Як вже говорилося, метод зварювання ВІГ підходить для зварювання найрізноманітніших матеріалів. При цьому одні матеріали зварюються постійним струмом, інші - змінним.
Далі описуються особливості різних матеріалів
Нелегована і низьколегована сталь
Ці стали можна з'єднувати усіма методами зварювання плавленням. При виборі методу зварювання частіше керуються економічними міркуваннями, ніж якістю. Тому зварювання ВІГ, що відрізняється низькою потужністю, не часто застосовується для зварювання цих сталей. Винятком є зварювання кореня шва. При товщині стінки більше 6 мм зварюванням ВІГ заварюється тільки корінь шва, а інші операції виконуються методами зварювання більшої потужності. Другим винятком є зварювання трубопроводів малих діаметрів. Для таких випадків немає нічого кращого, ніж зварювання ВІГ.
Особливість полягає в тому, що може початися пороутворення, наприклад, в нелегованої трубної сталі (наприклад, P235), яка містить мало кремнію, а також при приварювання таких труб до основи котла. Пороутворення може початися у сталей глибокої витяжки, заспокоєні тільки алюмінієм, якщо зварювання виконується з малою кількістю присадочного матеріалу. Через поглинання кисню з атмосфери, чого не можна повністю уникнути навіть при зварюванні в середовищі захисного газу, метал шва стає неспокійним, і через утворення монооксиду вугілля в металі шва можуть утворитися пори. Для усунення пороутворення вносять якомога більше кремній-магнієвого присадочного матеріалу, завдяки чому кисень з'єднується без шкоди для шва.
Аустенітні хромонікелеві сталі
Цей матеріал особливо добре підходить для зварювання ВІГ, оскільки завдяки гарній в'язкості металу шва утворюються добре підігнані гладкі верхні валики шва і плоска нижня сторона кореня шва.
В результаті відносно невеликій швидкості зварювання ВІГ і низьку теплопровідність хромонікелевих сталей при малій товщині стінки легко досягається перегрів. Через це можуть утворитися гарячі тріщини, які знижують корозійну стійкість. Перегріву при необхідності можна уникнути, якщо використовувати перерви на охолодження або охолодження самого виробу. Охолодження буде також сприяти зменшенню викривлення, яке через високий коефіцієнта розширення у хромонікелевих сталей більше, ніж у нелегованих сталей.
У конструкцій, що піддаються згодом корозійного впливу, після зварювання з поверхні шва і з обох краeв основного матеріалу необхідно за допомогою щeткі, випромінювання, шліфування або лeгкого травлення видалити залишилася оксидну плівку і мінливість. Тільки після цього конструкції придатні до подальшої експлуатації. В іншому випадку оксидні плeнкі приведуть до сильного корозійного руйнування. Це також відноситься до зварювання труб, де необхідно очистити обидві сторони кореня шва. Оскільки механічну обробку провести дуже важко, то рекомендується запобігати окислення за допомогою формування.
Алюміній і алюмінієві сплави
Для зварювання матеріалів з алюмінію, за винятком випадків, описаних нижче, застосовується змінний струм. Це необхідно для усунення на розплаві тугоплавкой оксидной плeнкі. Точка плавлення оксиду алюмінію (AI2O3) становить близько 2050 ° C. При цьому основний матеріал, наприклад, чистий алюміній, плавиться вже при температурі 650 ° C. Алюміній має таке велике хімічне спорідненість з киснем, що, якщо поверхня основного матеріалу перед зварюванням очистити щeткой або скребком від окису, то на поверхні розплаву дуже скоро знову утворюється оксидна плeнка. Ця плeнка через високу точки плавлення лише частково розплавляється під електричною дугою Таким чином, якби зварювання здійснювалася постійним струмом (негативний полюс), то більша частина поверхні покривалася б міцним шаром оксиду алюмінію. Це робить неможливим спостереження за розплавом і ускладнює внесення присадочного матеріалу. Звичайно, оксидний шар можна було б усунути шляхом використання флюсуючих добавок, як це відбувається при пайку, але це означало б і додаткові витрати.
При зварюванні змінним струмом відкривається можливість зруйнувати і усунути оксидний шар за допомогою носіїв заряду в електричній дузі. Для цього підходять тільки іони, оскільки електрони через свою малу масу не володіють достатньою для такого процесу кінетичної енергією.
Коли негативний полюс знаходиться на електроді. електрони переміщаються від електрода до виробу, а залишкові іони від вироби до електрода. При такій полярності неможливий очищуючий ефект. При зворотній полярності більш тяжeлой іони потрапляють на поверхню виробу. За счeт своєї кінетичної енергії вони можуть зруйнувати і усунути оксидний шар.
