TIG | sváření wolframovou elektrodou

Obloukové sváření netavící se elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu je tavná metoda svařování elektrickým obloukem za pomoci TIG svářečky.

TIG sváření se prosazuje v masovém měřítku až v posledních patnácti letech mezi profesionálními svářeči a mezi hobby svářeči a domácími kutily dokonce až v posledních pár letech. I přesto, že se nejedná o žádnou novinku, pokládá se TIG sváření za nejmodernější současnou metodu. Její nespornou výhodou je možná precizní kontrola svarové lázně. Při TIG sváření nedochází k neustálému přísunu přídavného materiálu a svářeč si tak vše může řídit sám či lze svářet úplně bez přídavného materiálu. To se pak jedná jen o roztavení lemu materiálu a spojení samotného materiálu. To je tak nejlepší možné, protože svařený kov má pak 100 % stejné chemické složení. Nedochází k přidání jiného - přídavného kovu k základnímu materiálu.

Do obchodu a vybrat svářečku TIG v SETU

Jak pečlivě vybíráme a testujeme svářečky do prodeje se dozvíš u nás v samostatném článku. Můžeš se spolehnout, že za svářečky které prodáváme, dáme ruku do ohně.

Použít ale lze jako přídavný materiál třeba jen ústřižek či odlomek původního - svářeného materiálu. To není u ostatních metod, například MIG či MMA, prakticky možné. Další nespornou výhodou je možnost lehce tvarovat a tvořit svarovou housenku na povrchu i v kořeni svaru. Tigem lze svářet ve všech polohách a svařovat i extra tenké materiály. Lze totiž využít velmi nízké proudy, dokonce menší jak 1 Ampér. O Tig sváření však koluje mnoho mýtů o složitosti a náročnosti. Nic převratného na tom však není. Není to cesta do kosmu. Chce to jen trpělivost, šikovné ruce, cit a chtít dodržet správný postup a použít správné věci. Pak se jedná o špičkovou metodu sváření nevídaných parametrů.

Použití TIG sváření

Používá se především na sváření hliníku a hořčíku a jejich slitin ale i korozivzdorných ocelí - nerezů, niklu, mědi, bronzů, titanu, zirkonia a dalších neferitických kovů. Samozřejmostí je sváření i korozivních ocelí, takzvaného černého materiálu. Používá se však i pro svařování různých materiálů navzájem. Uhlíkové s korozivzdornou oceli, měď s mosazí a podobně. 

Sváření je velmi podobné jako sváření plamenem - autogenem a tak vyžaduje zručnější svářeče a zkušenosti. Spočívá v tom, že hoří elektrický oblouk mezi wolframovou elektrodou a základním materiálem nebo svarovou lázní. Vzniklé teplo natavuje svarové hrany základního materiálu případně i přídavný materiál. Podobně jako při plamenovém svařování - autogenem, tak svářeč jednou rukou drží hořák a druhou rukou z boku přidává přídavný materiál.

Při dodržení správného postupu ale vznikne velmi kvalitní svar. Natavený přídavný materiál by se neměl při svařování dostat z oblasti plynové ochrany, ve které je chráněn proti oxidaci. Bude-li přidávaný materiál zoxidován, dojde k ukládání nežádoucích vměstků - oxidů do svarové lázně a to negativně ovlivní kvalitu svaru. Z tohoto důvodu bývá po vypnutí elektrického proudu po několik vteřin dofukován ochranný plyn - funkce svářečky dofuk. Ten chrání tuhnoucí svarovou lázeň a zároveň i wolframovou elektrodu.

Metodou se svařuje většinou dopředu, tedy před hořákem se pohybuje tyčka přídavného materiálu, ze kterého se tvoří svarový kov na okraji svarové lázně. Hořák je skloněn mírně dozadu v úhlu cca 10°-12° a tyčka drátu je skloněna proti hořáku pod úhlem 70° od svislé polohy.

Výkonnostní parametry, při ručním nikoli strojním či robotovým svářením, jsou ale při porovnání s metodou sváření MIG / MAG ale velmi nízké. Více o metodách sváření v našem článku sváření - svařování - vše o sváření.

Charakteristika TIG sváření

Metoda sváření TIG / WIG je charakteristická zejména dvěma rysy. A to použitím neodtavujících se wolframových elektrod, které jsou vyrobeny buď z čistého wolframu nebo jsou k wolframu přidávány vybrané legury. Více o wolframových elektrodách v článku o wolframových elektrodách. A druhým rysem je nutnost použit inertní plyn, který chrání nejen svarovou lázeň ale i samotnou wolframovou elektrodu.

