Пальники для TIG (WIG) зварювання

Пропоную ділитись інформацією про пальники для електрозварювання вольфрамовими електродами.

У своєму арсеналі маю декілька пальників з газовим та водяним охолодженням. Всі - китайські копії Бінзеля, це найоптимальніший варіант у моєму випадку.
Тему створив під враженням зі сьогоднішнього "допилювання" пальника для аргонно-дугового зварювання у обмеженому просторі. Для такого способу зварювання є пальники з газовим охолодженням із максимальним струмом 70А і водяним охолодженням із струмом до 200А (за інформацією виробника).
Мова зараз йде про WP24 - з водяним охолодженям .

Заводський варіант пальника зроблено вельми "під сокиру". Пальник не давав захисної атмосфери для зварної ванни, нержавійка чорніла, а чорний метал просто кипів і горів.
Прискіпливий огляд головки пальника показав, що затискна гайка цанги електроду має далеко не аеродинамічну форму, купу заусенців, отвори для газу мають гострі краї, що сприяє значній шкідливій турбуленції аргону. Щілина між цією гайкою і керамічним соплом - дуже тонка, менше 1 мм, що спричиняло значне збільшення швидкості захисного газу. А "розігнаний" таким соплом газ не може створити захисної "хмарки" навколо зварної ванни, тому що через значну свою швидкість він затягую у зварну ванну оточуюче повітря, таким чином зводячи нанівець весь процес захисту.
Ідея напрошувалась сама - розширити цю злу щілину і покращити форму цангової гайки.
Ну і за одне надати керамічному соплу покращеної форми.

Гайку сточив на алмазному кругові до ось такої форми, роззенкував газохідні отвори, потім додатково заокруглив зенковку ручним лезом. Під кінець відполірував на полірувальному кругові до дзеркального блиску.
Керамічне сопло обпиляв алмазною коронкою Ф16 для сверління отворів у склі, дуже добре пиляє випалений глинозем. В середині сопла є також кромка, яка максимально наближена до цангової гайки, я її також спиляв подібним свердлом, тільки його діаметр 5 мм.

Ось як це виглядає на фото:


Я цей пальник використовую для "допалювання" залишків вольфрамових електродів, які залишаються після WP9 - стандартного пальника. Залишків вже назбиралось більше десятка, ось і вирішив їх таким чином "утилізувати" - включити знову в діло. Сьогодні зробив таким одним електродом добрячий шмат роботи.. і електрод ще не зносився..

 

Про пальники маю тільки власний досвід, здобутий при освоєнні TIG-зварювання.
На мою самовпевнену думку, я освоїв процентів десь 90 премудростей тіґових пальників. Решта 10% - то якась дорога екзотика або раритети.

На ринку України (з відомих мені джерел) домінують TIG-пальники (для зварювання вольфрамовим електродом - надалі скорочено: пальники) виробництва німецької фірми Бінзель (монстра у виробництві пальників для всякого електодугового та газового зварювання металів) або їх китайські копії. Відверто, Бінзель тримає виробничі потужності у цьому ж Китаї, а мудрі китайці встигають і для Бінзеля робити і під своєю маркою для себе.
На початку своєї маленької електрозварювальної кар'єри () в мене просто очі розбігалися від розмаїття пальників та їх аксесуарів, але помалу все розклалося в голові "по поличках" і в результаті отрималась така собі "періодична система" пальників та запчастин до них.

В загальному пальники діляться між собою за типом свого охолодження (газове та рідинне) та номінальним струмом роботи. Якщо тип охолодження не викликає запитань, тут все ясно, то за робочим струмом межі поділу трохи розмиті, тобто вони накладаються між сусідніми типами: є такі межі струму, який може бути робочим і для меншого, і для більшого пальника.

 

Розкажу про охолодження.

Взагалі-то робота пальником подібна до письма.
Так, так, саме до письма каліграфічним почерком, але ще складніша.

Справа в тому, що при письмі ви виводите літери однакового "шифру", тобто всі однакові букви повинні мати однакові розміри, чи, як би то назвати, однакову форму, дизайни чи вигляд. Для цієї роботи у вас є авторучка, розлінований папір, плоска горизонтальна опора (стіл), може ще одна опора для п'ятої точки, відповідне освітлення і власне бажання писати. Так от, ваш успіх у каліграфічному письмі найбільш залежить від уміння володіти ручкою, решта всі фактори набагато менше впливають на успіх (при умові майстерного володіння ручкою). Тобто, якщо ваша рука не може точно водити ручкою по папері, вам не сильно допоможуть ні рівний стіл, ні відмінне освітлення. Щоб досягти досконалості у майстерності володіння ручкою праця йшла у двох напрямках: вдосконалення фізичних характеристик руки письця і вдосконалення самої ручки для письма, а саме її форми (для зручного утримування рукою) та ваги (для полегшення динамічного контролю за рухом ручки).

