Назначение вольфрамовые электроды и присадочные прутки. Сварка вольфрамовым электродом - сварка металлов

К атегория:

Сварка металлов

Сварка вольфрамовым электродом

Сварка вольфрамовым электродом является весьма важным видом дуговой сварки, широко применяемым в производстве изделий новой техники из спецсталей, алюминия, магния и различных легких сплавов, тугоплавких металлов и активных металлов с большим сродством к кислороду, металлов малых толщин (менее 1 мм) и т. д. Вольфрам, самый тугоплавкий металл, в настоящее время производится в больших количествах для широкого промышленного применения.

Вольфрам используется в больших количествах как легирующая присадка в высококачественных сталях, как основа многих твердых сплавов, для изготовления нити электрических ламп накаливания и пр. Для дуговой сварки выпускаются вольфрамо-вые стержни диаметром 1-6 мм.

Вольфрам производится методами порошковой металлургии; из РУДЫ получают окисел вольфрама, он восстанавливается в печах в струе водорода; полученный тонкий порошок прессуют, затем длительной проковкой в атмосфере водорода превращают в сплошной металл за счет сварки частиц порошка в одпо целое. Нагретый вольфрам энергично соединяется с кислородом и быстро сгорает. Поэтому вольфрамовый электрод нельзя применять для сварки на воздухе; он применим только в защитных газах, не содержащих кислорода и непрерывно вдуваемых в дугу, - это инертные газы аргон или гелий, или же водород, иногда смеси этих газов. Дуга постоянного тока в аргоне при прямой полярности (минус на вольфрамовом электроде) легко зажигается, горит спокойно и устойчиво; напряжение дуги ниже, чем в воздухе; при этом электрод нагревается мало. Обычное напряжение дуги (10-15 в) поднимается до 25-30 в лишь при больших токах.

На прямой полярности электрод нагревается мало и допустимы высокие плотности тока. Наименьший сварочный ток на нормальной полярности может, быть снижен до 1 а при еще достаточно устойчивом горении дуги. При нормальных режимах сварки на прямой полярности расход вольфрама незначителен и составляет в среднем всего несколько граммов за час работы.

Ввиду разницы в свойствах и размерах вольфрамового стержня и свариваемого изделия дуга отличается ярко выраженной асимметрией; ее вид и свойства резко меняются при обратной полярности (плюс на вольфрамовом электроде). Возрастает напряжение дуги, уменьшается ее устойчивость, значительно усиливается нагрев и увеличивается расход вольфрамового электрода, уменьшается глубина проплавления основного металла. Дуга оказывает особое весьма важное технологически очищающее действие, которое состоит в том, что с поверхности основного металла в зоне сварки удаляются окислы и загрязнения. Это позволяет сваривать без применения флюсов алюминий, магний и их сплавы, что является большим техническим преимуществом для самолетостроения и других отраслей промышленности, где применяется сварка легких металлов. Сущность очищающего действия дуги, по-видимому, заключается в том, что при обратной полярности вольфрамовый электрод бомбардируется электронами, а основной металл - тяжелыми положительными ионами аргона. Бомбардировка ионами производит механическое действие, подобное опескоструи-ванию, разрушает и сбивает пленку окислов и очищает поверхность металла. Этот процесс часто называется катодным распылением. Трудность поддержания дуги обратной полярности и сильный разогрев вольфрамового электрода иногда делают целесообразным применение переменного тока для питания дуги при сварке алюминиевых и магниевых сплавов.

Вследствие асимметрии электродов дуга обладает сильным выпрямляющим действием. Электропроводность дуги выше в полупериоде, когда на вольфрамовом электроде минус, и значительно меньше, когда на электроде плюс (рис. 1). При питании дуги переменным током до известной степени совмещаются преимущества дуги постоянного тока прямой и обратной полярности, нагревание вольфрамового электрода не слишком сильно и расходуется он медленно, а основной металл хорошо проплавляется; в то же время очищающее действие дуги вполне достаточно для сварки алюминиевых и магниевых сплавов без флюсов.

Для металлов, окисляющихся не очень сильно, таких, как углеродистые и легированные стали, включая нержавеющие, твердые сплавы, медь и медные сплавы, никель и никелевые сплавы, титан, молибден и т. п., целесообразна сварка дугой постоянного тока прямой полярности.

Для питания дуги вполне пригодны обычные агрегаты постоянного тока и выпрямители для дуговой сварки. В некоторых случаях желательны дополнительно осцилляторы, облегчающие зажигание и устойчивое горение дуги. Для алюминия, магния и их сплавов и некоторых других интенсивно окисляющихся сплавов целесообразно применение переменного тока от специальных трансформаторов с повышенным сварочным напряжением и обязательным применением осцилляторов. Вольфрамовые электроды применяются обычно диаметром 1-4 мм.

Существенное значение для сварки имеет держатель электрода или горелка (рис. 2). Горелка служит для удержания электрода, подведения сварочного тока, иногда и охлаждающей воды. Размеры горелок и конструкция определяются в первую очередь силой сварочного тока. На прямой полярности и токах не свыше 200 а горелка не требует водяного охлаждения. Токи более 500-600 а обычно не применяются ввиду усиливающегося разбрызгивания металла и выдувания дугой металла из сварочной ванны.