Ve většině případů se používá jako ochranný inertní plyn argon, v některých případech a speciálních aplikacích lze použít i hélium, dusík nebo dokonce vodík. Samostatně se používají argon a hélium. Ve směsích pak plyny argon s hélium, argon s vodíkem, argon s dusíkem. Plyny se používají pouze v čistotě minimálně 99,995 % - označení čistoty 4.6. Pro materiály s vysokou afinitou ke kyslíku jako je titan a zirkon se používají plyny s čistotou 99,999 % - označení čistoty 5.0

Přídavný materiál se používá ve formě tyček ( dráty ) pro ruční sváření a drátů navinutých na cívkách pro mechanizované svařování. V přídavných materiálech se dodávají všechny požadované legovací prvky, které mají zabezpečit dezoxidaci a odplynění svarového kovu a doplnit vypálené prvky. Dráty ( tyčky )  se vyrábějí v průměrech od 1 do 5 mm a délce 1000 mm.  

V Evropě a i v České republice se tato metoda sváření kovů označuje zkratkou TIG ( Tungsten Inert Gas ) nebo WIG ( Wolfram Inert Gas ) . V Spojených státech amerických je obvyklé označení GTAW. Číselné označení metody podle ISO 4063 je 141. Původní a historická název této metody byl Heliarc a je odvozen od helia, které bylo použito při prvních pokusech svařování touto metodou.

Historie TIG svařování

Výroba kvalitní oceli je o rafinačních procesech, které odstraní vodík, dusík a kyslík a tím dojde k zabránění nežádoucích bublin a pórů v kovu. I pro dosažení kvalitních svarů je nutné svarovou lázeň hýčkat a to buď rafinací nebo ochranou před okolní atmosférou a to právě inertním plynem.

Charles L. Coffin věděl, že potřebuje chránit roztavený svarový kov a tak v roce 1889 přišel s postupem sváření, při kterém využíval k ochraně tavidla. Nazval to jako postup svařování v neoxidujícím médiu, které je možné provádět za zvýšeného ale i běžného atmosférického tlaku.

Na začátku 20. let minulého století přišel Irving Langmuir s jiným postupem. Dosahovat vysokých teplot mezi dvěma wolframovými elektrodami s aplikací vodíku. Elektrický oblouk totiž ve vodíkové atmosféře způsobuje disociaci a rekombinaci molekul vodíku za uvolnění velkého množství tepla. Tím dojde k tavení materiálu. Postup byl v roce 1924 patentován a stal se základem pro metodu sváření vodíkem, tedy Heliarc.

Následovalo mnoho zkoušení a pokusů i s jinými plyny. Například směs vodíku a dusíku, vodíku a propanu, helia, propanu a oxidu uhličitého až po argon.

V roce 1941 pánové Pavlecka a Meredith z Northrop Aircraft, navrhli postup sváření s netavící se wolframovou elektrodou, který byl vhodný pro jejich obor letectví a to svařování hořčíku, hliníku a niklu v ochranné atmosféře hélia za pomocí hořáku, který vyvinuli a dnes je to běžný Tig hořák k svářečce. Metoda byla dále inovována na konci 50. let, 20. století patentoval N. E. Anderson svařování impulsním proudem. Při tomto způsobu se pravidelně střídají vysoké a nízké svářecí proudy pomocí usměrňovačů a transformátorů. To vše bylo dále rozvíjeno až k generování vysokofrekvenčních proudů a optimalizování dynamických charakteristik zdrojů - svářeček. Tedy k přesnému určení svářecích proudů a napětí v závislosti na čase a podmínkách.

Druhy proudů TIG sváření

• Stejnosměrný svařovací proud – DC. Zapojení na přímou nebo nepřímou polaritu, použití pro ocel, nikl, měď, titan a jejich slitiny. 

