Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки

Особенности сварки вольфрамовым электродом

Правильно выбрав электроды для сварки, можно лишь обеспечить условия для проведения качественной работы. Каждый сварщик должен знать все особенности сварки в аргоновой среде, когда применяются неплавящиеся электроды из вольфрама. Среди особенностей отметим следующие моменты:

1. При соединении нержавеющей стали или других материалов наконечник выступает в качестве проводника тока. Плавящиеся электродымогут иметь разную форму наконечника, так как этот параметр не отражается на особенностях проводимой работы.
2. За счет правильной заточки формируется стабильная дуга. Если допустить ошибку при заточке, образующаяся дуга будет нестабильной, что не позволит получить качественный шов.
3. При применении вольфрамовых электродов учитывается их химический состав и многие другие моменты.

Сварка вольфрамовым электродом

В некоторых случаях без подобных электродов просто не обойтись, но при обычной сварке их применять не рекомендуется.

Классификация

Для упрощения работы сварщиков все вольфрамовые электроды классифицируют – для этого применяется цветовая маркировка. Она соответствует международному стандарту DIN EN 26848, а это означает то, что независимо в какой стране они производились, сварщик будет знать для сварки каким током и для каких деталей они подходят. Цвет вольфрамового электрода указывает на его основные характеристики – размер прутка, химический состав, тип подходящего тока. Для маркировки пользуются следующими цветами: зеленый, серый, красный, синий, золотой, белый, темно-синий.

Каждому цвету соответствует цифробуквенное выражение:

• первым индексом указывается W – обозначает, что основной металл — это вольфрам;
• второй символ указывает на элемент, используемый в качестве примеси (добавки других металлов позволяют получить требуемую проводимость тока, необходимую характеристику плавкости и дугообразования);
• первое число указывает на долю лигатуры, приходящуюся на 1000 частей вольфрама (число 30 указывает, что концентрация примеси составляет 3%);
• второе число указывает на длину (20 указывает, что длина стерня составляет 200 мм).

Расшифровка маркировки, область применения разных марок

Рассмотрим детальнее, какое назначение имеет вольфрамовый электрод с той или иной маркировкой.

1. WP (зеленый) – зеленый цвет вольфрамового электрода указывает, что он сделан из чистого вольфрама (примеси других металлов отсутствуют). Они предназначаются для сваривания заготовок из алюминия, магния и их сплавов, сварочный процесс происходит с применением переменного тока.
2. WC (серый) – наличие индекса «С» указывает о присутствии в составе примесей церия. Это универсальный тип, который подходит для сварки заготовок как на постоянном, так и переменном токе.
3. WT (красный) – красные вольфрамовые электроды имеют в своем составе диоксид тория. Эти вольфрамовые электроды имеют высокую прочность, могут применяться для сваривания постоянным током различных металлов. В основном ими сваривают сталь, цветные металлы, углеродосодержащие сплавы, нержавеющую сталь. Особенностью изделий с ториевой добавкой является присутствие небольшой радиоактивности (торий – радиоактивный элемент), поэтому работа с ними должна происходить строго по правилам безопасности.
4. WY (темно-синий) – этот цвет электрода указывает возможность применения для сваривания постоянным током таких материалов, как титан, медь, низко- и высоколегированные стали. Используются для сваривания особо ответственных конструкций и деталей, имеющих сложную форму.
5. WZ (белый) – сварка вольфрамовым электродом белого цвета выполняется переменным током. В составе прутков присутствует оксид циркония, они подходят для работы с медными и алюминиевыми заготовками.
6. WL (синий, золотистый) – в состав прутков входит лантан, по назначению эти вольфрамовые электроды одинаковы, цвет указывает на различное содержание лантана; в электродах синего цвета – 1,5% примесей, в изделия золотистого цвета – 2%; W-разновидность подходит для постоянного/переменного тока.

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:

• электроды марки WP – от 3657 руб/кг;
• электроды марки WZ – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WT – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WY – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WL – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WC – от 4730 руб/кг.

Маркировка и характеристики вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды разделяют на классы, облегчающие работу сварщиков по подборке прутков, подходящих под условия сварки. Так, чтобы получить качественный шов на постоянном токе прямой и обратной полярности нужны разные неплавящиеся электроды, а ведь есть еще и переменный ток. Эти и другие критерии и обуславливают существующую классификацию вольфрамовых стержней.

