вольфрамовые электроды для чего нужны и как использовать

Сварка вольфрамовым электродом: состав, технические преимущества и способы их использования

Вольфрам широко используется как тугоплавкий материал, а в сварке в том числе применяется для стабилизации дуги. Вольфрамовые электроды классифицируют по цветам, это делается, в первую очередь, для обозначения их химического состава. Данные электроды относятся к неплавящемуся типу, а в среде защитного газа они выдерживают высокую температуру и длительную работу без прерывания.

Отличительные характеристики

Сварочные стержни из чистого вольфрама используются крайне редко, т. к. для работы с такими электродами необходимы только аппараты TIG. Поэтому добавляются легирующие элементы. Согласно этим добавкам – их цветовое обозначение наконечников:

Категории вольфрамовых электродов:

Преимущества использования вольфрамовых электродов и сфера их применения

Технические преимущественные характеристики обусловлены химическим составом данного типа электродов. Поэтому неплавящиеся стержни используют для TIG-сварки, а этот способ широко распространен в энергетической, машиностроительной, авиационной, нефтеперерабатывающей промышленности.

Основная область применения вольфрамовых электродов – соединение или ремонт металлов с толщиной от 0,1 до 6 мм.

В бытовых условиях часто используют аргонодуговую сварку для ремонта кондиционеров, автомобильных обогревателей.

Способы и режимы сварки

Наиболее распространена ручная аргонодуговая сварка с применением вольфрамовых электродов. В мировой практике данная сварка классифицируется как TIG. С режимом TIG могут работать сварочные инверторы и выпрямители. Возможна работа автоматическим или полуавтоматическим способом. Менее распространенный метод – сварка плазменной дугой. Способ сварки погруженной дугой примечателен тем, что применяют электрод повышенного диаметра и при этом используют повышенный ток.

Ручная аргонодуговая сварка может быть выполнена в двух режимах – AC и DC. Их отличия:

Сварка вольфрамовым электродом с использованием инвертора

Для работы с вольфрамовыми электродами используют универсальный источник электрической энергии – инвертор. Менее распространено использование сварочных выпрямителей (только для постоянного тока) и трансформаторов (для переменного электричества). Инвертор востребован, благодаря своей практичности, для работы с двумя видами сварочного напряжения.

Примерная стоимость инверторов для сварки на Яндекс.маркет

Оборудование для сварки инвертором

Для данного вида сварки необходимы:

Сварочная горелка используется для жесткой фиксации вольфрамовых электродов в необходимом положении. Она подводит ток и равномерно распределяет подачу аргона вокруг сварочной ванны.

Защитный газ применяется, в первую очередь, для вытеснения воздуха из области сварки и, чтобы убрать его контакт с работающим стержнем. Также аргон или гелий обеспечивают прохождение тока и передачу тепла через дугу. Выбор конкретного типа газа зависит от свариваемого материала.

Важным условием для качественного итогового шва является изначальная подготовка кромок детали.

Техника сварки

Для ручной сварки с помощью инвертора необходимо выполнять следующие правила:

Присадочную проволоку вводят не в центр дуги, а немного сбоку возвратно-поступательным передвижением, если толщина металла до 10 мм. Для сварки металлов с большей толщиной проволоку ведут поступательно-поперечными движениями.

Источник

Вольфрамовые электроды в технологии сварки

Сварочные вольфрамовые электроды широко используются для ручной, механизированной и автоматической электродуговой бесконтактной сварки тонколистовых (толщиной от 3-4 до 0,05 мм) и крупногабаритных металлических конструкций, требующих высокой прочности, геометрической точности и чистоты шва. Электроды способны качественно сваривать элементы практически из любых металлов, в том числе из высоко- и низкоуглеродистых, легированных и коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей аустенитного класса, цветных металлов (меди, магния, алюминия и др.), разного рода сплавов, а также металлов с высокой температурой плавления (молибден, тантал, титан и др.). Благодаря исключительной тугоплавкости (температура плавления – 3422°С, температура кипения – 5900°С), вольфрам во время технологического процесса выгорает незначительно, поэтому электроды из вольфрама называют неплавящимися. Их задача – обеспечение устойчивого горения дуги между торцевым соединением (прилегающими кромками) свариваемых деталей и концом электрода. Температура столба сварочной дуги способна достигать 2000°С. Наряду со сваркой, вольфрамовые электроды применяются для плазменной резки, наплавки и напыления твердых металлов и сплавов.

