Разница между процессами сварки GMAW и GTAW

Сварка является одним из популярных методов соединения, позволяющим неразрывно соединять два или более материалов вместе с применением или без применения тепла, давления и присадочного материала. Сварка плавлением представляет собой группу сварочных процессов, при которых соприкасающиеся поверхности основного компонента сплавляются путем нагревания для образования коалесценции. Дуговая сварка является наиболее популярным процессом сварки плавлением, при котором тепло подается с помощью электрической дуги, возникающей между двумя электродами при наличии достаточной разности потенциалов. Существуют различные процессы дуговой сварки для соединения различных материалов различными способами. Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) и дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) — это два таких процесса дуговой сварки, которые обладают рядом уникальных преимуществ.

Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) является одним из экономичных процессов соединения, в котором коалесценция образуется путем плавления поверхностей прилегания и присадочного металла с помощью электрической дуги, образующейся между расходуемым электродом и проводящим основным металлом. Поскольку электрод является расходуемым, его подача осуществляется непрерывно с постоянной скоростью с помощью механизированного механизма подачи проволоки. Поэтому его нельзя проводить в автогенном режиме, так как расходуемый электрод является неотъемлемой частью процесса. Для защиты сварного шва от загрязнения можно использовать подходящий защитный газ (инертный или активный). Однако присадочный металл может наноситься на валик сварного шва с более высокой скоростью, и поэтому этот процесс является производительным и экономичным. При правильном выполнении с использованием оптимального набора параметров соединение может быть прочным и надежным.

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) , широко известный как сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), представляет собой сложный процесс сварки плавлением, в котором соединение осуществляется путем образования коалесценции из-за сплавления поверхностей сопряжения. Здесь электрическая дуга возникает между проводящим материалом основы и неплавящимся вольфрамовым электродом. Поскольку электрод является неплавящимся, присадочный материал необходимо наносить отдельно при наличии достаточного корневого зазора. Он также благоприятен для автогенного режима сварки, когда не применяется присадочный материал. Защитный газ, предпочтительно инертный газ, такой как аргон, также применяется для защиты ванны горячего металла во время сварки от атмосферного кислорода. Хотя этот процесс сравнительно медленнее, его способность соединять различные металлы и создавать прочные и надежные соединения делает его одним из предпочтительных процессов во многих областях применения. Великолепный внешний вид сварного шва и бездефектное соединение также являются двумя важными преимуществами. GMAW отличается от GTAW во многих аспектах, и их различия приведены ниже в виде таблицы.

Таблица:Различия между процессами сварки GMAW и GTAW

Расходуемый и нерасходуемый электрод: При дуговой сварке электрическая дуга возникает между электродом и токопроводящими рабочими материалами. Высокая тепловая плотность этой дуги расплавляет привалочные поверхности основных компонентов, а также присадочный металл, если он применяется. Когда электрод плавится и, следовательно, откладывается на сварном шве во время сварки, он называется плавящимся электродом. Другими словами, когда электрод расходуется для обеспечения наполнителя, он называется расходуемым электродом. При дуговой сварке металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) электрод относится к плавящемуся типу, поскольку он плавится из-за нагрева дуги и впоследствии осаждается на валике сварного шва. В отличие от этого, в процессе дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) электрод остается неповрежденным при интенсивном дуговом нагреве. Поскольку он не плавится для осаждения необходимого присадочного металла, он не является расходуемым. Следовательно, срок службы электрода GTAW выше, чем у электрода GMAW.

Состав материала электрода: В GMAW металлургический состав электрода (или наполнителя) более или менее совпадает с исходными компонентами, которые должны быть соединены. В GTAW всегда используется заостренный вольфрамовый электрод, независимо от состава исходного материала. Однако некоторые легирующие элементы (например, торий, оксид лантана, оксид церия, диоксид циркония и т. д.) также добавляются к вольфраму для улучшения различных характеристик сварки, таких как излучательная способность электронов, эрозия электрода и т. д.

Возможность работы в автогенном режиме: Автогенный режим сварки выполняется без применения присадочного металла. Здесь корневой зазор поддерживается минимальным, обычно нулевым. Во время сварки только соприкасающиеся поверхности оплавляются за счет нагрева электрической дугой и охлаждаются. Расплавленный материал двух поверхностей смешивается и при охлаждении образует сварной шов. Процесс GMAW по своей сути наносит присадочный металл на сварной шов, поскольку в нем используется расходуемый электрод. Таким образом, это не может быть выполнено в аутогенном режиме. Поскольку при сварке TIG используется неплавящийся электрод, ее целесообразно выполнять в автогенном режиме. Фактически, это один из предпочтительных способов сварки для соединения в автогенном режиме.

