Varjenje TIG

thumb|right|300px|Varjenje TIG Varjenje TIG (ang. Tungsten Inert Gas) oz. WIG (nem. Wolfram Inertgas) je različica elektroobločnega varjenja, kjer uporabljamo netaljivo volframovo elektrodo, ki se ne izrablja. Za zaščito vara pred atmosferskim onesnaženjem (oksidacijo) uporabljamo zaščitni plin, običajno žlahtne (inertne) pline, kot so na primer argon, helij itd. Dodajni material je običajno enake sestave kot material zvarjenca. Varilni aparat kot izvor konstantnega toka zagotavlja energijo, potrebno za vzpostavljanje in vzdrževanje električnega obloka, v katerem so kovinske pare ter visoko ioniziran plin. Postopek TIG največkrat uporabljamo za varjenje tankega nerjavnega jekla ter aluminijevih, magnezijevih in bakrovih zlitin. Postopek TIG omogoča varilcu večji nadzor nad zvarom kot varjenje po postopku MIG oziroma elektroobločno varjenje z oplaščenimi elektrodami, omogoča pa tudi močnejše in kakovostnejše zvare. Postopek TIG je zapletenejši, bistveno počasnejši in ga je v primerjavi z večino ostalih postopkov varjenja precej težje obvladati.Weman, 31, 37–38

Razvoj Ko je leta 1800 Humphry Davy odkril električni oblok, se je postopoma razvijalo tudi elektroobločno varjenje. C. L. Coffin se je leta 1890 domislil varjenja v zaščitni atmosferi žlahtnih plinov, vseeno pa je bilo varjenje neželeznih kovin, kot npr. aluminija in magnezija, zelo težko še v začetku 20. stoletja. Omenjeni kovini namreč zelo hitro reagirata s kisikom v zraku, rezultat tega pa je porozen var, poln žlindre. Varjenje z oplaščenimi elektrodami se za te materiale ni najbolje obneslo, saj je bila zaščita vara pred onesnaženjem preslaba. Za rešitev težave so v začetku leta 1930 uporabili žlahtni plin v jeklenkah. Nekaj let kasneje se je za potrebe varjenja magnezija v letalski industriji pojavil postopek varjenja v zaščitnem plinu z enosmernim tokom.

Ta postopek so izpopolnili leta 1941. Zaradi uporabe volframove elektrode in helija kot zaščitnega plina je postal znan pod imenom heliarc oziroma TIG (). Na začetku razvoja postopka se je volframova elektroda hitro pregrela, delci volframa pa so prešli v var kljub volframovi visoki temperaturi tališča. Za rešitev te težave so spremenili polariteto elektrode iz pozitivne v negativno. Ta sprememba pa je imela tudi negativne posledice, saj se na ta način ni dalo variti večine kovin, ki ne vsebujejo železa. Končno je razvoj aparatov, ki delujejo z izmeničnim varilnim tokom, omogočil stabilizacijo obloka ter zelo kakovostno varjenje aluminija in magnezija.Lincoln Electric, 1.1-7–1.1-8

V naslednjih desetletjih se je razvoj postopka TIG nadaljeval. V podjetju skupine Linde so razvili vodno hlajen gorilnik TIG, ki je preprečil pregrevanje pri varjenju z visokimi tokovi.Cary and Helzer, 8 V petdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je postopek TIG postajal vse bolj priljubljen, so nekateri uporabniki namesto precej dražjega argona in helija začeli uporabljati ogljikov dioksid. To pa se je izkazalo kot nesprejemljivo pri varjenju aluminija in magnezija zaradi slabše kakovosti vara. Danes se zaradi tega ogljikov dioksid pri postopku TIG uporablja zelo redko.

V letu 1953 so na osnovi postopka TIG razvili nov postopek, imenovan elektroobločno varjenje s plazmo. Postopek ponuja večji nadzor ter izboljšano kakovost vara z uporabo posebne šobe, ki zgosti oblok. Varjenje s plazmo je primerno predvsem za avtomatizirano oziroma robotsko varjenje, medtem ko je TIG primeren za ročno varjenje.

Delovanje thumb|right|300px|Območje vara TIG Ročno varjenje po postopku TIG je najzahtevnejši postopek varjenja od vseh običajnih postopkov, ki se uporabljajo v industriji. Ker mora varilec vzdrževati kratko razdaljo obloka, je največ pozornosti treba posvetiti temu, da ne pride do stika med elektrodo in obdelovancem. Podobno kot pri plamenskem varjenju potrebuje varilec za uspešno delo obe roki. V eni drži gorilnik, s katerim segreva območje vara, v drugi pa dodajni material, s katerim zapolnjuje var.

