Po delší odmlce se vracíme k seriálu o
TIG svařování. Naposledy jsme uváděli
rozdíly mezi svařováním TIG stejnosměrným (DC) a střídavým (AC) proudem. Dnes se podíváme na způsoby
zapálení TIG oblouku.
Zapalování oblouku při TIG svařování
Zapalování oblouku se při svařování TIG může provádět dvěma základními způsoby: zapalování s dotykem a zapalování bezdotykové (HF). Při zapalování s dotykem můžeme dále rozlišovat na zapalování škrtnutím a tzv. Lift Arc zapalování. Všechny způsoby si dále podrobně popíšeme.
Lift Arc zapalování a HF zapalování oblouku.
Dotykové zapalování oblouku
Dotykové zapalování umožňuje svářeči zapálit oblouk škrtnutím wolframové elektrody o základní materiál a jejím zdvižením, podobně jako u zapalování oblouku při svařování obalenou elektrodou. Wolframová elektroda je připojena na jeden pól zdroje proudu a základní materiál na druhý pól. Tento způsob, někdy nazývaný jako "náškrabový start", bývá jedinou možností zapálení oblouku při použití svářeček, které nejsou přímo určeny na TIG svařování, ale svou charakteristikou to přesto umožňují (běžné MMA svářečky na svařování obalenou elektrodou).
Nevýhoda tohoto způsobu spočívá právě v tom dotyku (škrtnutí). Dochází při něm totiž ke kontaminaci svařovaného materiálu wolframem a naopak ke znečištění elektrody základním materiálem. Obojí je špatně.
Částečky wolframu (wolframové vměstky), které se při naškrábnutí dostanou do základního materiálu, totiž zhoršují vlastnosti svarového spoje a jsou nežádoucí. Jedná se o závažnou vadu svaru. Tyto vměstky se dají spolehlivě odhalit na rentgenovém snímku při zkoušce svaru prozářením.
Stejně tak je nežádoucí znečištění wolframové elektrody základním materiálem (zejména uhlíkem z nelegované oceli). Toto znečištění pak způsobuje nestabilní oblouk. Silně znečištěnou elektrodu je nutné obrousit.
A to jsme u další nevýhody "náškrabového startu", protože při škrtání o materiál si ničíme špičku nabroušené wolframové elektrody, která má také zásadní vliv na stabilitu oblouku. O tom, proč a jak se elektroda brousí do špičky, jsme již psali v článcích TIG svařování II - AC nebo DC? a Wolframové elektrody pro TIG svařování. K opotřebení elektrody přispívá i to, že zapalujeme "plným proudem", tedy nastaveným svařovacím proudem. Nenechte se mýlit tím, že levné invertory mají přepínač Elektroda/TIG. Tímto přepínačem se zpravidla jen vypíná tzv. Hot Start a žádnou další podporu TIG svařování nepřináší. Ovšem pokud bychom zapalovali se zapnutým Hotstartem (který nám proud ještě o cca 30% navýší), elektroda bude trpět mnohem více.
Zabránit vzájemné kontaminaci elektrody a materiálu je možné například zapálením oblouku na pomocné měděné destičce, kterou si položíme vedle místa svařování. Destička pochopitelně musí mít elektrický kontakt se základním materiálem. Oblouk zapálíme na destičce a poté jej přeneseme do místa svařování (tzv. zapalování na zrcátku).
Modifikace dotykového zapalování: LA - Lift Arc
Ve snaze zmírnit nevýhody náškrabového startu přišli výrobci s jeho modifikací, tzv. Lift Arc startem, který se zkráceně označuje jako LA. Při tomto způsobu se oblouk již nezapaluje škrtnutím elektrody, ale pouhým dotykem a zdvižením. Navíc se nezapaluje plným proudem (viz. výše), ale naopak sníženým proudem (třeba jen 10 A) a teprve po zapálení je proud automaticky nastaven na hodnotu nastavenou svářečem pro svařování. Je zřejmé, že Lift Arc minimalizuje vzájemnou kontaminaci i opotřebení elektrody.
Je ale také jasné, že LA zapalování už vyžaduje nějakou podporu ze strany svářečky. Už to prostě nemůže být normální MMA elektrodový zdroj, ale musí to být svářečka s vestavěnou funkcí pro LA TIG. Jde zejména o to, aby při přepnutí do režimu LA TIG zdroj snížil proud na minimum, bez ohledu na nastavení skutečného svařovacího proudu. Po dotyku elektrody a následném oddálení musí být proud opět navýšen. Ovšem většina svářeček s LA toho v režimu TIG umí mnohem více. Příkladem je třeba známý tuzemský KITin 150 TIG LA:
Invertor KITin 150 TIG LA s lift-arc zapalováním a dalšími TIG funkcemi.