Все существующие обозначения электродов вольфрамовых подходят под международные стандарты DIN EN 26848 , а значит, независимо от места производства, согласно маркировке вы можете подобрать нужный материал.

Всегда первый символ в маркировке «W» – обозначающий металл вольфрам. Второй символ обозначает тип металла, или металлов. Первым числом идет число, обозначающее долю лигатур на 1000 долей вольфрама, то есть число 20 будет означать 2% примесей, 8 – 0.8% и так далее. Второе число обозначает длину электрода, самым распространенным размером считается пруток 175 мм, но на рынке доступны изделия длиной 50, 175, 150 мм.

Чистые вольфрамовые электроды с трудом используют сварочные аппараты TIG, поэтому к сплаву добавляют различные примеси. Лигатуры нужны, чтобы придать электроду требуемых характеристик плавкости, дугообразования, проводимости, прочности и др.

• “WP” – международное обозначение электродов из чистого вольфрама, а точнее в таком изделии не меньше 99.5% металла. Как уже говорилось ранее изделие специфическое имеет ряд условий для использования и заточки. Маркируются зеленым цветом.
• “C” – данный символ в маркировке обозначает примесь Церия (нерадиоактивного редкоземельного металла). Маркируются изделия серым цветом. WC неплавящиеся электроды – универсальные и подходят как для работы с постоянным, так и с переменным током.
• “Т” — диоксид тория. Такие стержни маркируют красным цветом. Их используют для большей части работ с цветными металлами, низколегированными сталями, углеродистыми сплавами, нержавейкой. Благодаря длинному перечню доступных для работы сплавов ториевые стержни стали одними из наиболее используемых. Но есть один весомый недостаток, связанный с радиоактивностью лигатуры. Именно поэтому стержни маркируются ярким цветом. Чтобы избежать неприятных последствий рекомендую строго соблюдать все требования безопасности, начиная с использования защитной одежды и маски, заканчивая тщательной вентиляцией рабочего помещения. Еще один плюс WТ прутков – прочность, которая даже больше, чем сварка вольфрамовым электродом из чистого металла.
• “Y” — диоксид иттрия. Стержни применяемые при работах на прямой полярности постоянного тока, маркируются темно-синим цветом. Ими варят конструкции, которые должны выдерживать высокую силу тока. Подходит электрод Y неплавящийся для работы с титаном, медью, высоколегированными и низколегированными сталями.
• “Z” — оксид циркония. Используется при работе переменным током с алюминием и медью. Изделия маркируются белым цветом. Сплав в котором всего 0.8% оксида циркония позволяет получать идеально стабильную дугу, но с условием должной зачистки сварочной плоскости.
• “L” — оксид лантана. Данный металл в изделиях продается с различной маркировкой, обозначающей 1.5% примеси (наконечник окрашен в цвет золота) и 2% лантана (наконечник светло-синего цвета). Изделия относят к универсальным, способным работать с переменным и постоянным током. Характеризуют высокой прочностью самого сплава, способностью работать при высоких мощностях и стойкостью к удерживанию заточки прутка. Применение данных стержней на аргоновой сварке позволяет реже проводить ревизию заточки.

Предлагаем ознакомиться с особенностями применения каждого вида электродов посредством сравнительной таблицы.

Хочется отметить ,что на рынке встречаются отечественные электроды длиной 1000 мм и диаметров 1.6; 2,0, 3.0, 4.0 мм. Их маркировка отличается от международной:

• “ВЛ/ЭВЛ-2” -Универсальный вольфрамовый электрод с оксидом лантана La2O3 сварка всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе.
• “ЭВИ-1/СВИ-1” – Иттрированный электрод. Сварка особо ответственных конструкций из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов на постоянном токе

Преимущества и недостатки

Сварка с применением вольфрамовых электродов гарантирует получения шва без шлака. В таком шве отсутствуют поры. Сварка такого типа позволяет соединять между собой большинство известных сплавов и металлов. Кроме того, применение сварки этого типа позволяет создавать соединения со стенками разной толщины.

