Всё, что вы хотели знать о вольфрамовых электродах

Всё, что вы хотели знать о вольфрамовых электродах

Время чтения: ≈7 минут

Вольфрамовые неплавящиеся электроды часто применяются в профессиональной и полупрофессиональной сварке. Чтобы их использовать необходим опыт и навыки. Но обучившись однажды вы уже существенно расширите свои профессиональные умения. Ведь с помощью вольфрамовых электродов можно варить практически все известные металлы, получая при этом швы превосходного качества.

В этой статье мы расскажем все, что вам нужно про вольфрамовые электроды. Вы узнаете, что это такое и какие существуют марки вольфрамовых стержней.

Вольфрам как сварочный материал

Этот элемент относится к металлам. Он самый тугоплавкий, очень твердый и хрупкий, температура его плавления составляет почти 35000 С. Электрод в составе своем имеет непосредственно самого вольфрама от 95% до 99,5%. Остальное приходится на прочие добавки- оксиды тория, церия, лантана, циркония, иттрия. Перечисленные оксиды вводят в пруток исходя из назначения конкретной марки.

Назначение

Главное назначение этого электрода – сварка спецсталей, алюминия, магния и различных легких сплавов, тугоплавких металлов и металлов малых толщин, для работы, где предъявляются очень строгие требования.

Электроды из вольфрама делятся на три типа:
1.Для переменного тока. Используются для работы с магнием, алюминием,их разновидностями и сплавами, в случае необходимости защиты ванны от грязи.
2. Для постоянного тока. В эти прутки для сварки вводят иттрий или торий. Последний элемент радиоактивный. Не рекомендуется увлекаться работой в закрытых пространствах. Применяют для сварки меди, титана, никеля, тантала, бронзы, сталей аустенитного типа(нержавейки), углеродистых сплавов.
3. Универсальные электроды. Замечательно проявляют себя в работе как на переменном, так и на постоянном токе. Применение «универсалов» распространено в работе на трубопроводах. Хорошо и незаметно соединяют тонколистовой металл.

Марки вольфрамовых электродов

Эти буквы говорят о том, что содержание вольфрама в стержне – 99%. Используются такие стержни с любым током, однако рекомендуется их использование с переменным. Это позволяет добиться максимального качества сварки. Сваривают ими магний, алюминий и различные их сплавы. Цвет этой марки – зеленый. Цветовая метка делается на конце электрода, кроме того, некоторые производители выпускают сварочные стержни в упаковке зеленого цвета.

В этой марке уже используется добавка, это диоксид циркония. Используются с переменным током. При работе с этой маркой необходимо избегать взаимодействия поверхности металла с кислородом, зона сварки должна быть хорошо защищена. Эти вольфрамовые электроды обеспечивают очень высокий уровень стабильности дуги, один из наивысших из всех марок.

Также плюсом этой марки является возможность работать с высокими токовыми нагрузками. Особенности применения – перед использованием конец вольфрамового стержня необходимо заточить. Марка используется для сваривания бронзы, никеля, магния. Также используется для работы со сплавами этих металлов. Маркируется белым цветом.

Добавка – оксид тория. Очень популярная марка, появилась на рынке второй, сразу после электродов марки WP. Также требуют заточки перед использованием. В отличие от марки WZ-8, требуют повышенного внимания при затачивании. Присадка радиоактивна, поэтому при затачивании этого вольфрамового стержня выделяются вредные пары. Затачивать такие стержни необходимо только в респираторе или специальной маске. Перечень свариваемых металлов достаточно велик. Это титан, никель, бронза, медь, тантал, молибден. Отмечаются метками красного цвета.

Очень прочные вольфрамовые электроды. Используются с аппаратами постоянного тока. Полярность – прямая. Генерируют стабильную дугу при любых значениях силы тока. Используются для ответственных работ со всеми видами сталей, медью и титаном. Отмечаются темно-синим цветом.

В этой марке добавлен оксид церия. Универсальная марка, работать можно как с любым видом тока. Дуга разжигается быстро и легко, сварку можно производить на большой силе тока. Хорошо сваривают тонкие листы металла, трубопроводы.

Минус этого типа вольфрамовых стержней – на конце стержня при нагреве концентрируется расплавленный церий. Плюс – универсальность. Применяются для всех типов сталей, бронзы, молибдена, титана никеля, тантала и меди. Используется метка серого цвета.

Практически идентичные стержни. Добавка – лантан. С помощью лантана достигается легкий розжиг дуги, благодаря этому дугу можно разжигать заново много раз. Использование этих электродов исключают прожигание металла. Расходуются медленно, заточка сохраняется длительное время. Большой плюс – шов не загрязняется вольфрамом.