Нанесение присадочного металла снаружи: В процессе GMAW не требуется наносить присадочный металл из внешнего источника, поскольку сам электрод действует как присадочный металл. Однако при сварке TIG присадку можно наносить отдельно, если это необходимо. Хотя TIG предпочтительнее для автогенного соединения, его также можно выполнять в гомогенном или гетерогенном режиме. Присадку в виде стержня малого диаметра можно подавать в зону сварки под электрической дугой с постоянной заданной скоростью. Этот присадочный стержень расплавляется за счет дугового нагрева и откладывает необходимый наполнитель. Состав этого присадочного стержня может быть как у рабочего материала, так и отличаться от него; однако он должен быть совместим с основным металлом, в противном случае соединение будет дефектным.

Инертный и активный защитный газ: Защитный газ используется для защиты горячего валика сварного шва от кислорода воздуха путем создания защитного слоя, окружающего всю зону сварки. Это также прямо или косвенно помогает снизить уровень разбрызгивания, стабилизировать дугу и улучшить свойства сварного шва. Этот защитный газ может быть также инертным или активным газом. Активный защитный газ может показать лучшие характеристики в определенных ситуациях. Такие газы также могут индуцировать химические элементы на сварном шве для улучшения различных механических свойств соединения. В процессе GMAW могут использоваться оба типа защитного газа; и, соответственно, его можно разделить на две группы — металлический инертный газ (MIG) и металлический активный газ (MAG). MIG использует только инертный газ, такой как аргон, гелий и т. д. MAG использует активный газ, такой как двуокись углерода, кислород и т. д., обычно смешанный с инертным газом в различных пропорциях. С другой стороны, в процессе сварки GTAW или TIG используется только инертный газ, преимущественно аргон.

GMAW — более быстрый процесс по сравнению с TIG: В процессе GMAW электрод в виде проволоки малого диаметра, намотанной в ванне, непрерывно подается соответствующим механизированным устройством. Таким образом, наполнитель может наноситься быстрее, и, следовательно, этот процесс сварки является более производительным по сравнению со сваркой TIG.

Уровень и внешний вид брызг: Брызги – это мелкие капли расплавленного металла, образующиеся в результате рассеяния дуги и выходящие из зоны сварки. Это разбрызгивание вызывает потерю присадочного металла и, следовательно, неравномерную скорость осаждения присадочного материала, что иногда приводит к различным дефектам сварки, включая отрицательное армирование и неточность размеров. Он также портит внешний вид и требует шлифовки после сварки для его удаления. Многие процессы дуговой сварки производят брызги, включая GMAW. Ее невозможно выполнить без разбрызгивания даже при оптимальном наборе параметров процесса и правильной технике сварки. Сварка TIG обычно не дает брызг, если поверхность обрабатываемого материала не является чистой. Сварной шов, полученный сваркой TIG, гладкий и внешне привлекательный.

Квалификация сварщика: GMAW выполнять гораздо проще, так как большинство движений автоматизировано. Даже движение горелки можно автоматизировать с помощью подходящего устройства. Установить дугу также проще. По сравнению с этим, сварка TIG представляет собой сложный процесс, поэтому требуется опытный сварщик для плавного выполнения сварки без прорыва дуги или нежелательного обрыва дуги. Очень важно установить дугу, так как вольфрамовый электрод может прилипнуть к рабочей поверхности, что приведет к дефекту вольфрамового включения.

В этой статье представлено научное сравнение между дуговой сваркой металлическим газом (GMAW) и дуговой сваркой вольфрамовым электродом (GTAW). Автор также предлагает вам просмотреть следующие ссылки для лучшего понимания темы.

• Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG или GTA), TWI-Global.com.
• Справочник по дуговой сварке металлическим газом, автор У. Х. Минник (2007 г., Гудхарт Уиллкокс).
• Базовая сварка TIG и MIG (GTAW и GMAW), И. Х. Гриффин, Э. М. Роден и К. У. Бриггс (3 ^место издание Delmar Cengage Learning).