Рис. 1. Асимметрия дуги переменного тока в аргоне

Особенно выгодна и производительна сварка вольфрамовым электродом без присадочного металла, когда шов образуется за счет сплавления кромок основного металла или присадочный материал заранее закладывают в разделку шва. Сварка вольфрамовым электродом удобна для автоматизации. Если требуется присадочный металл, то автоматы и полуавтоматы снабжают механизмом для подачи присадочной проволоки. Присадочная проволока по размерам и скорости подачи сходна с плавящейся электродной проволокой.

Сварка вольфрамовым электродом применима для очень широкого диапазона толщин металла (0,1-60 мм), сварку металла больших толщин выполняют в несколько слоев током 1-600 а.

Рис. 2. Держатель электродов (горелка) для аргоно-дуговеп сварки: 1 - газоподводящий ниппель; 2 - подвод тока; 3 - регулировочный газовый вентиль; 4 - насадка для газа; 5 - мундштук; 6 - цанга для электрода; 7 - вольфрамовый электрод

Расход аргона 0,5-1,5 м3/ч. Скорость сварки меньше, чем при плавящемся электроде, но во многих случаях вполне удовлетворительна.

Поверхность сварных швов получается гладкой, металлически чистой; разогреваемый объем основного металла и его деформации минимальны. Практически составы присадочного и наплавленного металла одинаковы; сохраняется без изменения содержание даже наиболее легко окисляющихся элементов. Потери присадочного металла на угар и разбрызгивание обычно не превышают 2-3%- При сварке низкоуглеродистой стали, в особенности плохо раскисленной, необходимо применять легированную проволоку, например Св-ЮГС , для подавления кипения расплавленного металла и устранения пор в наплавке.

Сварка в аргоне вольфрамовым электродом в основном применяется для металлов небольших толщин до 5-6 мм. Металлы больших толщин также можно сваривать, но с увеличением толщины быстро снижается производительность сварки и более удобными и рентабельными часто становятся другие методы, в первую очередь сварка плавящимся электродом в инертных газах.

Способ сварки в аргоне вольфрамовым электродом применим во всех пространственных положениях, дает наплавленный металл высокого качества. Существенным преимуществом является видимость места сварки. Сварка вольфрамовым электродом может производиться не только в чистом аргоне, но и в смеси аргона с различными газами (до 5% кислорода или до 20% водорода); для некоторых металлов очень хорошие результаты дает сварка в чистом водороде, в особенности для металлов малых толщин.

При сварке неплавким электродом полезно используется главным образом тепло, освобождающееся на поверхности основного металла. Тепло же, освобождающееся в катодном пятне на вольфрамовом электроде, расходуется в значительной степени на бесполезный нагрев этого электрода и излучение; полный тепловой к. п. д. сварочной дуги с неплавящимся электродом значительно ниже, чем с плавящимся, и составляет в среднем 50-60% (против 80-85%).

Аббревиатура TIG расшифровывается как Tungsten (вольфрам) Inert (инертный) Gas (газ). То есть, TIG сварка означает - сварка вольфрамовыми электродами в среде инертного газа. При этом металл (в виде прутка) для заполнения шва (если это необходимо) подается второй рукой. В качестве инертного газа чаще используется аргон, он защищает металл, разогретый дугой до высокой температуры, от газов воздуха - кислорода, азота, водяного пара. Инертный газ непрерывно подается в зону горения дуги. Выглядит это так:

Реже используется гелий, из-за высокой стоимости и большего расхода (из-за меньшей плотности). Однако, при одном и том же значении тока, дуга в гелии выделяет в 1,5-2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это способствует более глубокому проплавлению металла и значительно повышает скорость сварки. Поэтому при сварке тугоплавких металлов отдают предпочтение гелию. Смесь аргона и гелия (оптимальный состав содержит 35-40% аргона и 60-65% гелия) имеет преимущества обоих газов: аргон обеспечивает стабильность дуги, гелий - высокую степень проплавления.

Преимущества

• TIG сварка отличается чистым, аккуратным и точным сварным швом.
• TIG сваркой можно сваривать больше металлов чем любым другим способом сварки. Качественно свариваются коррозионностойкая сталь, алюминий, магний, медь, бронза и др.
• TIG сварка позволяет лучше контролировать сварочную ванну и весь процесс в целом, что позволяет делать аккуратные и точные швы. В процессе сварки нет искр и брызг (если все делается правильно), т.к. присадочный металл подается без избытка. На шве нет шлака, а воздух не задымляется, как при сварке покрытыми электродами.

Выбор и заточка вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды бывают разных размеров и состава.

Как понятно из названия, вольфрамовые электроды делаются из вольфрама, которого в них 97-99,5%. При этом, в зависимости от условий использования, применяются различные добавки. Вольфрам имеет очень высокую температуру плавления (3380°C), самую высокую из металлов. Поэтому, сделанные из него электроды способны относительно успешно противостоять высокой температуре дуги.

