Varianti principali di GTAW
Esistono numerose varianti del processo Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) e alcuni dei più popolari includono: 1. Corrente a impulsi GTAW 2. Cavo caldo GTAW 3. Saldatura ad arco GTAW.
Variant # 1.Pulsed Current GTAW:
Nella corrente a impulsi GTAW la corrente di saldatura viene fornita in impulsi anziché a una grandezza costante. Questo perché il GTAW convenzionale quando viene utilizzato per fogli sottili richiede una corrente molto bassa che, a seconda della natura della corrente, fa vagare l'arco da un punto all'altro sulla superficie del bagno di saldatura o sulla punta dell'elettrodo. La stabilità dell'arco può essere raggiunta in questi casi se la corrente viene fornita in impulsi. La natura della variazione della corrente di saldatura dalla modalità convenzionale a quella a impulsi per arco cc e ca mostrata nella figura 9.19.
Il riscaldamento e la fusione avvengono durante i periodi di corrente impulsiva mentre il raffreddamento e la solidificazione avvengono durante i periodi di corrente dello sfondo. Le sorgenti di energia GTAW a impulsi sono dotate di dispositivi speciali per impostare queste correnti di impulsi e di sfondo e i relativi periodi di tempo. Una volta che questi parametri sono stati regolati e impostati, la fonte di alimentazione fornisce corrente di impulso e corrente di fondo per i periodi di tempo corrispondenti fino a quando vengono apportate nuove regolazioni per un materiale o un lavoro diverso.
La pulsazione della corrente di saldatura fornisce un potente metodo per aumentare la tolleranza di GTAW per adattarsi alle variazioni del pezzo. La saldatura con corrente pulsata si traduce in una serie di punti separati che normalmente si sovrappongono di circa il 50% del diametro del punto.
Quando la testa di saldatura viene mantenuta ferma durante il periodo di impulso, i punti sono di aspetto circolare e con la massima penetrazione per i parametri di corrente impostati, come mostrato in Fig. 9.20. Quando la testa di saldatura viene spostata con una velocità continua, le macchie si allungano con una penetrazione leggermente inferiore.
Questo movimento continuo della testa di saldatura è un metodo di saldatura preferito. DCEN è l'alimentazione di corrente preferita anche se viene utilizzato CA dove l'azione di pulizia del catodo mobile è un requisito essenziale come nella saldatura di leghe di alluminio e bronzi in alluminio.
In generale, la corrente di impulso viene regolata da 1-5 a 2 volte la normale corrente a regime costante utilizzata per lo stesso lavoro. La corrente di fondo è impostata dal 15 al 25% della magnitudine della corrente di impulso. Ad esempio, se la corrente di impulso è impostata su 200 A, la corrente di fondo può essere impostata tra 30 e 50 ampere.
I periodi di tempo per le correnti di impulso e di fondo sono ugualmente importanti poiché il primo decide la dimensione del bagno di saldatura e la profondità di penetrazione mentre quest'ultimo controlla il grado di solidificazione del cordone fuso. Se il bagno di saldatura diventa troppo grande, il periodo di tempo dell'impulso viene ridotto e se la penetrazione è troppo profonda, l'ampiezza della corrente di impulso viene ridotta.
L'impulso rettangolare è trovato soddisfacente per la maggior parte degli scopi, tuttavia, se necessario, è possibile generare impulsi di qualsiasi forma per raggiungere gli scopi desiderati. Ad esempio, la Fig. 9.14 mostra un impulso composto che fornisce una soddisfacente operazione di riempimento del cratere e aiuta a controllare lo sviluppo di cricche nelle saldature. Tuttavia, mentre gli impulsi rettangolari possono essere ottenuti incorporando un resistore semplice con commutazione di by-pass nel circuito di uscita di un insieme convenzionale, per gli impulsi sagomati speciali è necessario il controllo a transistor della corrente di uscita.
