ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז

ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז, הידוע גם בשם ריתוך בגז טונגסטן אדיש, ריתוך TIG וריתוך בגז טוּנְגְּסְטֶן-אַרְגּוֹן (tungsten argon gas welding או בקיצור TAG), הוא תהליך ריתוך שבו נוצרת קשת חשמלית בין אלקטרודת טונגסטן שאינה מתכלה לבין מתכות העבודה, אשר מלהיטה את מתכות העבודה וגורמת להן להיתוך (אנ') וחיבור. אזור הריתוך והאלקטרודה מוגנים מפני חמצון או זיהומים אחרים מהאוויר על ידי גז מגן (אנ') אדיש (אַרְגּוֹן או הֶלְיוּם). בדרך כלל משתמשים במתכת נוספת כחומר מילוי, אם כי ריתוכים מסוימים, הידועים כ"ריתוכים אוטוגניים" (אנ'), או "ריתוך התכה" (אנ') אינם דורשים זאת. רתכת כמקור זרם מייצרת אנרגיה חשמלית, ומוליכה על פני הקשת דרך עמודה של אדי גז מיונן, המכונה פלזמה.

ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז

בהשוואה לתהליכים מתחרים כגון ריתוך באלקטרודה מצופה וריתוך בקשת מתכת מוגנת בגז, תהליך הריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז מעניק למפעיל שליטה רבה יותר בביצוע, מה שמאפשר קבלת ריתוכים חזקים ואיכותיים יותר. עם זאת, ביצוע ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז נחשב למורכב יותר מבחינה טכנית וקשה יותר להתמחות בו. יתרה מכך, הוא איטי משמעותית מרוב טכניקות הריתוך האחרות.

בתחילת שנות השבעים של המאה העשרים פותחה השיטה לריתוך מוטות של מתכות שהיו בעייתיות לריתוך בעבר, והוגדרה באותה עת כמהפכנית. ריתוך בגז טונגסטן-ארגון היה אז בשימוש במכונת ריתוך קשת חשמלית בעלת קצה טונגסטן. הקצה היה ממורכז בכיסוי והוזן בגז ארגון סביב קצה הטונגסטן כדי למנוע מהריתוך להתרכב עם החמצן שבאוויר (התחמצנות) ולהישבר. ריתוך בגז טונגסטן-ארגון מבוצע באמצעות מוטות מתכת, המתאימים לחומרים המרותכים לצמיתות. אם קיים הצורך למנוע מהמוט להתחמצן, יכולים המוטות להיות עשויים מתכת מצופה בשמן או, בריתוך מסובך יותר של מתכות, מצופים המוטות ב"מעטפת" שאינה פעילה כימית כשיטה להגנה על מוטות הריתוך מפני חמצון במהלך תקופת אחסונם (הדוגמאות העיקריות לכך היו מוטות לריתוך, אלומיניום טהור, נֶתֶךְ אלומיניום (דּוּרְאָלוּמִין), סגסוגת מגנזיום-אלומיניום ומוטות פלדת אל-חלד, ששימשו לתיקון פלדה עשירה מאוד בפחמן כמו בטנקי שרמן ממלחמת העולם השנייה).

כיום, השימוש הנפוץ ביותר בריתוך בגז טונגסטן-ארגון הוא בייצור אופניים מסגסוגות אלומיניום מתקדמות; ריתוכים אלה נראים בבירור כזחל (אדוות) במפרק המרותך. מלבד ייצור אופניים, ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז משמש לרוב לריתוך חלקים דקים של פלדת אל-חלד ומתכות אל-ברזליות (אנ') כגון סגסוגות אלומיניום, מגנזיום ונחושת. בנוסף, התגבר השימוש בריתוך בגז טונגסטן-ארגון בשילוב עם גזים אדישים אחרים. כיום, ישנה היכולת להתאים את סגסוגת המוטות לריתוך בגז טונגסטן-ארגון עבור פרויקטים ספציפיים ביותר.

תהליך קשור, ריתוך בקשת פלזמה (אנ'), מבוצע בידית ריתוך מעט שונה כדי ליצור קשת ריתוך ממוקדת יותר וכתוצאה מכך הוא לרוב אוטומטי.^[1]

התפתחות

לאחר גילוי הקשת החשמלית הפולסית הקצרה בשנת 1801 על ידי האמפרי דייווי^[2][3] וגילוי הקשת החשמלית הרציפה בשנת 1802 על ידי וסילי פטרוב (אנ')^[3][4] התפתחה שיטת הריתוך בקשת חשמלית באיטיות. עד שבשנת 1890, הבזיק לצ'ארלס קופין (אנ') הרעיון לריתוך באווירה של גז מגן אדיש. אך אפילו בתחילת המאה ה-20, ריתוך חומרים אל-ברזליים כגון אלומיניום ומגנזיום נותר קשה לביצוע מכיוון שמתכות אלו מגיבות במהירות עם האוויר, וכתוצאה מכך נוצרים ריתוכים נקבוביים ומלאי זיהומים (אנ').^[5] תהליכים באמצעות אלקטרודות מכוסות מעטפת לא פעילה כימית הגנו בצורה שאינה משביעת רצון על אזור הריתוך מפני זיהום. כדי לפתור את הבעיה, נעשה בתחילת שנות השלושים של המאה העשרים שימוש בגזים אדישים במיכלים. מספר שנים לאחר מכן, נוצר בתעשיית המטוסים תהליך ריתוך עם זרם ישר מוגן בגז לריתוך מגנזיום.^[6]