Тип вольфрамового электрода, состав, маркировка	Характеристика
Вольфрамовые электроды без специальных добавок Вольфрама не менее 99,5%, остальное примеси WP (зеленый)	Чистый вольфрам характеризуется очень высокой энергией, необходимой для выхода электрона из атома, вследствие чего зажигать дугу сложнее, чем с легированными электродами. Кроме того, из-за высокой энергии выхода электрона, температура на кончике выше, что приводит к короткому сроку службы электрода. Эти электроды используются только для сварки переменным током, однако лучше их вообще не использовать .
Вольфрамовые электроды легированные оксидом тория WT-20* (красный)	Долгое время торированные электроды были наиболее часто используемыми, и поэтому превратились в стандарт, который используется для сравнения других вольфрамовых электродов. Однако, поскольку торий является радиоактивным, многие пользователи перешли к другим альтернативам (когда они появились). Торий не вредит здоровью находясь в электроде, но опасна пыль, образующаяся при заточке, которая может попасть в легкие или открытые раны. Торий выделяется в воздух и при сварке, но в значительно меньшем количестве. Поэтому следует принимать меры предосторожности при заточке и сварке. Несмотря на эти проблемы, торированные электроды по-прежнему часто используются. Они имеет низкую энергию выхода электрона, и главное, хорошо работают при перегруженности по току . Эти электроды используются для сварки постоянным током, и не должны использоваться с переменным током.
Вольфрамовые электроды легированные оксидом церия WC-20* (серый)	Эти электроды особенно хороши для сварки постоянным током с низкой силой тока, потому что они очень легко зажигают дугу и, как правило, не могут работать при таких же высоких токах как торированные электроды. Хороши для коротких циклов сварки . В частности, они широко используется для сварки очень мелких деталей. Используются для сварки постоянным током, и не должны использоваться с переменным током.
Вольфрамовые электроды легированные оксидом лантана 1,8-2,2 La 2 O 3 WL-20* (синий)	Имеют низкую энергию выхода электрона и самую низкую температуру на кончике, что способствует увеличению срока службы. Если не перегружать электрод по току, он может прослужить дольше, чем торированный электрод . Но не может работать при таких же высоких токах как торированный электрод. Используется для сварки постоянным током, а также будет показывать хорошие результаты с переменным током.
Вольфрамовые электроды легированные оксидом циркония WZ-8 (белый)	Этот материал является наиболее часто используемым при сварке переменным током , потому что имеет более стабильную дугу, чем чистый вольфрам. Хорошо препятствуют загрязнению ванны при переменном токе. Ни при каких обстоятельствах не рекомендуются для сварки постоянным током.
Вольфрамовые электроды легированные оксидом иттрия 1,8-2,2% Y 2 O 3 WY-20* (темно-синий)	Стойко выдерживают большие токи не загрязняя металл шва вольфрамом. Используются для сварки особо ответственных соединений постоянным током.
Другие варианты	Существуют и другие, менее распространенные электроды, например со смесью различных оксидов.

* - цифра в маркировке обозначает концентрацию оксида, и есть электроды с меньшими концентрациями, например WL-15 (золотистый), содержащий около 1,5% оксида лантана. Они имеют и другой цветовой код.

Даже если два электрода относятся к одному типу и имеют одинаковую концентрацию легирующей добавки, но произведены разными фирмами, они могут заметно отличаться в работе. Большое значение имеет размер зерна, структура и распределение оксида. Поэтому аккуратнее выбирайте производителя.

Выбор диаметра электрода:

Большое значение имеет заточка электрода, причем со временем электроды деформируются и заточку нужно обновлять. При сварке постоянным током используется конусовидная заточка, при переменном токе делается округлый кончик.

Длина заточки влияет на глубину и ширину шва при сварке, её размер около 2-0,5 диаметра электрода. Ширина зоны проплавления уменьшается с увеличением длины заточки, а при малой длине заточки заметно снижается глубина проплавления. На стабильность дуги также влияют риски, образующиеся при заточке. Для стабильного горения дуги риски должны располагаться строго вдоль оси электрода, а их величина должна быть минимальной. Наилучшим вариантом является полировка электрода после его заточки. Также на горение дуги влияет притупление на кончике. Диаметр притупления выбирается в зависимости от диаметра электрода и величины сварочного тока.

Выполнение TIG сварки

Непосредственно перед выполнением сварки, свариваемые поверхности очищаются от загрязнений, ржавчины и поверхностной оксидной пленки, до блеска. Затем обезжириваются ацетоном, уайт-спиритом или другим растворителем.

Большинство металлов сваривается постоянным током прямой полярности (на электроде минус). Сварку алюминия и его сплавов, магния, медных сплавов со значительным содержанием алюминия (например, алюминиевая бронза) выполняют переменным током.

Сварочный ток выбирается в соответствии с диаметром электрода. Величина тока зависит также от рода тока. В таблице представлены ориентировочные значения силы тока (при использовании аргона), последнее слово за производителем выбранного электрода. Если ориентироваться на нижнюю границу, то при слишком малой силе тока дуга будет блуждать, и нужно просто увеличить силу тока (при условии правильной заточки электрода).