Distorsione o distorsione, in particolare su materiali sottili, sono ridotti dall'uso di GTAW a impulsi. Tuttavia, l'uso principale dell'impulso GTAW è quello di saldare materiali dissimili o lo stesso materiale di diversi spessori. Un'altra importante applicazione è la posa della radice nella saldatura di tubi; questo riduce l'accumulo di calore e di conseguenza la variazione nella penetrazione della radice. Le saldature tubo-tubo-piastra sono particolarmente adatte per l'impulso GTAW in quanto comportano spessori diversi e giunture circonferenziali.
Corrente impulsiva GTAW è usato principalmente come processo automatico ma può anche essere usato con successo nella sua modalità manuale. La pulsazione della corrente, tuttavia, riduce la velocità di saldatura.
Variant # 2. Hot Wire GTAW:
In questa variante del processo GTAW viene utilizzato un circuito elettrico aggiuntivo per riscaldare il filo di riempimento prima di inviarlo al bagno di saldatura; a parte che l'attrezzatura è simile a quella utilizzata per l'alimentazione del filo freddo. Il filo viene riscaldato mediante riscaldamento a resistenza elettrica con bassa tensione CA proveniente da una fonte di energia a potenziale costante.
Quando il processo GTAW a filo caldo viene utilizzato per la posizione di saldatura verso il basso, il filo viene alimentato meccanicamente e viene fornita una protezione di gas inerte per proteggere il bagno di saldatura e il filo caldo dall'ossidazione. Un tale sistema è mostrato in Fig. 9.21.
Normalmente una miscela di 75/25 He-Ar viene utilizzata per schermare l'elettrodo di tungsteno, il filo di riempimento e il bagno di saldatura.
Il filo caldo GTAW determina un considerevole aumento della velocità di deposizione che può avvicinarsi a quello ottenuto da GMAW. Il confronto tra i tassi di deposizione ottenuti dai processi GTAW a filo caldo e filo freddo è mostrato in Fig.9.22
Il flusso di corrente per riscaldare il filo di riempimento viene avviato stabilendo un contatto tra il filo e la superficie del pezzo sul bordo del bagno di saldatura. Il filo caldo viene alimentato dietro l'arco con un angolo di 40 ° -60 ° tra il filo e l'elettrodo di tungsteno. AC viene utilizzato per il circuito di riscaldamento del filo per evitare il soffio d'arco.
Tuttavia, l'uso di corrente alternata per il riscaldamento del filo provoca l'oscillazione dell'arco di tungsteno cc nella direzione longitudinale fino a 30 ° quando la corrente di riscaldamento è il 60% della corrente d'arco e l'oscillazione è di 120 ° quando le due correnti sono uguali. Per controllare l'oscillazione, il metodo migliore consiste nell'utilizzare un filo di riempimento con un diametro massimo di b7 mm che limita la corrente di riscaldamento al 60% a quella della corrente d'arco.
Il filo caldo GTAW è stato utilizzato con successo per la saldatura di acciai al carbonio e bassolegati, acciai inossidabili e leghe di rame e nichel. Il preriscaldamento del filo non è molto soddisfacente per materiali ad alta conduttività come alluminio e rame poiché richiedono correnti più pesanti per il riscaldamento, il che si traduce in una fusione non uniforme e in un arco eccessivo al di sotto. Un altro importante uso del filo caldo GTAW è fatto in superficie particolarmente per la deposizione di acciaio inossidabile su base di acciaio a basso tenore di carbonio.
Variante # 3. GTAW Arc Spot Welding:
La saldatura ad arco è una variante importante del processo GTAW. L'equipaggiamento utilizzato è fondamentalmente lo stesso del GTAW convenzionale tranne per il fatto che il sistema di controllo include il dispositivo di temporizzazione e l'ugello della torcia è modificato.
La saldatura ad arco può essere fatta con ac o dcen. La corrente continua con elettrodo negativo è utilizzata per tutti i materiali ad eccezione dell'alluminio per cui viene impiegata una corrente alternata continua con una corrente ad alta frequenza. L'ugello della torcia viene utilizzato per applicare la pressione per mantenere le parti saldate a stretto contatto. L'ugello è realizzato in rame o acciaio inossidabile e viene spesso raffreddato ad acqua poiché l'arco è completamente inserito all'interno dell'ugello.
