Вольфрамовая сварка - разновидности электродов

Опубликовано: 06.09.2018

Вольфрамовая сварка – основные составляющие

Вольфрамовые электроды предназначаются для работы в аргоновой дуговой сварке металлов. Вольфрам (W) имеет температуру плавления 3422°C с удельным весом 19,3 г/см³. Это самый тугоплавкий металл. Ручная или автоматическая вольфрамовая сварка необходима для получения чистого и точного сварного шва, например, в автомобилестроении. Расход вольфрама при этом минимален, поэтому TIG (WIG или GTA) сварочные аппараты очень экономные.

Чтобы не допустить окисла рабочей поверхности, сварка проводится в инертной среде, для чего используются инертные газы аргон (Ar), ксенон (Xe) или криптон (Kr).

Также в сварке TIG может использоваться гелий (He), азот (N) или газовые смеси из вышеперечисленных газов. Самым дешевым является аргон, поэтому вольфрамовая сварка с его использованием более популярна. Вольфрамовые электроды для эффективности сварного шва покрывают оксидами редкоземельных элементов – церия (Ce), лантана (La), иттрия (Y), тория (Th), циркония (Zr).

Этот защитный слой ограждает расплавленный металл от контакта с кислородом, стабилизирует сварочную дугу, легирует и рафинирует металл сварного шва.

Условия для вольфрамовой сварки

Чтобы получить прочный, качественный сварной шов, особенно в тонколистовых конструкциях, необходимо соблюдать точные размеры и обеспечить сборку кромок деталей ручной прихваткой при помощи вольфрамовых электродов. Также для прихватывания деталей существуют специальные сборочно-сварочные приспособления .

Рабочий конец вольфрамового электрода должен быть чистым, иначе понижается надежность сварного шва (вольфрам образует сплав, который имеет более низкую температуру плавления), ухудшается его качество. Поэтому дуга при вольфрамовой сварке возбуждается осциллятором, не прикасаясь расплавленным торцом к металлу или проволоке для присадки.

Правильный выбор силы тока обеспечивает незначительный расход электрода и сохранение формы его заточки. Чем надежнее оттесняется из зоны сварки воздух, тем качественнее будет сварной шов.

Сварные работы электродом из вольфрама чаще всего используют инертные защитные газы Ar или СО2. Расход газовой составляющей зависит от толщины металла и его состава, от типа и скорости сварки. Область газового облака при вольфрамовой сварке должна захватывать всю сварочную ванну, разогретый конец присадочной проволоки и сам спецэлектрод. При высокой скорости сварки скорость потока инертного газа следует увеличивать.

Технология сварки

Соединяя металлические детали толщиной до 10 мм встык, сварочную дугу необходимо вести справа налево. Если металл тонкий, то угол между деталью и горелкой устанавливается не больше 60°. Сварное соединение изделий большей толщины требует другой методики — угол между деталью и горелкой должен быть 90°.

Присадочная проволока при сварке тонколистового материала вольфрамовым электродом направляется не в саму дугу, а немного сбоку. Приближать ее к точке сварки необходимо возвратно-поступательными движениями. Сваривая детали большей толщины, нужно делать поступательно-поперечные движения проволокой. Сварное соединение многослойным швом также имеет свои особенности — отдельные швы нужно делать многопроходными, а не во всю ширину разделки.

Автоматическая или полуавтоматическая сварка электродами из вольфрама с напылением редкоземельных металлов выполняется так: электрод размещается перпендикулярно к поверхности детали. Угол между присадочным прутком и электродом должен быть около 90°. Направление движения необходимо выбрать так, чтобы присадочная проволока находилась перед дугой, то есть — подавалась в головной отсек сварочной ванны.