  Tepelná zátěž je nesymetricky rozdělena. Zhruba jedna třetina připadá na elektrodu a dvě třetiny pro natavení svarových ploch základního materiálu. Výhodou je, že wolframová elektroda není tak tepelně namáhaná a zároveň dochází k velkému průvaru. Při použití směsi ochranného plynu argonu s minimálně 75 % helia je možné svařovat i hliník. Vysoká tepelná vodivost hélia totiž výrazně napomáhá odstranění oxidů s vysokým bodem tavení. Svařování nízkolegovaných ocelí se používá spíše pro kořenové svary, u kterých je obecně požadována vysoká kvalita nebo pro opracování přechodů svarů, někdy nazýváno tigováním, tedy zhotovených jinými metodami sváření, třeba metodou MIG.

• Střídavý svařovací proud – AC. Použití pro sváření hliníku, hořčíku a jejich slitin. Pro sváření hliníku je vhodné používat střídavý elektrický proud. Teplota tavení hliníku je 650 °C a na jeho povrchu se nachází kompaktní vrstva korundu, který má bod tavení nad 2000 °C a rozdíl teplot tak brání natavení základního materiálu. Při použití střídavého proudu se ale vzájemně mění polarita na elektrodě a na svářeném materiálu. V okamžiku, kdy je na elektrodě kladný pól, pohybuje se po základním materiálu katodová skvrna v místech pokrytí oxidy, tedy něco jako nepřímé zapojení. Tyto oblasti mají nižší emisní energii pro emise elektronů e^-, po zasažení katodovou skvrnou se tak oxidy snadněji odpařují v kombinaci s mechanickým efektem dopadů iontů Ar⁺ o relativně vysoké hmotnosti. Tento efekt se často nazývá čisticím účinkem. Při této polaritě však dochází k menšímu svařovacímu efektu ve srovnání se stavem, kdy je na elektrodě záporný pól, tedy jako přímé zapojení a na základní materiál tak dopadají urychlené elektrony.

O tom, jaká svářečka - DC nebo AC/DC, najdeš u nás na blogu o sváření.

Pulsní sváření - PULZ svářečka TIG

Svařování takzvaně impulsním proudem je nejmodernější funkce sváření, která umožňuje snižovat objem vneseného tepla do svaru a kontrolovaně tak provádět plynulé přechody ze svarového kovu do základního materiálu. Tomu se říká bezvrubé přechody. Stejnosměrný nebo i usměrněný proud má v základním režimu nízké hodnoty, zhruba 10 až 15 ampér, které stačí na udržení stabilního oblouku.

V nastavených časech se zvyšují č snižují hodnoty svářecího proudu. Takové nastavení svářecího proudu může být v čase chápáno jako taková sinusoida s obdélníkovým nebo lichoběžníkovým průběhem. Frekvence pulsů jsou požadovány v závislosti na druhu svařeného materiálu a tloušťce svaru od jednotek hertzů pro svary větších tlouštěk od 4 do 6 mm až po kHz pro svary od 1 do 3 mm až třeba do cca 20 MHz a to pro velmi tenké materiály nebo titanové slitiny. Vhodné je použití puls proudu při sváření v polohách či jednostranně přístupném svaru třeba trubky či svařování měkkých materiálů citlivých na přehřátí, třeba mědi.

Všechny svářečky na TIG / WIG / GTAW, AC, DC, AC/DC, Puls, HF..

Kvalita sváření TIG

Kvalitu svarů ovlivňuje základní i přídavný materiál, ochranné plyny, klimatické podmínky sváření, technologický postup a v neposlední řadě svářeč.

Při správném postupu při sváření a použití správné ochranné atmosféry dává metoda sváření netavící se elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu, nebo-li TIG vynikající kvalitativní výsledky. Používá pro nejnáročnější svary, zejména dynamicky namáhaných konstrukcí, pro kořenové housenky vícevrstvých svarů nebo k přetavování svarů vytvořených jinými a to většinou vysokovýkonými metodami MIG / MAG za účelem dosažení bezvrubých - jemných, pozvolných a oblých tvarů přechodů povrchových vrstev housenek.

Vadami svaru při této metodě ( TIG )  bývají póry a bubliny, které svědčí o nevhodném technologickém postupu či technologické nekázni svářeče, která vedla na nedostatečnou ochranu svarové lázně inertním plynem nebo použití znečištěných přídavných či svářených materiálů. Čistota je velmi důležitá.

Kdyby jsi měl jakékoli dotazy, máš samozřejmě možnost nás kontaktovat. Nebo ještě mrkni do sekce FAQ - často kladené otázky na svářecí techniku u svarecikukla.cz nebo projdi Blog o sváření | tipy a triky a podívej se i třeba do slovníku svářeče a svářečky.