בתחילת שנות הארבעים של המאה העשרים פיתחה נורת'רופ (Northrop Aircraft) מטוס ניסיוני ממגנזיום שנקרא XP-56 (אנ'), ועבורו פיתחו ולדימיר פבלקה (Vladimir Pavlecka), טום פייפר (Tom Piper) וראסל מרדית' (Russell Meredith) תהליך ריתוך בשם "קשת הליום" (הליארק; Heliarc) מכיוון שהוא השתמש בקשת אלקטרודת טונגסטן ובהליום כגז מגן (עיצוב הידית נרשם כפטנט על ידי מרדית' בשנת 1941).^[7] כיום הוא מכונה לעיתים קרובות ריתוך גז טונגסטן אדיש (TIG), במיוחד באירופה, אך המונח הרשמי של החברה האמריקאית לריתוך הוא ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז (GTAW). בחברת לינד (Linde Air Products) (אנ') פיתחו מגוון רחב של ידיות מקוררות באוויר ובמים, עדשות גז לשיפור המיגון ואביזרים נוספים שהגבירו את השימוש בתהליך. בתחילה, התחממה האלקטרודה יתר על המידה במהירות, זאת למרות טמפרטורת ההיתוך הגבוהה של טונגסטן, וחלקיקי טונגסטן עברו לריתוך.^[6] כדי לטפל בבעיה זו, שונתה הקוטביות של האלקטרודה מחיובית לשלילית, אך השינוי הפך אותה לבלתי מתאימה לריתוך חומרים רבים שאינם ברזליים. לבסוף, פיתוח יחידות המשתמשות בזרם חילופין איפשר לייצב את הקשת ולייצר ריתוך אלומיניום ומגנזיום באיכות גבוהה.^[6][8]

ההתפתחויות חלו גם בעשורים הבאים. חברת לינד פיתחה ידיות מקוררות במים שסייעו במניעת התחממות יתר בעת ריתוך עם זרמים גבוהים.^[9] במהלך שנות החמישים של המאה העשרים, כשהמשיך התהליך לצבור פופולריות, חלק מהמשתמשים פנו לשימוש בפחמן דו-חמצני כחלופה לגז המגן של הריתוך היקר יותר המורכב מארגון והליום, אך חלופה זו התבררה כבלתי כדאית לריתוך אלומיניום ומגנזיום מכיוון שהפחיתה את איכות הריתוך, ולכן כיום מבוצעת שיטת ריתוך בקשת מתכת מוגנת בגז לעיתים נדירות.^[10] השימוש בכל גז מגן המכיל תרכובת חמצן, כגון פחמן דו-חמצני, מזהם במהירות את אלקטרודת הטונגסטן, מה שהופך אותה ללא מתאימה לתהליך ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז.^[11] בשנת 1953 פותח תהליך חדש המבוסס על ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז, הנקרא ריתוך בקשת פלזמה (אנ'). היא מעניקה שליטה רבה יותר ומשפרת את איכות הריתוך על ידי שימוש בזרבובית למיקוד הקשת החשמלית, אך מוגבלת במידה רבה למערכות אוטומטיות, בעוד שריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז נותר בעיקרו כשיטה ידנית.^[10] הפיתוח בתוך תהליך ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז נמשך גם כן, וכיום קיימות מספר גרסאות שלו. בין הפופולריות ביותר ניתן למנות את שיטות הריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז עם זרם פולס, מתוכננת ידנית, חוט להט, דאבר (dabber) וחדירה מוגברת.^[12]

ביבליוגרפיה

• Arc-Zone.com (2009). "Tungsten Selection" (PDF). Carlsbad, California: Arc-Zone.com. Retrieved 15 June 2015.
• Cary, Howard B.; Helzer, Scott C. (2005). Modern welding technology. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education. ISBN 978-0-13-113029-6.
• Jeffus, Larry F. (1997). Welding: Principles and applications (Fourth ed.). Thomson Delmar. ISBN 978-0-8273-8240-4.
• Lincoln Electric (1994). The procedure handbook of arc welding. Cleveland: Lincoln Electric. ISBN 978-99949-25-82-7.
• Miller Electric Mfg Co (2013). Guidelines For Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) (PDF). Appleton, Wisconsin: Miller Electric Mfg Co. Archived from the original (PDF) on 2015-12-08.
• Weman, Klas (2003). Welding processes handbook. New York: CRC Press LLC. ISBN 978-0-8493-1773-6.

לקריאה נוספת

• נוימן יצחק, "ריתוך בשיטת TIG" - מאה, המחלקה לפיתוח פדגוגי טכנולוגי. משרד העבודה, הרווחה והשירותים החברתיים, האגף להכשרה מקצועית ולפיתוח כוח אדם, תחום פדגוגיה. 2019.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא ריתוך בקשת טונגסטן מוגנת בגז בוויקישיתוף