Il design dell'ugello decide l'elettrodo sulla distanza del pezzo che è fondamentale per ottenere una buona saldatura. L'ugello è dotato di aperture di sfiato per influenzare il flusso di gas e la fuga. Il diametro interno dell'ugello è il diametro dell'elettrodo di tungsteno e di solito è di circa 12 mm. La torcia di saldatura è inoltre dotata di un interruttore di attivazione che attiva il ciclo di saldatura a punti.
Il gas di protezione utilizzato è elio o argon con una portata da 2-5 a 4-5 lit / min. Il contatto tra la superficie dell'ugello e il piano di lavoro dovrebbe essere buono per evitare un flusso eccessivo di gas. L'elio fornisce una piccola pepita di saldatura con una maggiore penetrazione mentre l'argon produce una maggiore pepita di saldatura con una minore penetrazione.
La normale sequenza operativa è che la torcia per saldatura a punti viene premuta sul pezzo in lavorazione per la saldatura a punti. L'accensione attiva la torcia e avvia i flussi di gas e acqua per spurgare il sistema e influire sul raffreddamento. L'arco è iniziato dalla scarica HF per cui il circuito di contorno è mostrato in Fig. 9.23.
L'arco continua per il tempo preimpostato e viene raggiunta la saldatura a punti. La piastra di supporto in rame viene utilizzata per la saldatura a punti di lamiere sottili, ad esempio di 0, 5 mm di spessore. È preferibile utilizzare un ciclo di breve durata ad alta corrente piuttosto che un ciclo a bassa corrente e lungo. Corrente eccessiva può causare spruzzi. Il controllo della lunghezza dell'arco è anche essenziale in quanto un arco lungo porta al surriscaldamento e alla sottoquotazione, mentre un arco corto spesso causa la contaminazione degli elettrodi dovuta al cortocircuito tra la punta e il metallo fuso in espansione.
La saldatura a punti ad arco GTAW viene utilizzata per uno spessore massimo di 1, 6 mm. Normalmente non viene utilizzato metallo d'apporto ma, quando richiesto, viene alimentato con l'ausilio di alimentatori di filo speciali. L'aggiunta del filo di apporto migliora la configurazione della pepita e aiuta a superare il cratere del cratere.
La saldatura a punti ad arco GTAW è ampiamente utilizzata nella produzione di parti automatiche, parti metalliche di precisione e componenti per componenti ed apparecchi elettronici. È particolarmente utile quando l'accesso a un giunto lap può essere acquisito solo da un lato. Il processo è principalmente utilizzato nella sua modalità semiautomatica, ma può essere meccanizzato e persino controllato da un sistema a controllo numerico (NC) per ottenere un alto tasso di produzione.
Twin Electrode GTAW viene utilizzato quando è richiesta una saldatura ampia e omogenea, ad esempio nella produzione di guaine per cavi da strisce. Vengono utilizzati due elettrodi di tungsteno con alimentazione di fase separata dal trasformatore a due fasi Scott.
Pertanto, l'arco colpisce separatamente ciascun elettrodo. I due elettrodi vengono spostati uno accanto all'altro lungo il giunto per ottenere una saldatura uniforme e senza sottosquadri. Tale disposizione può essere impiegata per la posa di una linea cosmetica o per l'affioramento.
Il GTAW programmato manuale può essere ottenuto mediante l'utilizzo di un reostato a pedale per l'avvio e la finitura di una saldatura. Per alcune saldature specifiche sono necessarie ulteriori modifiche di corrente durante il ciclo di saldatura, che viene eseguito dai programmatori al comando di un interruttore.
Un interruttore a dito sulla torcia GTAW può essere utilizzato per selezionare un programma specifico per ottenere una saldatura desiderata. L'interruttore può anche essere utilizzato per terminare un programma o ripeterlo. Questo tipo di saldatura con GTAW è indicato come GTAW programmato manualmente ed è comunemente utilizzato per la saldatura di tubi da tubo a tubo e saldatura di passaggi radicali nelle tubazioni.