Диаметр электрода, мм	Постоянный ток прямой полярности, А	Переменный ток, А
1	10-70	10-15
1,6	40-130	30-90
2	65-160	50-100
3	140-180	100-160
4	250-340	140-220
5	300-400	200-280
6	350-450	250-300

Если сила тока будет чрезмерной для данного диаметра электрода, то электрод расплавится. Если слишком маленькой, то дуга будет нестабильной.

Напряжение на дуге зависит от её длины. Рекомендуется вести сварку на минимально короткой дуге, что соответствует пониженным напряжениям на ней. При повышении длины увеличивается ширина шва, уменьшается глубина проплавления и ухудшается защита зоны сварки. Оптимальная длина дуги составляет 1,5-3 мм, что соответствует напряжению на дуге 11-14В (напряжение холостого хода около 50-70В).

Вылет кончика электрода при сварке стыковых соединений должен быть 3-5 мм, а угловых и тавровых 5-8 мм.

Истечение газа по всему сечению сопла должно быть равномерным. Для этого внутри горелки устанавливаются газовые линзы, которые поддерживают ламинарный поток. При ветре или сквозняке эффективность защиты определяется жесткостью струи газа и ее размером.

Жесткость струи зависит от газа (аргон, гелий, их смесь) и растет с увеличением скорости его истечения. Поэтому при увеличении диаметра сопла необходимо одновременно повышать расход газа. Для улучшения защиты при сварке на ветру и на повышенных скоростях рекомендуется увеличить расход газа и диаметр сопла, а также приблизить горелку к детали. Для ограждения от ветра, зону сварки закрывают малогабаритными экранами. Подачу газа выключают через 10-15с (примерно по одной секунде для каждых 10А сварочного тока) после обрыва дуги. Для лучшей защиты металла, например при сварке титана, используют специальные приспособления (см. в статье Приспособления для сварки).

Существует два способа зажигания дуги: бесконтактный (дуга зажигается при помощи высокочастотного и высоковольтного разряда, создаваемого осциллятором) и контактный (дуга между электродом и изделием возникает в результате короткого замыкания электрода на изделие). Бесконтактный способ зажигания дуги используется когда недопустим поверхностный ожог и попадание вольфрама в шов, например, при сварке высоколегированных коррозионностойких сталей и сплавов (вольфрам может нарушить стойкость стали к коррозии). Контактный способ используют при сварке малоответственных конструкций, когда требования к качеству менее жесткие. Однако, при сварке ответственных металлоконструкций при отсутствии осциллятора, контактное зажигание дуги и выход на режим сварки можно выполнять на угольной или медной пластине. Современные аппараты сильно ограничивают ток короткого замыкания при касании электродом изделия, а при поднятии электрода, микроконтроллер обеспечивает плавное нарастание тока.

При сварке совершают только одно движение - вдоль оси шва. Отсутствие поперечных колебаний приводит к тому, что шов получается более узкий.

Чтобы металл шва не насыщался кислородом или азотом воздуха, надо следить, чтобы конец присадочного прутка постоянно находился в зоне защитного газа. Во избежание разбрызгивания металла, конец прутка подают в сварочную ванну плавно. О степени проплавления судят по форме ванны расплавленного металла. Хорошему проплавлению соответствует ванна растянутая в сторону направления сварки, а плохому - круглая или овальная.

Сварку обычно выполняют справа налево. При сварке без присадочного материала, электрод располагают перпендикулярно к поверхности свариваемого металла, а с присадочным материалом - под углом. Присадочный пруток перемещают впереди горелки без поперечных колебаний.

При наплавке валиков горизонтальных швов в нижнем положении, присадочному прутку придают два направления движения: вниз и поступательно вдоль свариваемых кромок. Это надо делать так, чтобы металл равномерными порциями поступал в сварочную ванну.

Ошибки при TIG сварке

Ниже рассматриваются некоторые общие проблемы возникающие при TIG сварке.