Всі ці вимоги до ручки для письма перенеслися і на TIG-пальники. Пальник повинен зручно утримуватись рукою зварювальника і мати оптимальну вагу для динаміки при роботі.
Щодо зручності утримування якесь звертання уваги на неї у дизайні пальників я помітив останні два-три роки. До того часу ніхто про якусь ергономіку хвату пальника не думав, ретропальники мають майже однаковий вигляд: металева палка в ізоляції (до речі, це ще продовжується).

Інша справа - вага пальника. Ось тут перехрещуються два антагоністи: вага і зручність . Чим більша вага - тим надійніший пальник в плані роботи, але тим важче ним довго працювати.
В свою чергу, зручний легкий пальник не може бути довговічним.
Справедливо сказати, що найкращий варіант пальника був би з вагою кулькової ручки, але таке майже недосяжно для масового споживача.
Тому приймаємо апріорі, що всі пальники мають надлишкову вагу і це потрібно якось компенсувати (не на шкоду продуктивності пальника).

Чому пальник не може бути безмежно легким?
Тому що він працює з високою температурою на електроді, який розміщений у цьому ж пальнику. Через безпосередню близькість корпусу пальника до ядра з високою температурою (електродуги), корпус пальника нагрівається. Щоб пальник міг деякий час зберігати свій робочий стан і працювати (підтримувати дугу), він повинен поглинати теплову енергію дуги, яка потраплятиме на нього і при тому зберігати свої робочі властивості. Чим більше теплової енергії може поглинути пальник - тим довше він працюватиме до свого руйнування від перегрівання. Звідти і збільшення маси пальника: елементи кріплення вольфрамового електроду не можуть мати нескінченно малої ваги, а оскільки вони робляться з дешевого загальнодоступного матеріалу (міді, латуні, сталі), який має критичну температуру збереження своєї форми, то вони (елементи кріплення електроду) повинні мати більшу вагу, щоб не перегріватися моментально на початку роботи.
--- добавлено: 1 кві 2018 у 23:36 ---

17 - це пальник на "середній" струм з повітряним охолодженням. Я хотів дальше розказати про нього популярно, але якщо ви вже спитали - то відповім.
Це пальник для короткочасної роботи на струмах до 160А (інформація про струм може відрізнятися в різних джерелах).
При 100-120 А я ним варив метал 3мм максимум 7-8 см, потім треба дати можливість охолонути пальнику, інакше відпаде газовий шланг від пальника, банально перегріється і сповзе. Так було в мене не раз. Чорний метал має в два рази кращу теплопровідність від нержавійки, тому вариться на більшому струмові при однаковій товщині деталей. Пальник важкий, оскільки має газове охолодження, і через те потребує додаткового розходу аргону через себе (від 8л/хв). Пальником важче варити тонкий матеріал, оскільки вимагається краща фізична вправність від зварника

Для вашого режиму цілком підійде 9 пальник, ним зручніше працювати, він легший, але має ту саму ваду через охолодження: малий ПВ. Ним протягнете до 10-15 см шва на товщинах до 2 мм, дальше примусове охолодження аргоном або стисненим повітрям ззовні.

я дотримуюсь принципу: переходити на більший пальник тільки тоді, коли вичерпались можливості меншого.

 

Продовження про охолодження.