Рисунок 1. Ручная сварка вольфрамовым электродом.

Описание сварочного вольфрамового электрода, преимущества и недостатки

Перечисленные свойства делают вольфрамовый электрод одним из самых востребованных расходных материалов для качественной сварки металлов и сплавов всех типов.

С точки зрения функциональности, производительности и эффективности, минусов у вольфрамовых электродов практически нет. Их недостатками, при определенной степени условности, можно считать необходимость разогрева для зажигания дуги, что легко решается увеличением мощности сварочного аппарата, а также выделение небольшого количества радиоактивных паров и пыли у электродов, легированных торием-232, что успешно нивелируется проветриванием помещения для сварки.

Условия применения вольфрамовых электродов

С целью недопущения окислов на поверхности соединительного шва, сварка вольфрамовыми электродами осуществляется в среде защитного газа, ограждающей зону сварки от воздействия кислорода, паров воды. Для создания такой среды используется химически инертный газ, не взаимодействующий с металлом сварного шва – аргон (Ar), гелий (He), специальные сварочные газовые смеси. Чаще всего используют аргон, поскольку он доступен и стоит недорого, чем объясняется распространенное название этого типа сварки – аргонодуговая сварка. Полуавтоматическая и автоматическая сварка с защитной средой из инертных газов в профессиональных (промышленных) условиях обозначается аббревиатурой MIG, где M – металл, I – инертный, G – газ (Metal inert gas welding).

Ручная сварка вольфрамовым электродом, применяемая на небольших предприятиях, в мастерских, автосервисах, обозначается аббревиатурой TIG (Tungsten Inert Gas), где которой слово «Tungsten» переводится с английского как «вольфрамовый». Формирование защитной среды в разных сварочных аппаратах происходит по-разному. Наиболее распространена локальная защита шва, когда инертный газ выбрасывается из сопла сварочной горелки. Для получения сварных швов максимально высокого качества, например, при производстве титановых конструкций для самолётов, детали свариваются в герметичных камерах с инертным газом. Существуют камеры с встроенным сварочным оборудованием, которое управляется оператором извне, а также большие обитаемые камеры, где сварщики работают в скафандрах.

Буквенно-цифровая маркировка отечественных вольфрамовых электродов по ГОСТ и ТУ

Международная буквенно-цифровая маркировка вольфрамовых электродов по ISO 6848

Соответствие параметров электродов (аналоги) разных стандартов

Международная цветная маркировка (цветовой код), свойства и назначение разных типов вольфрамовых электродов

Для упрощения и ускорения выбора нужного типа вольфрамовых электродов по марке, на торцевые части стержней в мировой практике общепринято наносить дополнительную цветовую индикацию, которая отражает их характеристики и назначение. Чтобы выбрать необходимое изделие, сварщику не нужно читать текст на упаковке, цветовой код позволяет быстро и безошибочно определить электрод для выполнения конкретной задачи.

Рисунок 2. Вольфрамовые электроды в пенале.

Производство вольфрамовых электродов

В качестве исходного материала для изготовления вольфрамовых электродов используются заготовки в виде прутков, которые обрабатываются ковкой, протяжкой или бесцентровым шлифованием до заданных стандартом размеров. Реже применяется технология волочения, поскольку она более трудоёмка и предполагает дополнительную специальную химическую очистку (травление) заготовок с целью удаления с их поверхности окислов и иных загрязнений.