Za vžig obloka potrebujemo visokofrekvenčni generator, podoben Teslovem transformatorju. Z gorilnikom se približamo obdelovancu, da je razdalje med vrhom elektrode in obdelovancem med 1,5–3 mm. Ko pritisnemo tipko na gorilniku, med elektrodo in obdelovancem preskoči iskra, ki omogoči brezkontaktno vzpostavitev obloka.

Če s postopkom TIG varimo karoserijo avtomobila, ne smemo uporabiti visokofrekvenčnega vžiga zaradi možnosti poškodbe ali uničenja občutljivih elektronskih naprav, ki so vgrajene v avtomobilih. Prav tako moramo takrat odklopiti avtomobilski akumulator. Za ta primer obstajata še dva načina vzpostavitve električnega obloka med gorilnikom in obdelovancem.

Prvi je podoben vžigu oplaščene elektrode, ko z vrhom elektrode popraskamo po obdelovancu ("scratch start") ter tako po odmiku elektrode vzpostavimo oblok. Slaba stran takega vžiga je onesnaženje tako elektrode kot področja zvara.

Drugi, boljši način vžiga je vžig z dotikom in odmikom elektrode (lift start). Pri tem načinu vžiga sta napetost in s tem tok ob dotiku elektrode z obdelovancem zelo zmanjšana, po dvigu elektrode pa se zvišata na normalno vrednost, potrebno za varjenje.

Ko je oblok vzpostavljen, varilec premika gorilnik s krožnimi gibi. Velikost krogov je odvisna od nastavljenega toka, premera elektrode ter debeline materiala, ki ga varimo. Vzdrževati je treba enakomerno razdaljo med elektrodo in obdelovancem ter hkrati premikati gorilnik počasi od že zvarjenega dela. Med varjenjem mora biti gorilnik nagnjen nazaj za približno 10–15°. Dodajni material dodajamo na zvar po potrebi.Lincoln Electric, 5.4-7–5.4-8

Varnost pri delu thumb|right|300px|Avtomatske zaščitne maske Tako kot pri ostalih postopkih varjenja je ob neupoštevanju varnostnih ukrepov varjenje s postopkom TIG lahko nevarno. Varilci morajo nositi zaščitno delovno obleko, debele varilske zaščitne rokavice ter usnjene varilske predpasnike, da so zaščiteni pred vročino in plamenom. Ker pri postopku TIG ni dima, je oblok še intenzivnejši kot pri varjenju z oplaščenimi elektrodami, zato so varilci še bolj izpostavljeni poškodbam oči in kožnim opeklinam, ki so podobne opeklinam zaradi sončenja. Zaradi tega je obvezna uporaba zaščitnih varilskih mask z zatemnjenim steklom in UV-filtrom, ki ščiti predvsem obraz in oči. Novejše varilske maske uporabljajo tehnologijo tekočih kristalov, ki se samodejno zatemnijo, ko pričnemo z varjenjem. Za zaščito bližnjih sodelavcev je treba uporabiti premične zaščitne zavese oziroma paravane.Cary & Helzer, 42, 75

Varilci so zelo pogosto izpostavljeni nevarnim plinom, dimu in prašnim delcem, ki se razvijajo med varjenjem. Ker med varjenjem TIG ni dima, se zaradi razpada kisika zaradi zelo svetlega in močnega obloka v okoliškem zraku kot posledica ionizacije pojavi ozon. Zaradi močne svetlobe in toplote obloka se lahko pojavijo tudi strupeni plini zaradi zgorevanja ostankov čistil in topil. Čiščenje in razmaščevanje obdelovancev, ki jih bomo varili, se ne sme izvajati v bližini varjenja. Poskrbeti moramo tudi za ustrezno zračenje, da aerosoli čistil in topil ne pridejo v območje, kjer varimo.