Сварка вольфрамовыми электродами выполняется без искр и брызг. На шве не образуется шлак, не выделяется дым, в отличие от электродов, покрытых обмазкой. Все эти факторы позволяют выполнять сварку с высокой скоростью.

Вместе с тем сварка таким материалом подразумевает то, что перед выполнением работы необходимо тщательно зачистить поверхность деталей. В противном случае получаемый шов будет обладать определёнными дефектами (непроварами, порами и пр.).

Применение и особенности сварки

Необходимо отметить, что применение электродов из вольфрама обеспечивать стабильность режима сварки, постоянную сварочную дугу. Эти свойства обеспечивают получение сварных швов высокого качества. Максимальную эффективность сварка этими материалами показывает в среде защитных газов. Такой вид сварочных работ применяют для соединения таких материалов, как молибден, никель и некоторых других.

На поверхность изделий, выполненных из вольфрама и его сплавов, не наносят никакой обмазки. Присадочный материал в процессе работы сварщик подаёт отдельно, как правило, он тоже выполнен в виде прутка или проволоки.

Защиту сварочной ванны от воздействия атмосферного кислорода обеспечивает газ, который её окружает, для этих целей применяют аргон, углекислоту, гелий или из смеси.

На практике чаще всего применяют прутки длиной 175 мм, но существуют сварочные прутки и меньшей длины — от 50 до 150 мм. Диаметр применяемых материалов лежит в диапазоне от 1 до 8 мм. Выбрать необходимое изделие можно с помощью специальных таблиц.

Качество выполняемых работ, в первую очередь, обеспечивает химический состав вольфрамового сплава. Так, при их изготовлении в сплав вносят добавки следующих химических веществ: тория, циркония и ряда других. Эти присадки повышают стойкость прутков к плавлению, и, само собой, улучшают качество сварки.

Сварщик должен постоянно отслеживать состояние рабочего кончика вольфрамового прутка. Дело заключается в следующем: от формы кончика зависит работа дуги на поверхности деталей. Его форма оказывает влияние на качество сварного шва, его форму и размеры. Именно поэтому кончик изделия должен быть всегда заточен. На практике применяют правила и форму заточки, которые приемлемы для тех или иных видов работ.

Форму заточки определяет марка изделия, так WP кончик должен быть выполнен в виде сферы, на WT на конце должна быть небольшая выпуклость, а вот сварочные прутки марки WC затачивают под конус.

Размер обработки (заточки) конца прутка определяют по следующей форме — его диаметр умножают на 2,5. То есть изделие с диаметром 3 мм необходимо обрабатывать на расстоянии в 7,5 мм. Кроме того, надо учитывать и то, что в зависимости от свариваемых материалов и силы сварочного тока углы заточки должны быть разными. Несоблюдение этих правил может привести к сокращению времени эксплуатации инструмента.

Несмотря на множество достоинств этих изделий, существует как минимум один существенный недостаток — это сложности с розжигом и поддержанием дуги.

Для устранения этого недостатка розжиг дуги выполняют за несколько шагов:

1. Создают короткое замыкание на теле заготовки.
2. Отвод электрода от заготовки на заранее определённое расстояние.

Для выполнения этой операции в месте сварки добавляют циркониевую присадку. Такой метод позволяет выполнить розжиг качественной дуги.

Заточка вольфрамовых электродов

Перед сваркой на постоянном токе вольфрамовые электроды необходимо заточить

Угол и направление заточки важно скорректировать так, чтобы кончик электрода стал очень острым. Это необходимо для того, чтобы сварочная дуга была полностью сфокусирована на малом диаметре сварочной ванны

Сварочная ванна – это объём полностью расплавленного металла, образовавшегося при сварке плавлением при высоких температурах. Образование такой сварочной ванны – главный этап получения неразъёмных соединений при сварке плавлением, так как от формы и размеров ванны зависят геометрические размеры швов. Если электрод не будет заточен, то размер дуги будет слишком большим в диаметре и тепловложение окажется недостаточным. Для сварки металлов на переменном токе электрод тоже нужно заточить. Но в этом случае кончик электрода должен быть немного притуплен. При сварке на переменном токе вольфрамовый электрод сильнее греется и немного подплавляется, что и требуется для получения более рассеянной дуги. Чтобы электрод держал форму, нужно правильно подбирать диаметр электрода в зависимости от диаметра сварочных швов.