Подготовка вольфрамовых электродов к сварке

Торцы выходящих с заводского конвейера вольфрамовых электродов имеют прямой срез, поэтому после подбора нужного изделия для решения конкретных производственных задач, выполняют заточку их рабочего конца. От геометрической формы заточки зависит стабильность горения, мощность и глубина проплавления дуги, плотность энергии на аноде, эрозионная стойкость изделия, и в конечном итоге, скорость сварки, чистота и надёжность сварного шва. Длина затачиваемого участка электрода определяется умножением диаметра прутка на 2,5. Для сварки при невысоком токе угол заточки обычно составляет 10-20 градусов, для среднего тока – 20-30 градусов, для тока высокой мощности – 60-120 градусов. Универсальный угол конуса рабочего конца имеет значение в пределах 28-30 градусов. Угол и форму заточки необходимо менять в зависимости от мощности тока, характеристик свариваемого материала, поставленных задач в соответствии с технологическими требованиями. Например, торец ториевых электродов ЭВТ-15/WT-20 обрабатывается в форме площадки с выступами. Рабочий конец электродов марок ЭВЛ/ВЛ/WL-15 и WZ-8 затачивается в форме полусферы.

Формирование сварного шва вольфрамовым электродом

При металлургической совместимости материалов (химических и теплофизических свойств), совмещаемые детали свариваются сплавлением входящих в основные металлы элементов. Под воздействием высокой температуры сварочной дуги по линии стыка или нахлёста запускаются тепловые и диффузионные процессы, шов между деталями заполняется молекулами соединяемых металлов, они «перемешиваются» образуя физически прочную и химически однородную связь – сварное соединение с необходимыми для эксплуатации характеристиками. Если материалы разнородны, используется метод вставки. В зазор между совмещаемыми кромками деталей вводится металлическая присадочная проволока (пруток), которая расплавляется под воздействием температуры сварочной дуги от вольфрамового электрода и формирует стойкое сварное соединение. Существуют и другие технологии аргонодуговой сварки, например, на медной подкладке по ГОСТ 14771-76. В каждом отдельном случае технология формирования сварного шва определяется задачами производства, характеристиками соединяемых металлов, их теплопроводностью, теплоёмкостью, электромагнитными свойствами и т.д.

Области применения вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды применяют в авто-, авиа-, судо-, двигателестроении, десятках других отраслей народного хозяйства. В роли ключевого рабочего компонента аппаратов аргонодуговой сварки они незаменимы в современных условиях при строительстве и ремонте трубопроводов, восстановлении металлических деталей и узлов конструкций машин и механизмов, производстве сварных металлических объектов из тугоплавких металлов для экстремальных условий эксплуатации: космос, Арктика и т.д.

Рисунок 3. Сварочный аппарат.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Источник

Вольфрамовые электроды: экономия и военная дисциплина

Температура плавления вольфрама сумасшедшая — 3422 °C, это абсолютный чемпион по тугоплавкости из всех существующих металлов. Вряд ли вы найдете готовые детали из чистого вольфрама, это очень экономный металл: вполне достаточно будет малых доз в качестве добавок, чтобы вновь образованные сплавы обладали уникальными свойствам.

На сварочные работы такая экономность тоже распространяется. На метр сварочного шва расходуются малые доли грамма чистого вольфрама. Современные сварочные технологии для новых сплавов — вот для чего вольфрамовые электроды производятся в огромных количествах и самых разных видов.

При чем здесь волчьи сливки?

Вольфрам и высокие температуры – понятия в современной технике неразделимые. Его главное свойство – чрезвычайно высокая тугоплавкость, что и определяет значение и место вольфрама в отраслях промышленности. Это значение трудно переоценить: появление вольфрама в качестве тугоплавкого компонента в самых разнообразных сплавах можно назвать настоящим промышленным переворотом. Открыли вольфрам очень давно – в 18-ом веке.

За светло-серый цвет он получил весьма экзотическое название от немецких слов Wolf — волк и Rahm – сливки: волчьи сливки. Но промышленный триумф этого чудесного металла состоялся только в начале 20-го века. В сварочном деле альтернативы вольфраму нет: вольфрамовый электрод с добавками или без них является лучшим помощником для варки самых проблемных или капризных металлов и сплавов. Промышленный вольфрамовый переворот произошел с паролем из двух слов: «электроды вольфрам».