Uporaba Čeprav se postopek TIG uporablja največ v letalski industriji, se dosti uporablja tudi na drugih področjih, predvsem za varjenje tankih, zlasti pa neželeznih materialov. Precej pogosto se uporablja v izdelavi vesoljskih plovil ali pri varjenju tenkostenskih cevi majhnih premerov, na primer pri izdelavi koles. S postopkom TIG dostikrat zavarijo tudi prvi korenski var pri varjenju cevovodov različnih premerov. Uporablja se tudi kot reparaturno varjenje v orodjarstvu, še posebej aluminijastih in magnezijevih delov.Cary and Helzer, 77 Ker se raztaljen dodajni material ne prenaša z oblokom kot pri večini ostalih elektroobločnih postopkih varjenja, je varilcem na razpolago širok spekter različnih dodajnih materialov. Noben drug postopek ne omogoča varjenja toliko različnih materialov in zlitin kot ravno TIG. Pri elektroobločnem varjenju po ostalih postopkih lahko zaradi uparjanja prihaja do izgube nekaterih sestavin dodajnega materiala. To je še posebej izrazito pri elektrodah, ki vsebujejo krom in aluminij. Pri postopku TIG teh izgub materiala ni. Ker ima var popolnoma enako sestavo kot obdelovanec oziroma je po sestavi skoraj enak obdelovancu, so vari, izvedeni po postopku TIG, visoko odporni proti koroziji ter razpokam v daljšem časovnem obdobju. Zaradi tega je postopek TIG prva izbira pri kritičnih varih, na primer pri varjenju posod za izrabljeno jedrsko gorivo.Watkins & Mizia, 424–426

Kakovost thumb|right|300px|Kvaliteten var, narejen s postopkom TIG Izkušen in dobro izurjen varilec lahko s postopkom varjenja TIG naredi boljše in kakovostnejše zvare kot z drugimi postopki, saj nam postopek TIG omogoča boljši nadzor nad celotnim varom. Najvišjo kakovost zvarov dosežemo z vzdrževanjem čistoče celotne opreme. Uporabljeni materiali morajo biti dobro razmaščeni, suhi in čisti, saj vse to vpliva na povečano poroznost in slabšo kakovost ter slabše mehanske lastnosti zvara. Za razmaščevanje lahko uporabimo alkohol ali podobna topila. Okside s površine aluminijastih obdelovancev lahko odstranimo mehansko s pomočjo žičnih ščetk iz nerjavnega jekla ali pa kemično. Rjo z jeklenih obdelovancev najprej odstranimo s peskanjem, ostanke peska pa s ščetkanjem z žično ščetko. Postopki čiščenja so še posebno pomembni, če bomo varili z enosmernim tokom in negativno polarizirano elektrodo. Če varimo z enosmernim tokom in pozitivno polarizirano elektrodo ali pa z izmeničnim tokom, smemo obdelovanec med varjenjem čistiti.Minnick, 120–21 Pri negativno polarizirani elektrodi obdelovanca ne čistimo. Da ne pride do vnosa nečistoč v varilno talino, moramo zagotoviti zadosten in enakomeren pretok zaščitnega plina, da lahko zaščitni plin zadovoljivo prekrije varilno talino in prepreči onesnaženje le-te z nečistočami iz atmosfere. V vetrovnih razmerah ali na prepihu moramo povečati pretok zaščitnega plina, kar povečuje ceno in s tem zmanjšuje uporabnost postopka izven zaprtih prostorov.Cary and Helzer, 74–75

Na kakovost vara zelo vpliva tudi količina toplote, ki jo z oblokom dovajamo v območje zvara. Premalo dovedene toplote ali pa previsoka hitrost varjenja omejuje globino zvara in povzroča, da se kaplja taline širi, hkrati pa se povečuje možnost prekomerne penetracije vara v globino in brizganja taline. Če je obenem šoba gorilnika predaleč od taline, var postane porozen. Tak var ima slabe mehanske lastnosti. Če količina toplote preseže zmožnost volframove elektrode, se v varu lahko pojavijo delci volframa. To lahko preprečimo z zamenjavo tipa elektrode ali z izborom elektrode večjega premera. V primeru, da elektroda ni dobro zaščitena z zaščitnim plinom ali pa se varilec po nesreči z vrhom elektrode dotakne varilne taline, se elektroda poškoduje ali pa onesnaži. To je vzrok za pojav nestabilnega obloka, kar lahko odpravimo s ponovnim brušenjem konice volframove elektrode.

Oprema thumb|300px|Gorilnik thumb|300px|Različni deli gorilnika TIG Za varjenje po postopku TIG potrebujemo naslednjo opremo: gorilnik za varjenje TIG s primerno volframovo elektrodo, varilni aparat za TIG kot vir konstantnega toka ter jeklenko oziroma vir zaščitnega plina.

Gorilnik