Возможная причина	Способ устранения
Быстрое сгорание вольфрамового электрода
Недостаточный расход газа.	Убедиться, что в системе подачи газа нет помех, а в баллоне есть газ. Расход газа, как правило, должен быть около 15-20 CFH (7-10 л/мин).
Электрод подключен к плюсу.	Подключить электрод к минусу.
Неправильно выбран диаметр для используемого тока.	Использовать электрод с большим диаметром или уменьшить ток.
Вольфрам окисляется в паузах при сварке.
Используется электрод без присадок.	Например, при сварке переменным током, вместо электрода WP использовать WL-20.
Загрязнение шва вольфрамом
Электрод плавится в сварочную ванну.	Использовать вместо электрода WP легированный электрод.
Электрод касается сварочной ванны.	Электрод держать выше.
Шов плохого цвета или пористый
Был конденсат на свариваемом металле.	Если металл хранился на холоде и для сварки был занесен в теплое помещение, на нем может образоваться конденсат. Его нужно удалять. Вода при высокой температуре распадается на водород и кислород, которые взаимодействуют с металлом.
Неплотное подключение шланга или горелки, неисправный шланг.	Затянуть соединения шланга и горелки. Проверить шланг на порезы.
Недостаточный расход газа.	Отрегулировать расход газа. Расход газа, как правило, должен быть около 15-20 CFH (7-10 л/мин).
Загрязненный или неподходящий присадочный материала.	Проверить тип присадочного металла. Удалить жир, масла и влагу с присадочного металла.
Загрязнение свариваемого металла.
Желтый дым или пыль на поверхности сопла, электрод изменяет цвет
Очень низкий расход газа.	Увеличить расход газа. Расход газа, как правило, должен быть около 15-20 CFH (7-10 л/мин).
Слишком рано отключается газ после гашения дуги.	Газ должен поступать в горелку в течение 10-15 секунд после гашения дуги (примерно по одной секунде для каждых 10А сварочного тока).
Нестабильная дуга
Неправильная полярность (при постоянном токе).	Проверить полярность. Электрод должен быть подключен к минусу.
Вольфрамовый электрод загрязнен.	Удалить загрязнение и переточить электрод.
Слишком длинная дуга.	Сократить длину дуги.
Загрязнен свариваемый металл.	Удалить краску, жир, масла и другую грязь, в том числе поверхностную пленку оксида металла.
Неправильно подготовлен электрод.	Для сварки постоянным токов электрод затачивается в виде конуса и делается притупление. Для сварки переменным током делается закругление.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Вольфрамовые электроды — широко распространенное понятие среди сварщиков и прочих специалистов, связанных с работой по металлу. Представляют собой небольшие стержни, предназначенные для подвода тока к сваренным изделиям. Конечно же, как и любой предмет, они имеют свои разновидности и виды. Для удобства и условного обозначения применяется установленная маркировка, которая напрямую указывает на технические характеристики используемого сварочного материала.

Вольфрамовые электроды необходимы для передачи тока к свариваемым изделиям.

Типы вольфрамовых электродов и их предназначение

Вольфрам — металл, который практически невозможно встретить в чистом виде. Зачастую его применяют в процессе , поскольку этот металл довольно тугоплавкий, поэтому он способен удержать собственную прочность даже при длительной сварке. Металл вольфрам экономичный. Во время сварки его используемое количество ничтожно мало.

Самым крупным поставщиком представленного металла является Китай. Именно на их территории наблюдаются огромные запасы вольфрама. В связи с этим фактом, приобретая в магазине вольфрамовые электроды, обратите внимание на производителя. Если вы обнаружите европейскую страну, значит, можете быть уверены, что при покупке вы переплатите денежные средства. Европейские страны выпускают электроды только после приобретения металла в Китае.

Сварочный материал подразделяется на три типа, в число которых входят:

1. Электроды переменного тока. Основными материалами, которые свариваются при воздействии тока, являются магний, алюминий и их разновидности, сплавы. Представленная разновидность широко применяется в случаях, когда необходимо обезопасить сварку от попадания загрязнений.
2. Электроды постоянного тока. Здесь в вольфрамовый электрод добавляют такие металлы, как иттрий или торий. В случае с последним следует помнить о его радиоактивности, которая может существенно навредить людям, находящимся в закрытом помещении. Поэтому электроды с применением тория используют для сварки на открытых местностях или в складских помещениях, где имеется надежная действующая вентиляция. Эти изделия применяются для сварки следующих металлов:

• медь;
• титан;
• никель;
• тантал;
• бронза;
• сталь, не подверженная ржавчине в процессе эксплуатации;
• углеродистые сплавы.

Здесь следует отметить технику безопасности при сварке.

Важно! Поскольку некоторые сплавы и металл могут в процессе горения выделять ядовитые вещества, сварщик должен надевать защитную амуницию, где будут закрыты органы дыхания и глаза.

Также необходимо использовать защитный газ аргон.

Универсальные электроды. Универсальные вольфрамовые электроды применяются в случае, когда необходимо сварить изделия из меди, алюминия, бронзы, тантала, никеля, титана и практически всех типов стали. Эти электроды отлично работают на переменном и постоянном токах, что несколько упрощает задачу. Частое применение можно наблюдать в сварке трубопровода, поскольку с их помощью можно соединить тонкие листы металла и сделать шов незаметным.

Использование определенного типа для сварки требует правильного выбора при покупке. Поэтому, чтобы осуществить сварку, необходимо иметь базовые знания о поведении и свойствах свариваемого металла. Зачастую профессиональные сварщики имеют соответствующую специализацию и образование.

Вернуться к оглавлению

Маркировка вольфрамовых электродов

Важно! Маркировка вольфрамовых электродов необходима специалистам, поскольку содержит в себе весь перечень характеристик и используемых металлов как при изготовлении электрода, так и подходящих для сварки.

Установленная и принятая маркировка для удобства различается по обозначению и цвету.