Не боимся китайских расходников

Не нужно отворачиваться от продукции китайского происхождения в магазинах: она отличается от расходников из других стран тем, что сделана из «родного» китайского вольфрама.

Дело в том, что в Китае обнаружены самые большие запасы этого металла, страна является настоящим мировым вольфрамовым монополистом. Поэтому практически все импортные европейские вольфрамовые расходники произведены из китайского материала, а это означает определенную надбавку в цене.

Классификация и маркировка

В отличие от любых других электродов характеристики вольфрамовых электродов отлично уложены в стройную и понятную классификацию. Маркировка вольфрамовых электродов соответствует международному стандарту EN 26848. Их можно назвать самыми «дисциплинированными» расходниками в огромном массиве других сварочных материалов.

Как и все расходники, они делятся на две большие группы:

Дальнейшая классификация основана исключительно на содержании конкретных легирующих добавок к вольфраму: какая добавка — такая и буква на втором месте в маркировочных аббревиатурах. А на первом месте, конечно же, буква W – вольфрам.

Для исчерпывающей информации о технических свойствах расходника цифры обозначают долю в процентах легирующих добавок в основной материал. Например, первая в аббревиатуре цифра 30 показывает, что в наконечнике содержится 3,0% добавки. Вторая цифра указывает длину изделия в миллиметрах.

Помимо букв и цифр в систему маркировки включена точная и понятная цветовая классификация: у каждой легирующей добавки – свой конкретный цвет вольфрамовых электродов.

Серые WC-20 содержат 2% оксида церия и являются типичными универсальными электродами для сварки любыми токами. Они дают отличную стабильную дугу. Очень популярны в соединении труб в прямых стыках. Сварка вольфрамовым электродом WC-20 производится в среде аргона высоколегированных сплавов стали и других металлов типа меди, никеля, титана.

Белые WZ-8 содержат всего 0,8% оксида циркония, используются с переменным током в среде аргона. Весьма капризны к «чистоте» вокруг сварочной рабочей ванны – не терпят малейшего загрязнения. Очень устойчивы к высоким нагрузкам напряжения тока. Годятся для работы с алюминием, медью и разнообразными сплавами из этих металлов. Никель и магний тоже входят в сферу применимости этого расходника. Полноценная альтернатива электродам из чистого вольфрама.

Черные WL-10, золотистые WL-15, синие WL-20 с добавкой лантана по 1%, 1,5% и 2% соответственно. Работают при постоянном токе прямой полярности. Также весьма устойчивая дуга, можно производить повторный розжиг. Швы получаются чистыми и долговечными. Имеется нюанс: электрод должен быть заточен под сферическую форму конца прутка. Применяются для напыления, плазменной сварки, соединения заготовок с тонкими кромками из разных марок стали, включая высоколегированные сплавы.

Красные WT-20 электроды из вольфрама чрезвычайно популярны, содержат 2% оксида тория с массой отличных характеристик. Употребляются при постоянном токе прямой полярности для заготовок из высоколегированных нержавеющих сплавов, титана, никеля и их сплавов. На переменном токе тоже можно варить, но качество шва может получиться не очень высоким за счет «скачущей» дуги во время рабочего процесса.

Торий – радиоактивный элемент, поэтому его доля чаще всего не превышает 2%. Пары или пыль при вольфрамовой сварке могут нанести ущерб здоровью. Тем не менее эти электроды применяются чаще, чем расходники из чистого вольфрама: уж очень хорош торий в сварке самых капризных сплавов.

Зеленые WP – расходники из чистого вольфрама. Это лучшие вольфрамовые электроды для сварки алюминия, его сплавов с медью, магнием, никелем с помощью аргонодуговой технологии. Использовать ток переменный.

Темно-синие WY-20 с покрытием из иттрия в доле 2%, самые устойчивые наконечники для сварки сложных и ответственных конструкций.

Лучшие марки вольфрамовых электродов типов WT-20, WL-20, WC-20, WZ-8, WP, WY-20 применяются в сварке TIG — Tungsten Insert Gas или WIG, GTA, АДС – все аббревиатуры обозначают одно: дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа в трех вариантах — ручном, полуавтоматическом или автоматическом. Российские разновидности вольфрамовых электродов выпускаются чаще под иной маркировкой: ЭВЧ, ЭВЛ, ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3, ЭВТ-15 по ГОСТу 23949-80.