Kromě klasického LA zapálení umí také řízené zhasnutí oblouku. To sice vypadá jako samozřejmost, ale není. U běžných MMA (elektrodových) svářeček, se kterými svařujete metodou TIG a oblouk zapalujete škrtnutím, totiž musíte na konci svařování oblouk jednoduše "utrhnout"... A vestavěný přepínač Elektroda/TIG na tom nic nemění. U KITin LA stačí jen oblouk více natáhnout (oddálit hořák na cca 10 mm) a svářečka pozná, že hodláte končit. Spustí se snižování proudu, tzv. downslope (o tom příště), a následně oblouk sám zhasne:
Princip startu a ukončení TIG svařování s invertorem KITin 150 TIG LA.
Ovšem tím výčet "vychytávek" pro TIG svařování invertorem KITin 150 TIG LA nekončí. Umí toho mnohem více a svými vlastnostmi se blíží "plnokrevným" TIG svářečkám. K povýšení do této kategorie chybí ze základních vlastností snad jen HF zapalování a řízení plynu. Plyn se zde totiž spouští a zastavuje ručně ventilkem v rukojeti hořáku a přes svářečku vůbec nejde. Stejné to je i v případě použití běžné elektrodové svářečky pro TIG svařování.
K dotykovému zapalování (škrtacímu i LA) zbývá ještě dodat, že se dá dobře použít jen při TIG svařování stejnosměrným proudem (DC). Zapalovat dotykem při AC TIGování je totiž velmi obtížné až téměř nemožné. Pochopitelně je před zapálením vždy nutné pustit ochranný plyn (Argon).
Bezdotykové zapalování - HF
Při bezdotykovém zapalování TIG oblouku se elektroda nedotkne základního materiálu a přesto dojde k zapálení oblouku. Na svědomí to má elektrický výboj generovaný zdrojem vysokéno napětí o vysoké frekvenci. Proto se pro tento způsob ustálilo označení HF (High Frequence), které najdeme i v označení svářeček podporujících bezdotykové zapálení oblouku. Zdroj HF se obvykle nazývá ionizátor. Princip HF zapalování můžeme přirovnat k blesku při bouřce. Vysokonapěťová jiskra, která přeskočí mezi elektrodou a svařovaným materiálem, zapálí oblouk bez rizika kontaminace svaru wolframem a wolframu základním materiálem. HF zapalování se tedy hlavně využívá pro spoje vysoké metalurgické kvality svaru. Také nedochází k opotřebení broušeného konce elektrody.
V praxi zapalování probíhá tak, že nastavíme konec wolframové elektrody cca 2-3 mm nad materiál (můžeme se opřít o hranu keramické hubice). Stisknutím tlačítka na hořáku dojde k zapnutí HF ionizátoru ve svářečce a mezi wolframovou elektrodou a základním materiálem začnou přeskakovat jiskry. Ještě předtím musí být puštěn ochranný plyn (zpravidla automaticky elektromagnetickým ventilem uvnitř svářečky), který proudí z hubice hořáku. Jiskry ionizují plyn a po chvilce dojde k zapálení oblouku. Po úspěšném zapálení se ionizátor automaticky vypne (při TIG DC svařování), nebo zůstává zapnut (při AC svařování - při průchodu napětí nulou by jinak oblouk mohl zhasnout).
Nevýhodou HF zapalování je silné elektromagnetické rušení, které může ovlivnit, nebo i poškodit, citlivou elektroniku poblíž místa svařování. V takových případech je ale možné (či nutné) HF vypnout a zapalovat pomocí Lift Arc. Z tohoto důvodu disponují HF TIG svářečky i funkcí pro dotykový LA start (popsaný výše). A protože i TIG HF zdroj "umí" svařovat obalenou elektrodou, nalezneme na nich zpravidla přepínač MMA / TIG LA / TIG HF.
Další nevýhodou je velká složitost a cena svářeček s HF. Ionizátor jako takový není sice nijak závratně drahý, ale jeho vestavba do svářečky přináší mnohá úskalí. Jedná se zejména o vysokou hladinu elektromagnetického rušení. Moderní svářečky našlapané mikroelektronikou a řízené procesory jsou na rušení velmi citlivé. Každý výrobce TIG HF svářeček se tak více či méně úspěšně potýká s odrušením citlivé elektroniky. I v současné době nejsou vyjímečné případy TIG HF svářeček, kde se to moc nepovedlo a stoje si dělají co chtějí (nesmysly na displeji, podivné chování, nefunkční klávesy a podobně).
Nemalým problémem je také ochrana výkonových polovodičů TIG HF svářeček (diody, tranzistory, tyristory) před vysokým napětím. I opravdu výkonové polovodiče stavěné na "tvrdý" proud totiž spolehlivě odpálí "měkké" vysoké napětí
Ovšem i to je řešitelné, jak dokazuje široká nabídka TIG HF svářeček na trhu.
Co dál?
V pokračování tohoto článku si popíšeme a vysvětlíme další parametry pro TIG svařování, jako například předfuk/dofuk plynu, upslope/downslope a podobně.
TIG svařování III - zapalování oblouku.