К вольфрамовым электродам применяется следующая маркировка:

1. WP (цвет зеленый) — здесь электрод практически полностью состоит из вольфрама. Его содержание составляет 99,5%. Применяют для сварки магния и алюминия. Возможное использование электрода представленной маркировки заключается в сварке синусоидальным током. Для защиты используют два вида газа: аргон и гелий.
2. WC-20 (серый) — на 2% состоит из оксида церия. Относятся к универсальным электродам, поскольку используются в сварке с переменным током и с применением положительной полярности. Задействуются в соединении трубопроводов в неповоротных стыках.
3. WL-15, WL-20 (синий) — здесь имеется примесь лантана, которая позволяет добиться устойчивой дуги, и повторный розжиг, что делает электрод этой марки часто используемым в промышленности. Кроме того, применение в электроде лантана способно увеличить рабочий ток и уменьшить износ вполовину. Швы, произведенные с помощью представленного вида электрода, долговечны и менее загрязнены. Для работы электроду необходимо придать сферичную форму конца.
4. WT-20 (красный) — здесь в состав входит торий. Как уже было описано выше, его пыль при работе несколько опасна для здоровья человека. Несмотря на этот факт, представленную маркировку иногда используют чаще, чем электроды, практически полностью состоящие из вольфрама. Эта особенность объясняется отличными свойствами тория, способного за считаные секунды соединить самые «привередливые» металлы. При работе рекомендуется использовать постоянный ток, поскольку при синусоидальном использовании тока полученная дуга может прыгать по свариваемой поверхности. Такие неприятности допускать нельзя.
5. WZ-8 (белый) — здесь имеется менее процента оксида циркония. При работе необходимо внимательно следить за чистотой. Рекомендуется использовать переменный ток. Перед использованием следует придать электроду сферическую форму конца. Лучше применять для сварки алюминия.
6. WY-20 (темно-синий) — вольфрамовые электроды с тонким покрытием иттрия. Их принято считать самыми устойчивыми электродами, поэтому применяют их зачастую для сварки ответственных и важных конструкций.

При выборе электродов необходимо определиться с методом сварки и свойствами свариваемого металла, потому как для соединения одной конструкции могут потребоваться несколько типов и маркировок вольфрамовых электродов.

Вернуться к оглавлению

Аргонодуговая сварка: ее особенности и технология

Аргонодуговая сварка представляет собой соединение металлов под защитой аргона. Осуществляется представленный процесс двумя способами, каждый из которых следует рассмотреть детально.

Сварка ручным способом вольфрамовым электродом под защитой аргона. Этот метод включает в себя несколько этапов:

1. К горелке подводят аргон и необходимый ток. Вторую фазу тока приводят к поверхности, где и будет сварка. Между электродом, прикрепленным к горелке, и поверхностью возникает дуга. К ней подается проволока для присадки.
2. Далее необходимо зажечь дугу. Для этого лучше использовать угольную пластину, чтобы не испортить свариваемую поверхность, поскольку подобная оплошность может привести к загрязнению шва.
3. Затем дугу возбуждают. Здесь часто используют осциллятор.
4. Следим за движением электрода, поскольку его траектория должна прокладываться ровно по шву, в любом другом случае следует прекратить работу, потому как эта неприятность может сигнализировать о начале плавления электрода.

Здесь допускается применение переменного тока, потому как во время сварочных работ будет образовываться составляющая постоянного тока.

Автоматическая сварка вольфрамовым электродом. Этот метод часто используется для сварки трубопроводов в неповоротных стыках.

Автоматическая сварка осуществляется специальными агрегатами, имеющими разные конструкции, которые самостоятельно проводят весь процесс сварки.

Здесь сварочная дуга возникает между поверхностью металла и концом проволоки, в качестве которой выступает электрод.

Зачастую представленные аппараты невозможно применить в некоторых сферах. В особенности это связано с невозможностью сделать короткий шов.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки содержат следующую маркировку: WP, WZ, WT, WY. Это связано с их надежностью и универсальностью в использовании. Многие из представленных типов электродов применяют для сварки тонких листов металла. В этом случае часто требуется тонкая конусная заточка электрода.

Как известно любому специалисту, для сварки, выполняемой в среде аргона, применяются вольфрамовые электроды, которые относятся к категории неплавящихся. Они отличаются большим разнообразием типов, определить каждый из которых помогает маркировка, наносимая на эти изделия в процессе производства.

Разбираемся в характеристиках вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды – это тугоплавкие стержни, при помощи которых формируется электрическая дуга, необходимая для расплавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала в процессе сварки. Используются такие электроды преимущественно для сварки в защитной среде аргона. С их помощью выполняют сварку различных конструкций, включая трубчатые. Вольфрам для этого выбран совсем не случайно, ведь именно он является самым тугоплавким металлом из всех имеющихся в природе.

Требования к маркировке, наносимой на стержни из вольфрама в процессе их производства, оговариваются в международных стандартах, что позволяет причислить эти изделия к определенному типу, в какой бы стране мира они ни были произведены. Согласно этим требованиям, в маркировке электрода должен быть отражен не только его тип, но и химический состав.

Определить вольфрамовые электроды можно по первой букве «W» (вольфрам), включенной в их обозначение. В составе большей части таких прутков присутствует небольшое количество легирующих добавок. Последние улучшают технические характеристики изделия и увеличивают срок его эксплуатации. О виде легирующего элемента, который содержится в вольфрамовом электроде, говорит вторая буква в маркировке.

В обозначении вольфрамовых прутков можно встретить следующие буквы, которые указывают на определенные легирующие добавки.

С (оксид церия)

Вольфрамовые электроды, содержащие данную легирующую добавку, являются универсальными изделиями, они используются для сварки любым типом тока, поддерживают стабильное горение дуги даже при небольших его значениях.