Но все они соответствуют международным стандартам, в чем можно убедиться в многочисленных справочниках по сварочному делу. На всякий случай добавим, что вольфрамовые расходники – лучшие электроды для аргонодуговой сварки.

Как выбрать самый подходящий расходник

Выбор вольфрамового электрода можно делать по разным критериям:

При выборе расходника по составу свариваемых поверхностей и методу сварки лучше пользоваться справочниками.

В международной маркировке легко ориентироваться:

Заточка и еще раз заточка

Одной из главных особенностей вольфрамовых электродов является обязательность заточки их концов. Плавящиеся наконечники в этом отношении намного удобнее и «лояльнее» к мастеру – они готовы к работе сразу же, даже после первичного использования. Неплавящиеся же вольфрамовые электроды нужно постоянно контролировать. Все дело в потоках электронов, которые движутся к концу прутка, и от которых зависит давление дуги на свариваемую поверхность. А от такого давления зависит все: качество и габариты шва, глубина проварки.

Заточка вольфрамового электрода и его форма подпадают под жесткие правила и зависит от конкретной марки расходника:

Имеет значение и длина, на которую нужно затачивать наконечник. Определить ее можно, умножив диаметр расходника на постоянное число 2,5. Если, например, диаметр равен 3 мм, то затачивать его конец нужно на длину в 7,5 мм. Точить нужно болгаркой или точильным кругом.

Кроме длины заточки важен и ее угол. Если сварка будет проходить на невысоком токе, угол заточки должен составлять 10 – 20 градусов. Для тока средней силы подходит угол радиусом от 20-ти до 30-ти градусов. При мощном токе нужен угол от 60-ти до 120-ти градусов. Почему важен угол: его величина влияет на устойчивость дуги и на долговечность работы самого электрода.

Самые распространенные размеры угла заточки находятся в диапазоне от 20-ти до 90-та градусов. Если угол меньше 20-ти градусов, электрод будет быстро изнашиваться. Если больше 90 градусов, появится риск неустойчивости горения дуги аргоновой сварки. Угол заточки конца расходника не зависит от материала, из которого он сделан, здесь имеют значение только характеристики тока.

Уровень притупления конца электрода нужно подобрать под диаметр стержня и показатели тока. Риски размещаются вдоль заготовки. После заточки изделие лучше отполировать.

Заточка настолько важна, что выпускаются и продаются специальные устройства:

Аргонодуговая сварка, советы

Ток должен быть постоянным прямой полярности – это классическое требование сварки в аргоне вольфрамовыми расходниками. Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки нужно выбирать по диаметру электрода и форме его заточки. К этому выбору подойти нужно более чем внимательно. Конец нужно затачивать остро и очень точно. Если производится в кустарных условиях, заточку можно делать на точильном станке.

Не допускать перегрева наконечника, потому что, нагреваясь, вольфрам становится хрупким и может раскрошиться. Качество чистого аргона должно быть очень высоким с объемной долей не меньше 99,99%. Если это требование не выполнять, шов немедленно потемнеет. Варить нужно справа налево, горелку держать в правой руке под углом от 70° до 85°, присадочную проволоку – в левой руке под углом в 20°.

Переменный ток используется в сварке алюминия и его сплавов, при этой технологии электрод для аргонной сварки не требует столь тщательной заточки. Достаточно будет умеренного закругления. В работе с алюминием важнейшим требованием является предварительная максимально тщательная очистка поверхностей с особым вниманием удалению жировых остатков.

Главное – запомнить, что вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки будут великолепно работать лишь при соблюдении всех технологических требований. Это самый дисциплинированный электрод по своей сути, но он требует такой же дисциплины и от мастера.

