Наиболее важными параметрами, определяющими ход аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом и качество сварного шва, являются: род, полярность и величина тока; диаметр электрода, угол его заточки и диаметр притупления торца; расход аргона и скорость его истечения из сопла горелки; скорость сварки. Эти параметры зависят от толщины и марки свариваемого металла, вида соединения.
При выборе полярности тока следует учитывать, что более устойчива дуга прямой полярности, когда вольфрам является катодом, при этом температура электрода и его износ значительно меньше. Дуга обратной полярности горит неустойчиво, вольфрамовый электрод при температуре анода начинает плавиться и быстро изнашивается. Но дуга обратной полярности имеет одно ценное свойство: в зоне катодного пятна на поверхности металла под действием ионов аргона происходит распыление и удаление окисных пленок и других загрязнений. Это дает возможность сваривать без флюсов металлы, имеющие тугоплавкие окисные пленки, например, алюминий, магний и их сплавы.
Поэтому для легкоокислющихся металлов целесообразно применять переменный ток. В этом случае очистка поверхности металла от окисной пленки происходит в тот полупериод переменного тока, когда деталь становится катодом, а когда катод на электроде, вольфрам несколько охлаждается, его износ уменьшается.
При применении электрода из чистого вольфрама его диаметр d (мм) выбирают в зависимости от рода и величины тока дуги I(A) по следующим эмпирическим зависимостям: дуга прямой полярности – I=80d; дуга обратной полярности – I=20d; дуга переменного тока – I=60d. Если применяются вольфрамовые электроды с иттрием или с лантаном, то допустимый ток для выбранного диаметра электрода можно увеличивать на 30…50%.
При сварке дугой прямой полярности вольфрамовые электроды затачиваются на конус с углом 20…90°, а торцы притупляются. С увеличением угла заточки и уменьшением диаметра притупления повышается концентрация теплового потока дуги, растет давления дуги и плотность тока, растет глубина проплавления. При сварке на переменном токе и токе обратной полярности торец электрода из-за подплавления принимает вид полусферы.
Длина дуги является одним из основных параметров, влияющих на формирование и проплавляющую способность дуги, она выбирается в зависимости от типа соединения, толщины и марки свариваемого металла. Для сварки без присадочной проволоки длина дуги устанавливается в пределах 0.5…2 мм, с присадочной проволокой – 3…4 мм. С увеличением длины дуги растет ее диаметр и пятно нагрева, ширина шва резко возрастает, глубина проплавления несколько уменьшается.
При аргонодуговой сварке плавящимся электродом применяют постоянный ток прямой и обратной полярности, переменный и импульсный ток. Диаметр электродной проволоки зависит от тока дуги и может изменятся в пределах 0.5…3 мм. Для выбора диаметра проволоки пользуются эмпирической зависимостью Imax=200d, где I – ток дуги в амперах, d – диаметр проволоки в мм.
Аргонодуговую сварку плавящимся электродом производят полуавтоматами и автоматами, которые работают по принципу саморегулирования дуги. Скорость подачи проволоки задается постоянной и равной скорости плавления проволоки на выбранном режиме сварки. Отклонение длины дуги от установившейся в процессе сварки величины устраняется автоматически изменением скорости плавления проволоки вследствие изменения тока дуги. Такое саморегулирование длины дуги обеспечивается источниками питания с пологопадающими, жесткими или возростающими внешними характеристиками.
Расход аргона выбирают в зависимости от тока дуги, который в свою очередь зависит от толщины и марки свариваемого металла. Расход аргона зависит от скорости истечения газа из сопла горелки, диаметра сопла и скорости сварки. Недостаточная скорость истечения газа не обеспечивает оттеснения воздуха от зоны сварки. Чрезмерно высокая скорость истечения газа приводит к появлению турбулентных завихрений в газовой струе, что приводит к подсосу воздуха в зону сварки.
При повышенных скоростях сварки набегающий поток воздуха сдвигает защитную струю газа с зоны плавления, ухудшая качество защиты. Для надежной защиты увеличивают расход газа и диаметр сопла горелки. Не рекомендуется вести сварку в защитных газах на сквозняках и вне помещений.
На качество газовой защиты влияет тип соединения. Проще обеспечить хорошую защиту при сварке в нижнем положении стыковых и тавровых соединений, сложнее – угловых и торцевых соединений. Для соединений с ухудшенной защитой применяют съемные экраны, накладки.