Применяются с любым током, если используется переменный – рекомендуется сферическая заточка. Применяются для сваривания бронзы, меди, высоколегированных сталей, алюминия. Можно использовать и для других видов стали. WL-15 маркируется золотистой меткой, WL-20 –синей.

Выбор и заточка вольфрамовых прутков

Электроды для TIG сварки состоят на 97-99,5% из вольфрама. Разнообразные добавки улучшают сваривание в специфических условиях.

Прутки из вольфрама имеют чистоту 99,5%. Имеют маркировку WP и высокую энергию выхода электронов, поэтому труднее осуществляется розжиг и поддержание дуги по сравнению с электродами, имеющими легирующие добавки.

Применяются при работе с переменным током. Повышенная температура на конце сварочной иглы по сравнению с другими типами электродов приводит к быстрому износу.

Электроды марки WT-20 имеют добавку оксида тория с повышенной радиоактивностью, поэтому в последнее время от него стали отказываться. Наиболее опасен такой электрод во время заточки, когда в виде пыли попадает в легкие. Для сварщиков он практически безопасен, работает на постоянном токе.

Прутки WC-20 для TIG сварки дополнены оксидом церия. Работают на постоянном токе при его малых уровнях. Дуга легко зажигается, используется при сваривании мелких деталей.

Электроды WL-20 с оксидом лантана меньше всего нагреваются, имеют самый большой срок службы.

Вольфрамовые стержни с оксидом циркония WZ-8 работают только с переменным током, дуга более стабильна, чем у WP.

Стержни c оксидом иттрия WY-20 стойки к большим токам. Применяются для сваривания особенно важных соединений постоянным током.

От заточки прутка зависит и качество сварного шва. При использовании постоянного тока применяется конусовидная заточка с плоской оконечностью. Если применяется переменный ток, то кончик прутка должен быть округлым.

Со временем электроды меняют форму и требуют новой заточки. При постоянном токе применяется заточка конусом с плоским концом. При переменном – округлый кончик. Даже царапины, образующиеся во время заточки, влияют на качество соединения при TIG сварке. Поэтому желательно полировать конус прутка.

Высота конуса влияет на глубину проварки и ширину шва. Длина заточки больше, ширина шва меньше. При маленькой заточке меньше глубина проварки. Оптимальной заточкой считается 2,0-2,5 диаметра стержня.

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.

Читайте также  Клей из пенопласта

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.

РАБОТА С ВОЛЬФРАМОВЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Применение любого из типов вольфрамовых электродов может быть крайне эффективно, но только при правильном подходе. Верный подбор изделий, а также установка необходимых параметров сварки позволят выполнить работу качественно и быстро, не столкнувшись с какими-либо трудностями.
Прежде всего стоит большое внимание уделить выбору толщины вольфрамового электрода. Ознакомиться с основными рекомендациями подбору оптимального диаметра можно в таблице.

Не менее важным параметром, влияющим на конечный результат работы, считается подаваемый ток. Подробная таблица токов и электродов представлена ниже.

Всем мастерам, использующим аксессуары этого типа важно знать, что при правильном подборе самих принадлежностей и режимов сварки, поверхность изделия должна блестеть. Если же это не так, и она матовая, стоит задуматься о токовой нагрузке. Возможно, она слишком превысила все возможные допустимые параметры. Наличие же цветного налета на электроде после завершения работы говорит лишь о том, что подается слишком мало газа или стоит увеличить время продувки.
Предотвратить появление наростов на конце изделия, или так называемых коронок, очень просто. Достаточно улучшить качество газовой среды, и повысить уровень охлаждения электрода.

Требования к процессу сварки

Технология и правила сварки

Для ручной аргонодуговой сварки вольфрамовыми электродами чаще всего используют инвертор. Во всем мире этот процесс известен как TIG. В таком режиме могут работать не только инверторы, но и другие типы сварочных аппаратов. Кроме того, различают работу на переменном токе (АС) и работу на стабилизированном постоянном токе (ДС).

Сварка ведётся в различных направлениях с расположением горелки под разными углами, в зависимости от толщины свариваемых материалов. Главное условие качественного шва – поддержание стабильной дуги. Проще всего получить хороший результат при работе на постоянном токе прямой полярности.

Очень важно правильно подавать присадочную проволоку и следить за нагревом электрода в процессе его заточки. При перегреве электрод становится хрупким и может переломиться.

Необходимое оборудование для сварки

Прежде всего, нам понадобится источник питания и лучшим выбором станет сварочный инвертор. К нему необходимо добавить следующие средства и материалы:

  • горелка;
  • газовый шланг;
  • неплавящийся вольфрамовый электрод;
  • защитный газ — аргон;
  • присадочная проволока — пруток.