Звичайно, шляхом збільшення маси пальника для продовження тривалості його безперервної роботи далеко не зайдеш, бо зварники далеко не титани правої (чи лівої) руки, піднімати такий пальник і тим більше ним працювати їм буде не під силу. Тому почали міркувати над відведенням надлишкового тепла від пальника. Найдешевше було охолоджувати пальник тим же захисним газом, який подається у зону дуги для захисту рідкого металу від атмосферного кисню і атмосфери взагалі. Пальники з таким газовим охолодженням випускаються до тепер і являють собою результат компромісу між (не)зручністю пальника, його ціною та продуктивністю.
Через малу ефективність газового охолодження (мала теплоємність і теплопровідність газу) приходиться збільшувати площу поверхневого контакту між газом та деталями, які цей газ омиває для охолодження. Це в свою чергу або ускладнює конструкцію пальника, або збільшує його вагу. Але ми маємо обмеження по вазі пальника, оскільки навіть зайвий грам його ваги погіршує динаміку руху пальником рукою зварника. Щоб залишатись в якихось прийнятних межах ваги пальника і не втратити на його продуктивності від перегрівання, збільшують протік надлишково газу через пальник для кращого охолодження останнього.
В результаті отримуємо важкий, важкокерований пальник з великим перерозходом (у порівнянні з необхідним для захисту зварної ванни) аргону. І цей пальник має тільки одну (я так не вважаю) перевагу: йому не потрібна станція (помпа) водяного охолодження. Тобто ви можете використати такий пальник із звичайним зварним інвертором, маючи для зручності газовий кран на пальнику.


Про водяне охолодження буде далі..

 

Про водяне охолодження..

Так от такі складнощі при газовому охолодженні: надмірна вага і малий ПВ. Ось якби покращити охолодження пальника..
І зробили пальник з водяним охолодженням!
Водяне охолодження - це просто панацея для пальника. Перейшовши на такий пальник, я ніби "дістав крила", вариш 10 хв, годину, дві безперестанку - і пальник холодний! Ну не те, щоб зовсім, але у порівнянні з газовим охолодженням - він ледь теплий, до 40С . І то через те, що в мене резервуар холодильної рідини місткістю 1,5 літри. Можна при потребі і до 10 л збільшити, але не тре..

Уявіть собі, що ПВ у моєму маленькому "водяному" пальнику 100%, струм в три рази більший, а вага в три рази менша у порівнянні з "газовим" пальником, в якого ПВ якихось 20-25%! Чи не казка?

Казка, але дорожча.
Пальники з водяним охолодженням дорожчі. Не набагато, але все ж дорожчі.
Зрозуміло, щоб не збільшувати парк аксесуарів для пальників, ззовні "газові" та "водяні" пальники майже однакові, тобто мають однакові габарити та під'єднювальні місця для аксесуарів.
Чим я був здивований, так це ціною "шлейфу" для "водяного" пальника. Китайські друзі один шланг для "водяного" пальника цінять втричі дорожче від шлейфу для "газового", а весь шлейф для "водяного" коштує ледве не 10 раз більше від "газового". В "водяний" шлейф входить три шланги, перехідник для підключення помпи і кабель управління, у "газовий" - тільки шланг(по ньому іде аргон і іде зварний струм) та кабель управління.
Плюс станція водяного охолодження для "водяного" пальника (від 100$).
Це ще не все в оплаті за "воду". Ваш зварний апарат повинен передбачати роботу з пальниками з водяним охолодженням, щоб керувати помпою охолодження, якщо він цього не може, то будете помпу вмикати власноручно. Це трохи дістає. Я у своєму апараті ввімкнув помпу паралельно газовому клапанові, тепер помпа вмикається, коли іде газ через пальник.
Ну і треба пам'ятати про мінусові по Цельсію температури, холодильна рідина повинна залишатись рідиною завжди, інакше може вивести з ладу пальник.

У підсумку:
якщо порівняти важкість керування "водяним" та "газовим" пальниками однакового габариту, то: "газовим" вести (класти) шов легше, бо його вага менша. Але цей шов буде значно коротшим від шва, прокладеного "водяним";
робочий струм у "водяного" пальника буде в 2,5-3 рази більший від "газового".

Останнє дає неабияку перевагу в керуванні зварним процесом. Для струму, наприклад, 100А нам потрібен "водяний" найменший пальник і ПВ в нього буде 100%, або "газовий" пальник наступної "вагової" категорії (десь втричі важчий і в стільки ж незручний) і з ПВ 25-30%.

 

ось тут показано WP17 (жовта ручка) і два різновиди WP9 і найнижче на фото WP24G. Для порівняння розміру.
Зараз працюю WP20, він такий же за розміром, як WP9, тільки з водяним охолодженням.
Також стоїть в очікуванні на роботу WP18 - аналог за розміром WP17, тільки з водяним охолодженням.
Ну а насолоджуюсь роботою у "вузьких" місцях за допомогою WP24W (аналог за розміром WP24G, тільки з водяним охолодженням), їх у мене декілька з різною гнучкістю та довжиною виносу.