Якби зварювання виконувалася на гарячому позитивному полюсі, то у електрода була б дуже низька токонагрузочная здатність. Тому даний варіант зварювання ВІГ застосуємо тільки для зварювання дуже тонких алюмінієвих конструкцій (з товщиною стінки до 2,5 мм). Компромісне рішення пропонує змінний струм. Коли на електроді знаходиться позитивна полуволна, виникає ефект, що очищає. Наступна за нею негативна полуволна знову охолоджує електрод. Тому говорять про очищувальну і охолоджуючої напівхвилях. Токонагрузочная здатність при зварюванні змінним струмом менше, ніж при зварюванні постійним струмом на негативному полюсі. Але вона значно вище, ніж при зварюванні на позитивному полюсі. Це показує, що для достатнього очищає ефекту зовсім не потрібно цілої позитивної напівхвилі, а досить 20 або 30%. Саме це використовується в сучасних джерелах струму для зварювання ВІГ. Вони виробляють штучний прямокутний змінний струм, в якому за допомогою швидко реагують вимикачів (транзисторів) на електрод поперемінно переключається позитивний і негативний полюс джерела постійного струму. При цьому баланс відносини обох напівхвиль може змінюватися, наприклад, від 20% позитивної / 80% негативної до 80% позитивної / 20% негативної.
Менша фаза позитивного полюса забезпечує більш високу токонагрузочную здатність електрода, а при однаковій установці струму - велику стійкість. У таких так званих «прямокутних джерелах» може часто змінюватися і частота штучного змінного струму, наприклад, від 50 до 300 Гц. Підвищення частоти сприяє збереженню електрода.
Прямокутний штучний змінний струм володіє і іншими перевагами. Оскільки струм при зміні полярності має дуже круту характеристику, то час запізнювання дуги при проходженні через нуль значно коротше, ніж при синусоїдальної формі струму. Тому відбувається більш надeжное запалювання, навіть без використання пристосування для запалювання, а електрична дуга в цілому стабільніше. При цьому повторні запалювання дуги супроводжуються сильним гудінням. Сучасні джерела струму для зварювання ВІГ дозволяють виконувати зварювання постійним струмом, а також синусоїдальним і прямокутним змінним струмом.
Наступною особливістю зварювання такого матеріалу, як алюміній, є його чутливість до пороутворення при поглинанні водню. Тут ситуація набагато критичніше, ніж при зварюванні стали. Тоді як сталь при переході з рідкого в твeрдое стан ещe має здатність розчиняти в собі водень в об'eме 8 см3 на 100 г металу шва, то алюміній у твeрдом стані практично не володіє такою здатністю. Це означає, що весь водень, який поглинається при зварюванні, повинен покинути метал шва до того, як той затвердіє. В іншому випадку в металі шва утворюються пори.
Джерелами водню при зварюванні ВІГ алюмінію, в першу чергу, можуть бути оксидні плeнкі на основному матеріалі. Вони зв'язують вологу, і тому їх треба видалити перед зварюванням щeткой або скребком. З іншого боку, дуга спокійніше, якщо на поверхні знаходиться оксидная плeнка, так як вона легше випускає електрони, ніж чистий метал. Тому необхідно знайти компроміс між стабільною електричною дугою і достатньою стійкістю проти пороутворення. Більш ефективним показав себе спосіб, коли перед зварюванням поверхню виробу грунтовно очищається від окисів, але зварювання виконується тільки через годину або два, коли утворюється новий тонкий оксидний шар. Пороутворення сприяють також оксидная плeнка на поверхні зварювального дроту. Тому присадочні матеріали з алюмінію необхідно зберігати дуже ретельно і не дуже довго.
Мідь і мідні сплави
Сварка міді ускладнюється, перш за все, великою теплопровідністю міді. Тому при високій товщині матеріалу необхідно підігріти, як мінімум, початок зварювального шва. Далі ефект підігріву розвивається зварювальним теплом, тому великий прогрів необхідний тільки при товщині стінки> 5 мм. Метод зварювання ВІГ дозволяє використовувати для прогріву саму дугу, коли тепло вноситься в початок зварювального шва обертальними рухами удлінeнной дугою.
Чистий мідь, а також багато еe сплави зварюються постійним струмом і електродом на негативному полюсі. Змінним струмом зварюються тільки деякі сорти бронзи, які як латунь і алюмінієва бронза.
Крім вже описаних матеріалів, для яких застосовується зварювання ВІГ, необхідно також відзначити нікель і його сплави. Найбільш важливими є хромонікелеві сплави (наприклад, інконель) і меднонікелевие сплави (наприклад, МОНЕЛЬ). Сварка ВІГ може також застосовуватися для титану і його сплавів. Для цих матеріалів найкраще підходить постійний струм з негативно поляризованим електродом. При зварюванні титану необхідно, щоб в середовищі захисного газу перебувала не тільки область зварного шва, а й метал на значній відстані від місця зварювання, а щоб уникнути кольори мінливості, необхідно подавати захисний газ і на зворотну сторону шва. Інакше матеріал стане крихким через поглинання атмосферних газів.