Z (оксид циркония)

Электроды из вольфрама, содержащие оксид церия, используются для сварки, осуществляемой на переменном токе. Применяя их, необходимо очень внимательно следить за тем, чтобы сварочная ванна не подвергалась даже минимальным загрязнениям. Дуга, создаваемая при помощи таких прутков, отличается стабильностью и высокой мощностью. По сравнению с изделиями других типов, вольфрамовые электроды с оксидом циркония способны выдерживать значительные токовые нагрузки.

L (оксид лантана)

Изделия, содержащие в своем составе данную легирующую добавку, обеспечивают легкий розжиг сварочной дуги и ее высокую устойчивость, а также быстрое повторное зажигание. При использовании таких прутков уменьшается риск прожига соединяемых деталей, значительно увеличивается рабочий ток. Эти электроды относятся к долговечным, они меньше загрязняют сварочную ванну, если сравнивать их с изделиями из чистого вольфрама.

T (оксид тория)

Электроды из вольфрама, содержащие в своем составе оксид тория, являются очень популярными, так как обладают массой достоинств. Чаще всего такие изделия используют для соединения заготовок из нержавеющей стали, производимой на постоянном токе. Между тем есть у этих вольфрамовых электродов и ряд недостатков. При их использовании для сварки в закрытых помещениях и при заточке следует оборудовать рабочее место вытяжной вентиляцией, так как торий – это радиоактивный металл, пары и пыль которого могут оказать негативное влияние на здоровье человека. Кроме того, при сварке такими электродами, осуществляемой на переменном токе, дуга может скакать по выступающим поверхностям, что приводит к ухудшению качества формируемого соединения.

Y (иттрий)

Изделия данного типа считаются самыми устойчивыми из всех вольфрамовых электродов, именно поэтому их используют для сварки особенно ответственных конструкций. Сварку с их применением осуществляют на постоянном токе.

P (чистый вольфрам)

Данная буква, присутствующая в маркировке, указывает на то, что изделие выполнено из вольфрама на 99,5%. Вольфрамовые электроды, которые не содержат в своем составе легирующих добавок, обеспечивают устойчивость дуги при сварке, осуществляемой на переменном токе. Именно такие прутки используют при деталей из алюминия.

Для того чтобы специалист мог получить более полную информацию о вольфрамовых электродах, в их маркировке присутствуют и цифровые обозначения.

Первые цифры, стоящие после букв, указывают на точное содержание легирующей добавки в процентах. Так, цифра 20 означает, что в материале электрода содержится 2,0% соответствующей добавки, цифра 15 – 1,5% и т.д. Вторые цифры в обозначении прутка, отделенные от первых дефисом, указывают на длину изделия, выраженную в миллиметрах.

Наиболее распространенной является длина 175 мм, но также выпускаются электроды длиной 50, 75 и 150 мм. Детали с разными геометрическими параметрами варятся вольфрамовыми электродами различного сечения, значение которого может составлять 1; 1,6; 2; 2,4; 3; 3,2; 4; 4,8; 5,6; 6,4 мм.

Таблица для выбора диаметра вольфрамового электрода для сварки в аргоне с учетом силы и рода тока

Для примера расшифруем маркировку электрода WL 10-75. В нем, кроме вольфрама, содержится 1,0% оксида лантана. Длина данного изделия, согласно его обозначению, составляет 175 мм.

Для того чтобы с первого взгляда можно было определить, к какому виду относится вольфрамовый электрод и для чего его можно использовать, концы изделий разных марок окрашиваются разными цветами. Такие метки могут быть нанесены одним из следующих цветов:

• зеленый – изделия из чистого вольфрама, обозначаемые буквами WP;
• серый – электроды марки WC 20, в которых содержится 2% оксида церия;
• золотой – изделия марки WL 15, их состав дополнен 1,5% оксида лантана;
• черный – прутки марки WL 10, в состав которых добавлен 1% оксида лантана;
• синий – WL 20, в таких электродах имеется 2% оксида лантана;
• белый – электроды WZ 8, состав которых обогащен 0,8% оксида циркония;
• желтый – электроды марки WT 10, содержащие 1% оксида тория;
• красный – прутки WT 20, в составе которых имеется 2% оксида тория;
• фиолетовый – электроды WT 30, содержащие 3% оксида тория;
• оранжевый – изделия марки WT 40, включающие 4% оксида тория;
• темно-синий – вольфрамовые электроды WY 20, которые содержат 2% иттрия.

Сферы использования вольфрамовых электродов различных марок

У вольфрамовых электродов, относящихся к каждому виду, есть отличительные характеристики, которые и определяют область их применения.

WP – зеленый наконечник

Электроды, выполненные из чистого вольфрама (WP), используются преимущественно для сварки на переменном токе, выполняемой в среде аргона. С их помощью производят изделий, выполненных из алюминия, алюминиевой бронзы (медно-алюминиевый сплав), магния, никеля, а также их сплавов.

