Spawanie TIG z wysokim profesjonalizmem: zajarzenie wysokiej częstotliwości

Jazda na lodzie: zakładając, że samochód ma cztery koła, a kierowca przeszedł intensywny trening, wszystko jest możliwe. Jeżeli jednak kierowca chce poruszać się na trasie z wysoką precyzją i niemalże bezbłędną pewnością, powinien wybrać pojazd z napędem na wszystkie koła — to niemal podstawowy warunek. Tak samo rzecz ma się w przypadku spawania TIG:

metody spawania zapewniające najwyższą jakość, a jednocześnie najbardziej wymagające pod względem precyzji ruchów, można wykorzystywać w zastosowaniach domowych także z użyciem prostego zajarzenia stykowego. Jednak w sferze profesjonalistów, w której wymagana jest jak najlepsza jakość spoiny, z reguły nieodzowny jest system spawania TIG wykorzystujący zajarzenie wysokiej częstotliwości, również nazywane zajarzeniem HF.

Czym jest zajarzenie stykowe?

Aby unaocznić konieczność zajarzenia HF w przypadku spawania TIG, trzeba najpierw objaśnić i zrozumieć zasadę tradycyjnie stosowanego zajarzenia stykowego — nazywanego także „Scratch Start” lub zajarzenia „Lift-Arc”. Wspólna cecha wszystkich wariantów zajarzenia: w zasadzie każde zajarzenie jest złe dla elektrody wolframowej. Wynika to z faktu, że każdy proces zajarzenia zużywa kosztowny wolfram.

Zajarzenie stykowe dodatkowo przyspiesza ten proces zużycia: w momencie zetknięcia elektrody wolframowej z materiałem podstawowym następuje zwarcie. Prowadzi to do rozgrzania końca elektrody i materiału podstawowego, przez co zaczynają one odparowywać. To zjawisko nazywa się również jonizacją termiczną. Zetknięcie może wywołać też upalenie kawałka końcówki elektrody, który — po uniesieniu elektrody — pozostaje w spawie (materiale podstawowym).

Zalety zajarzenia stykowego

• Zasada zajarzenia stykowego bazuje na zwarciu. Dlatego działa ono niemal zawsze.
• Przystępne cenowo spawanie TIG: dzięki prostocie zajarzenia stykowego możliwe jest spawanie metodą TIG przy użyciu urządzeń do spawania elektrodowego MIG/MAG. W tym celu trzeba jedynie wymienić palnik spawalniczy.

Wady zajarzenia stykowego

• Poprawki: Inkluzje wolframu w materiale podstawowym są źródłem błędów — podobnych do karbów. W przypadku spoin TIG o wysokiej jakości, taką inkluzję trzeba wyszlifować.
• Po spawaniu elektroda jest bardzo gorąca — żarzy się niczym żarnik żarówki, a jej ostygnięcie wymaga czasu. Dlatego niemożliwe są zajarzenia następujące po sobie: w tym stanie występuje wysokie niebezpieczeństwo „przyklejenia się” elektrody po kolejnym zajarzeniu.

Ustawienia pomocnicze w przypadku zajarzenia stykowego

Soft-Start: profesjonalne źródła spawalnicze oferują zoptymalizowane zajarzenie stykowe, określane też jako „Soft-Start” lub „Lift-Start”. Źródło spawalnicze wykrywa zwarcie w momencie zetknięcia się elektrody wolframowej z elementem spawanym i wskutek tego przepływa przez nią prąd o bardzo małym natężeniu — znacznie niższym niż ustawiona wartość prądu spawania. Po uniesieniu elektrody urządzenie wykrywa, że napięcie wzrasta, i stopniowo podwyższa wartość prądu do ustawionej wartości prądu spawania. Zmniejsza to niebezpieczeństwo upalenia elektrody.

Palnik pracujący w trybie 4-taktowym: dużą pomocą mogą być też zastosowane palniki spawalnicze TIG. W trybie czterotaktowym przycisk palnika najpierw utrzymuje się w położeniu pociągniętym. W rezultacie po uniesieniu elektrody, przy minimalnej mocy, powstaje jedynie „wyszukujący łuk spawalniczy”, który nie roztapia powierzchni, nie mówiąc o tym, by powodował wtopienie. Przytrzymując przycisk palnika, można spokojnie szukać w ten sposób idealnego położenia palnika.

Gdy spawacz znajdzie optymalne ustawienie palnika spawalniczego, zwalnia przycisk i może rozpocząć spawanie z ustawioną wartością natężenia prądu. Minimalizuje to błędy spoiny wywołane nieprawidłowym ustawieniem łuku spawalniczego na początku spawania — mimo zajarzenia stykowego.

Zajarzenie stykowe przez „Soft-Start” może być dobrą opcją zwiększenia wartości istniejącego systemu spawania MIG/MAG lub systemu spawania elektrodowego. Dzięki temu można też wykonywać solidne spawania TIG.

Zajarzenie wysokiej częstotliwości

Aby wykluczyć jakiekolwiek inkluzje w materiale podstawowym i zapewnić wysoką czystość spoiny, opracowano zajarzenie wysokoczęstotliwościowo(HF)-wysokonapięciowe(HV) — w praktyce mówi się jednak o zajarzeniu HF lub zajarzeniu wysokiej częstotliwości. Pod względem jakości, zajarzenie HF jest z pewnością optymalnym rozwiązaniem — lepszej jakości spoiny nie da się uzyskać. Dopiero dzięki temu możliwe jest bezstykowe, bezzwarciowe zajarzenie łuku spawalniczego TIG.

