoutumisen tai ionisoitumisen. Kun elektroni/ionipilvi on muodostunut, virta voi virrata virtalähteestä.

Huomautus: Koska HF tuottaa epätavallisen korkeaa sähkömagneettista säteilyä (EM), hitsaajien tulee olla tietoisia siitä, että sen käyttö voi aiheuttaa häiriöitä erityisesti elektronisissa laitteissa. Koska EM-päästöt voivat levitä ilmassa, kuten radioaallot, tai kulkeutua virtakaapeleita pitkin, on huolehdittava siitä, että ohjausjärjestelmiin ja -instrumentteihin ei aiheudu häiriöitä hitsauksen läheisyydessä.

HF on myös tärkeä AC-kaaren stabiloinnissa; AC:ssa elektrodin napaisuus käännetään taajuudella noin 50 kertaa sekunnissa, jolloin kaari sammuu jokaisen napaisuuden vaihdon yhteydessä. Sen varmistamiseksi, että kaari sytytetään uudelleen jokaisen napaisuuden vaihdon yhteydessä, HF-kipinöitä syntyy elektrodin/työkappaleen raon poikki osumaan kunkin puolijakson alun kanssa.

Elektrodit

DC-hitsaukseen käytettävät elektrodit ovat tavallisesti puhdasta volframia, jossa on 1-4 % tooriaoksidia valokaaren syttymisen parantamiseksi. Vaihtoehtoisia lisäaineita ovat lantaanioksidi ja ceriumoksidi, joiden väitetään antavan erinomaisen suorituskyvyn (kaarikäynnistys ja pienempi elektrodien kulutus). On tärkeää valita oikea elektrodin halkaisija ja kärjen kulma hitsausvirran tasolle. Yleensä mitä pienempi virta, sitä pienempi on elektrodin halkaisija ja kärkikulma. AC-hitsauksessa, koska elektrodi toimii paljon korkeammassa lämpötilassa, volframia, johon on lisätty zirkoniumoksidia, käytetään vähentämään elektrodien eroosiota. On huomattava, että elektrodilla syntyvän suuren lämpömäärän vuoksi on vaikea säilyttää terävää kärkeä ja elektrodin pää saa pallomaisen tai 'pallon' profiilin.

Suojakaasu

Suojakaasu valitaan hitsattavan materiaalin mukaan. Seuraavat ohjeet voivat auttaa:

Argon + 2 - 5 % H2 - vedyn lisääminen argoniin tekee kaasusta hieman, mikä auttaa tuottamaan puhtaamman näköisiä hitsejä ilman pinnan hapettumista. Koska valokaari on kuumempi ja ahtaampi, se mahdollistaa suuremmat hitsausnopeudet. Haittoja ovat vetyhalkeiluriski hiiliteräksissä ja hitsimetallien huokoisuus alumiiniseoksissa.

Helium ja helium/argon-seokset - heliumin lisääminen argoniin nostaa kaaren lämpötilaa. Tämä edistää suurempia hitsausnopeuksia ja syvempää hitsin tunkeutumista. Heliumin tai helium/argon-seoksen käytön haittoja ovat kaasun korkea hinta ja kaaren käynnistämisen vaikeus.

Sovellukset

TIG-hitsausta käytetään kaikilla teollisuuden aloilla, mutta se soveltuu erityisen hyvin korkealaatuiseen hitsaukseen. Manuaalisessa hitsauksessa suhteellisen pieni kaari on ihanteellinen ohuelle levymateriaalille tai kontrolloidulle tunkeutumiselle (putken hitsauksen juurivaiheessa). Koska saostusnopeus voi olla melko alhainen (käytettäessä erillistä täytetankoa), MMA tai MIG voivat olla parempia paksummille materiaaleille ja paksuseinäisten putkien hitsien täyttöajoille.

TIG-hitsausta käytetään laajalti myös mekanisoiduissa järjestelmissä joko autogeenisesti tai täytelangalla. Kemiantehtaiden tai kattiloiden valmistuksessa käytettäviä putkien kiertohitsaukseen on kuitenkin saatavilla useita hyllystä valmistettuja järjestelmiä. Järjestelmät eivät vaadi manipulointitaitoa, mutta käyttäjän on oltava hyvin koulutettu. Koska hitsaaja ei pysty hallitsemaan kaaren ja hitsauslanan käyttäytymistä, on kiinnitettävä erityistä huomiota reunan valmisteluun (käsin valmistetun sijaan koneistettuun), liitoksen sovittamiseen ja hitsausparametrien hallintaan.