Электроды данного вида имеют такие характеристики, как:

• плохая зажигаемость дуги;
• короткий срок службы;
• плохая переносимость значительной токовой нагрузки;

Режимы сварки меди вольфрамовым электродом (для стыковых соединений на медной охлаждаемой водой подкладке или подушке из флюса)

WC 20 – серый наконечник

Электроды WC 20 также используются для , но с их помощью получают соединения деталей, выполненных из высоколегированных, в том числе нержавеющих сталей, высокосплавляющихся металлов (молибден, тантал и др.), меди, никеля, титана, а также их сплавов. Сварку такими прутками осуществляют на постоянном токе, подключаемом по прямой полярности.

Перечислим характеристики вольфрамовых электродов данного типа:

• удовлетворительная зажигаемость дуги;
• длительный срок службы;
• безопасность для человеческого здоровья.

WZ – белый наконечник

Электроды WZ 8 (наконечник белый) используются для сварки на переменном токе в среде аргона. Применяя их, выполняют аргонодуговую сварку изделий, выполненных из алюминия, медно-алюминиевых сплавов (алюминиевая бронза), магния, никеля и сплавов данных металлов.

К отличительным характеристикам вольфрамовых изделий данной марки относятся:

• удовлетворительная зажигаемость сварочной дуги;
• хорошая переносимость токовых нагрузок;
• безопасность для человеческого здоровья.

WT 20 – красный наконечник

Изделия с маркировкой WT 20 применяются для арогонодуговой сварки на постоянном токе (используется прямая полярность). Такими изделиями варят заготовки из высоколегированных сталей, высокосплавляющихся металлов, меди, никеля, титана, их сплавов.

Характеристики вольфрамовых электродов данного вида:

• хорошая зажигаемость сварочной дуги;
• достаточно длительный срок службы;
• хорошая переносимость значительных токовых нагрузок;
• возможная опасность для человеческого здоровья.

К группе вольфрамовых электродов, в которых присутствует торий, также относятся изделия марок WT 30 и WT 40. Из-за значительного содержания данного радиоактивного элемента в составе электродов применять их не рекомендуется, пары от них наносят вред окружающей среде и человеческому здоровью.

Критерии выбора электрода из вольфрама

При выборе вольфрамовых прутков необходимо ориентироваться на такие их параметры, как:

• тип, химический состав и наличие легирующих добавок;
• диаметр, который оказывает влияние на толщину формируемого сварного шва;
• геометрия острия, определяющая многие характеристики сварочного процесса;
• качество заточки.

Естественно, на выбор электрода определенной марки значительное влияние оказывают и характеристики соединяемых деталей: размеры, состав материала и др. При выборе вольфрамовых прутков можно обращаться к справочным таблицам или собственному опыту.

Вольфрамовые электроды являются прутками из вольфрама, которые очень распространены как сварочный материал для сваривания аргонодуговой сваркой. Как правило, их используют для сваривания особо ответственных соединений с использованием постоянного тока обратной полярности, а также для сваривания большинства нержавеющих и высоколегированных сталей. Помимо этого ними сваривают жаропрочные сплавы и цветные металлы.

Технология сваривания, а также производства вольфрамовых электродов работает таким образом, что данный вид электродов обеспечивает стабильное сваривание, стабильную сварочную дугу, а также термостойкость и устойчивость к эксплуатации.

С помощью вольфрамовых сварочных электродов производят сваривание высококачественных сварочных швов. Примечательно, что для сваривания вольфрамовыми электродами не обязательно, чтобы свариваемые детали были разного химического состава. Широкую популярность приобрело сваривание вольфрамовыми электродами в аргоновой среде. Это сильно влияет на процесс сваривания в лучшую сторону. Такое сваривание сразу же прекрасно зарекомендовало себя, особенно при появлении таких металлов, как титан, никель, молибден и высоколегированные стали.

Вольфрамовые электроды являются неплавящимися, однако при сваривании используются вместе с присадочной проволокой. В основном такие электроды применяют для сваривания цветных металлов, а также их сплавов. Помимо этого нередко можно заметить использование вольфрамовых электродов для сварки высоколегированных сталей. Также вольфрамовые электроды используются для получения сварочного шва высокого качества из металлов одного или разных составов.

Неплавящиеся сварочные электроды из вольфрама имеют некоторые отрицательные качества. Среди этих недостатков не очень хорошая зажигаемость сварочной дуги. Для этого нужно совершать зажигание дуги в три этапа:

Короткое замыкание электрода на заготовке; Отведение электрода от свариваемого материала на небольшое расстояние; Возникновение устойчивой сварочной дуги;

Для того чтобы улучшить качество поджога сварочной дуги, а также достичь высокой стабильности при сваривании вольфрамовыми электродами иногда добавляют цирконий. Это позволяет улучшить качество сваривания, а также использовать данный вид электродов в различных токовых средах.

Данный вид сваривания прекрасно зарекомендовал себя для сваривания молибдена, никеля, титана и высоколегированных сталей. В данном случае источником высокой температуры является электрический ток. При таком сваривании основными элементами при сваривании является вольфрамовый электрод и газ аргон. При сваривании неплавящимся электродом подается газ аргон, и сваривание производится уже в защищенной среде. Такая защита прекрасно повышает характеристики сварочного шва, а также делает сам сварочный процесс намного проще и эффективнее.