W tym celu elektrodę wolframową umieszcza się około 2 milimetry nad wybranym miejscem rozpoczęcia spawania. Naciśnięcie przycisku palnika powoduje jonizację odcinka powietrza między materiałem podstawowym i końcem elektrody pod działaniem wysokiego napięcia o wartości ok. 11 kV. Dzięki temu można precyzyjnie zajarzyć łuk spawalniczy w wybranym miejscu.

Wymagana jest do tego cewka HF, wytwarzająca potrzebną energię. Tak zwany moduł HF jest jednak kosztownym rozszerzeniem technicznym systemu spawania wymagającym dużo miejsca, dlatego obecnie tę technologię można znaleźć tylko w wybranych urządzeniach TIG.

Zalety zajarzenia HF

• Umożliwia uzyskanie najwyższej jakości spoin w zastosowaniach TIG: możliwym rezultatem są spoiny o wysokiej czystości, wolne od jakichkolwiek inkluzji.
• Palnik spawalniczy można ustawić w idealnym położeniu. Dzięki temu można doskonale kontrolować początek spawania.
• Natychmiastowe ponowne zajarzenie: mimo wysokiej temperatury elektrody, w każdej chwili możliwe jest ponowne zajarzenie, ponieważ elektroda nie styka się z materiałem podstawowym.
• Brak zużycia: Dzięki zajarzeniu bezstykowemu, zużycie elektrody wolframowej jest nadzwyczaj małe.

Wady zajarzenia HF

• Wysokie napięcie odpływa do ziemi (masy). Możliwe jest więc jego pojemnościowe ponowne odprowadzenie przez wiązkę uchwytu.

• W praktyce: wysokie napięcie nie pojawia się już z przodu na iglicy. Im większa część wiązki uchwytu leży na ziemi, tym gorsze są właściwości zajarzenia HF. Im większa część wiązki uchwytu znajduje się w powietrzu, tym lepsze są właściwości zajarzenia.
• Szczególnie w przypadku zmechanizowanego spawania TIG występuje problem straty napięcia: niekiedy stosuje się wiązki uchwytu o długości ponad 20 metrów — trzeba to uwzględnić podczas planowania
• Zagrożenie dla bezpieczeństwa stwarzane przez wysokie napięcie: Pacjenci z wszczepionymi stymulatorami pracy serca powinni zrezygnować z korzystania z zajarzenia HF. Z zajarzenia HF trzeba też zrezygnować w przypadku obecności wrażliwych podzespołów elektronicznych — w przeciwnym razie może dojść do poważnych uszkodzeń.

Zajarzenie Touch HF

… jest wariantem zajarzenia HF TIG. Zasada jego działania także bazuje na wysokim napięciu, które jonizuje odcinek powietrza. Jednak w tym przypadku najpierw odbywa się zetknięcie elektrody wolframowej z elementem spawanym. Po uniesieniu palnika następuje zajarzenie łuku spawalniczego, ale dopiero po upływie ustawionego czasu przerwy.

Zalety

• Palnik spawalniczy można po uniesieniu ustawić w idealnej pozycji spawania — przed zajarzeniem łuku spawalniczego. Ponieważ w celu rozpoczęcia spawania trzeba nacisnąć przycisk palnika, wykluczone jest poruszenie lub inne zmiany położenia.
• Zajarzenie łuku spawalniczego TIG z wysoką precyzją: dotknięcie końca iglicy powoduje lekkie żłobienie materiału podstawowego. Tak minimalna zmiana powierzchni wystarczy, aby zajarzyć łuk spawalniczy dokładnie w wybranym miejscu: to ogromna zaleta w przypadku superprecyzyjnych spawań, gdzie warunkiem jest punktowo dokładne zajarzenie!
• Możliwe jest nawet dokładne punktowo zajarzenie w już naniesionym materiale dodatkowym.
• Możliwe osiągnięcie ekstremalnie niskiego ciepła wprowadzanego do spoiny: po punktowo dokładnym zajarzeniu można natychmiast przerwać — minimalizuje to ilość ciepła wprowadzanego do spoiny.
• Profesjonalne zastosowanie palnika spawalniczego bez przycisku palnika: w przypadku utrudnionego dostępu do elementu — np. podczas spawania cienkich rurek — można zastosować palnik spawalniczy bez przycisku. Poprawia to dostępność. Mimo tego zapewnione jest profesjonalne rozpoczęcie spawania.

Spawanie TIG z wysokim profesjonalizmem dzięki zajarzeniu HF

Profesjonaliści praktycznie nie używają już dziś zwykłego zajarzenia stykowego. Niemal wszystko wykonuje się z zastosowaniem zajarzenia HF. W przypadku jeszcze drobniejszych spoin lub problemów z dostępem do elementu — np. przy bardzo cienkich rurach — stosuje się zajarzenie Touch HF.

Firma Fronius także ma w swojej ofercie systemy spawania TIG, takie jak seria MagicWave lub TransTig, cechujące się różnorodnymi i wysoce profesjonalnymi właściwościami zajarzenia.