Источник

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки

Аргонная сварка – это современная сварка с применением неплавящегося электрода из вольфрама, в среде инертного газа. Такая сварка ограждает металл от взаимодействия с кислородной средой, вызывающей его окисление и азотирование. В виде защиты чаще всего при работе применяется инертный газ аргон, но возможно использование азота, гелия и различных газовых смесей. В TIG сварке, Ar (аргон) имеет повсеместное применение, а вот He (гелий) используют в редких случаях, для решения определённых производственных задач.

Постоянное применение в данной сварке имеют газовые составляющие. И действительно, аргон не образует с атмосферой взрывоопасной смеси. Он немного тяжелее чем воздух и более практичен при сварке, чем гелий. Но сама дуга при применении гелия имеет в 1,5–2 раза больше энергии, чем при использовании того же аргона. Повсеместное применение при проведении сварочных работ имеет смесь с такими составляющими: 35–40% чистого аргона плюс 60–65% чистого гелия. Аргон полностью стабилизирует дугу, а гелий качественно сплавляет металл.

У аргонодуговой сварки всего два международных названия. TIG – сварка неплавящимися специальными электродами из вольфрама в среде инертного газа. MIG/MAG – сварка самой электродной проволокой непосредственно в среде инертного аргона или даже
углекислого газа.

Маркировка вольфрамовых электродов

В аргонодуговой сварке используют вольфрамовые электроды. Использование вольфрама в этом случае оправдано, так как он тугоплавкий – способен выдерживать высокие температуры не плавясь.

В настоящий период времени наша промышленность выпускает электроды длиной 175 мм и такими диаметрами: 1 мм; 1,6 мм; 2 мм; 2,4 мм; 3,2 мм; 4 мм. Разница между размерами обусловлена необходимостью работы при определённых диапазонах сварочных токов:

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки производятся из чистого вольфрама, а также тарированного и лантанированного, что способствуют повышению качества и стабильности сварочной дуги. Марка электродов квалифицируется от процентного содержания примесей и добавок. В настоящее время существует всего три категории вольфрамовых сварочных электродов:

Расход количества электродов при использовании аргонной сварки зависит от типа самой сварки, диаметра применяемого прутка, вида тока и ещё ряда дополнительных показателей.

Заточка вольфрамовых электродов

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (tig)

При сварке неплавящимся электродом обязательно используют сварочный осциллятор. Так как из-за тугоплавкости вольфрама, плавление которого происходит при температуре около 5000 °C, сам электрод практически не сгорает. В связи с этим образование газов, ведущих к ионизации и зажиганию дуги не происходит. Кроме осциллятора, для образования сварочного шва применяют присадочный материал.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом

Электродом в данном случае является стержень из металла. Он покрыт слоем рутила. Сварочная дуга зажигается из-за паров расплавленного металла, которые в аргоне дают ионизацию. Осциллятор в данном случае не применяется.

Цены на электроды этих категорий зависят не только от страны-производителя, но и от ценовой политики предприятий их выпускающих. В настоящее время вольфрамовые электроды имеют такую стоимость:

Применение вольфрамовых электродов

Аргонную сварку применяют в самых разных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Возможность аппаратом TIG ac/dc соединить различные углеродистые, нержавеющие, конструкционные стали, а также современные сплавы металлов, характеризует эту технологию как самую востребованную в производстве на данный момент. Аэрокосмическая отрасль, как правило, является основным пользователем данного типа сварки.

В промышленности tig-сварку используют для соединения деталей различных конфигураций. Аргонную сварку применяют для создания переходов между трубами различного диаметра. Сварочные швы алюминия после tig-сварки не образовывают трещин, имеют химическую целостность металла, что позволяет использовать этот режим сварки для герметизации ёмкостей с ядерными отходами в связи с их утилизацией.

В связи с простой технологией аргонной сварки алюминия, её можно применить в быту, используя домашние инверторы TIG ac/dc. В бытовых условиях возможно организовать даже сварочный процесс нержавейки. Надёжность получаемого шва не вызывает сомнений, так как сварочный шов являет собой единое целое со свариваемым металлом. Современные технологии сварочных работ ставят аргонодуговую сварку с применением вольфрамовых электродов на одно из первых мест в мире по качеству производимых работ.

Источник