Вместо аргона можно использовать гелий. Выбор газа решается технологами в зависимости от материала свариваемых деталей. Кроме обеспечения процесса всем необходимым оборудованием, необходимо не забывать о качественной подготовке кромок.

Техника безопасности

Сварка вольфрамом в среде защитного газа по праву считается одним из самых безопасных способов соединения деталей. Это обусловлено малым количеством вредных веществ, выделяемых в процессе сварки. Несмотря на это, необходимо стремиться к еще большему уменьшению опасных газов и механической пыли. Это достигается уменьшением скорости сварки, снижением величины сварочного тока и недопущения к свариванию поверхностей, загрязненных маслом.

Сварщики должны допускаться к работе только после прохождения всех видов инструктажа и после проверки актуальности их допусков. Особенно это касается допуска по электробезопасности. Сварщик должен знать специфику применения индивидуальных средств защиты и неукоснительно использовать их в своей работе. Только такой подход гарантирует многолетний труд без вреда для здоровья.

Особенности работы с металлом

Следует знать, что сварка может проводится в ручном, автоматическом либо полуавтоматическом режиме. Работу делают и не применяя присадку, пользуясь только расплавленным металлом с кончиков элементов для сварных швов, что значительно сокращает рабочие затраты. Необходимо учитывать ряд моментов:

  • пайка вольфрама возможна даже в тех случаях, если толщина элементов менее 0,1 мм;
  • во время работы воздушные массы должны устраняться с действующей зоны, расход газа зависит от показателя толщины изделия, скорости пайки, типа соединений;
  • дуга может поджигаться, не касаясь металла, в таком случае понадобится осциллятор;
  • нужно тщательно следить за выбором полярности тока, что позволит уменьшать трату электродов за счет сокращения нагревания металла;
  • аргон создает защитный шар, предотвращая окисление и уменьшая использование материалов.

Существует ряд требований относительно работы. Их следует обязательно придерживаться для сохранения высокого качества изделий, в частности:

  • следить за точным соблюдением размеров для получения швов высочайшего качества;
  • пользоваться определенными приспособлениями, упрощающими сборку;
  • обезжирить кончики электродов и обрабатываемые поверхности;
  • правильно подбирать силу тока для экономии электродов и сохранения формы их заточек;
  • не забывать вытеснять воздух из зоны работ;
  • если используются инертные защитные газы, нужно постоянно следить, чтобы газовое облако закрывало не только сварную ванну, но и электрод с кончиком разогретой проволоки;
  • при ускорении сваривания должна возрасти и скорость подачи инертных газов.

Ручная методика имеет ряд особенностей. Работы выполняются справа налево. Если сваривают самые тонкие компоненты, то горелку нужно держать под углом 60 градусов, если более толстые — 90 градусов. При выборе методики установки присадки учитывают толщину изделий.

У автоматического и полуавтоматического режимов также имеются особенности. Так, направление работы должно помогать перемещению присадочного прутка в передней части дуги. Электроды размещают в перпендикулярном положении к сварочным поверхностям, а присадка и проволока — под углом 90 градусов.

Сварка вольфрамовыми электродами

Трансформаторы выступают главными источниками питания, когда используется переменный ток, генераторы и выпрямители — если постоянный. У всех источников должна быть крутопадающая характеристика, которая поддержит постоянную величину напряжения, если нарушена длина дуги из-за перепадов.

Относительно того, что варят вольфрамовыми электродами. Такой тип сваривания используют при работе с молибденом, никелем, титаном и высоколегированными сталями. Источник высокой температуры — ток.

Компоненты — специальный электрод и газ аргон, то есть процесс происходит уже в защищенной среде, что приводит к улучшению характеристик сварочных швов, упрощая саму работу и делая ее более эффективной.

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:

  • сварочный инвертор;
  • горелка;
  • аргон;
  • неплавящийся электрод;
  • присадочная проволока;
  • осциллятор;
  • средства индивидуальной защиты (маска, перчатки для аргонодуговой сварки, спецодежда).

Схема аргонодуговой сварки

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.

Читайте также  Бензиновая горелка

Техника сварки

Для ручной сварки с помощью инвертора необходимо выполнять следующие правила:

  1. Сваривание происходит по направлению справа налево.
  2. Для изделий с маленькой толщиной горелку располагают под углом 60 о .
  3. Для толстых деталей горелка размещается под углом 90 о .
  4. Способ ведения присадочной проволоки зависит от толщины свариваемого металла.

Важнейшее условие для качественного сварочного шва – стабильная дуга. Достигнуть этого можно с помощью постоянного тока с прямой полярностью. Также имеет значение заточка неплавящегося стержня. В процессе заточки необходимо следить за тем, чтобы электрод не перегрелся, в таком случае стержень становится хрупким во время сварки.

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.