Электроды для вольфрамовой сварки

Марка WP (цветной код — зеленый) — содержание вольфрама 99,5 %. Устойчивая дуга при сварке переменным током, сбалансированным или не сбалансированным, с осциллятором. Марка WP используется при сварке переменным синусоидальным током алюминиевых деталей, изделий из магния. Вольфрамовые электроды создают и поддерживают устойчивую дугу в любой инертной среде, предпочтительно это аргон или гелий. Тепловая нагрузка на рабочий конец WP ограничена, поэтому его часто выполняют в виде шара. Марка WC-20 (цветной код — серый) — содержит 2 % оксида церия (СеО2). Этот редкоземельный металл повышает эмиссию с улучшением первоначального запуска сварочной дуги. Вольфрамовые электроды WC-20 – это универсальные изделия, которые применяются для сварки переменным током и током положительной прямой полярности. Вольфрамовые электроды, содержащие оксид церия, поддерживают устойчивую сварочную дугу даже при небольшом значении тока. Маркировка WC-20 используется при сварочных работах с трубопроводами, а также для тонколистовых стальных изделий и при сварке неповоротных стыков трубопровода орбитальными автоматами. WL-15, WL-20 (цветной код — синий) — марка, содержащая оксид лантана (La2O3) с легким первоначальным запуском сварочной дуги и маленькой склонностью к прожигу. Устойчивая первичная дуга и отличный повторный розжиг дуги электродом с оксидом лантана выдвигают марку WL-20 на первые места в промышленном применении. Добавки в виде 1-2 % оксида лантана значительно увеличивают рабочий ток и уменьшают износ на 50 % по сравнению с вольфрамовым изделием. Изделия с добавками лантана загрязняют сварной шов меньше обычных вольфрамовых изделий, также они долговечнее. Слой La2O3 распределяется равномерно по всей поверхности, поэтому заточка сохраняется очень долго. Такое свойство является большим преимуществом при сварке черной и нержавеющей стали постоянным током прямой полярности или переменным током при запитывании от современных сварочных ИП. Сварка переменным синусоидальным током требует сферической формы рабочего конца электрода. WT-20 (цветной код — красный). Эта марка вольфрамовых электродов распространена больше других, так как именно WT-20 выявила значительные преимущества легированных вольфрамовых электродов над обычными вольфрамовыми изделиями марки WP. В состав легированного слоя входит торий (Th), но этот элемент является радиоактивным металлом низкого уровня, поэтому пыль, которая неизбежна при заточке электродов, может быть вредной для здоровья сварщика и небезопасной для окружающей среды. Если сваривание деталей проводится эпизодически, то такие незначительные выделения тория не могут нанести ущерб здоровью. Но при регулярных сварных работах в помещениях с ограниченным пространством, а также при длительных работах настоятельно рекомендуется для безопасности сварщика оборудовать рабочее место местной системой вентиляции. При проведении сварочных работ переменным током концу вольфрамового электрода не нужно придавать сферическую форму – достаточно сделать небольшую выпуклость. Сварка на синусоидальном переменном токе имеет особенность — сварочная дуга скачет по выступающим поверхностям, вызывая так называемое «брожение», чего нельзя допускать при производстве большинства сварочных работ с любыми металлами. Марка WT-20 используется при сварке нержавеющей стали постоянным током. Марка WZ-8 (цветной код — белый) – в них добавляется 0,8% оксида циркония (ZrO2). Их лучше использовать для сварки переменным током, при этом нельзя допускать даже минимального загрязнения сварочной ванны. Электроды WZ-8 способны создавать очень сильную и стабильную сварочную дугу. Нагрузка по току на изделие марки WZ-8 может быть намного больше, чем на электроды с цериевым, лантановым и ториевым покрытием. Рабочий торец циркониевого электрода необходимо обработать для придания ему сферической формы при сварке переменным током. Электродами марки WZ-8 хорошо соединять детали из алюминия и сплавов. WY-20 (цветной код – темно-синий). Применяется при сварке ответственных узлов и конструкций из низколегированной, нержавеющей и углеродистой стали, меди, титана и сплавов постоянным током. Вольфрамовый электрод с покрытием слом иттрия считается самым устойчивым из всех неплавящихся электродов, известных на сегодня. Применяется при сварке постоянным током прямой полярности ответственных деталей и узлов. Содержание иттрия в изделии — 1,8-2,2%. Иттрированый вольфрамовый электрод делает катодное пятно на конце более стабильным, поэтому устойчивость дуги значительно повышается.

Сварочные работы вольфрамовыми электродами целесообразны при соединении металлических изделий толщиной 0,2-6 мм. Соединение выполняется без присадки, если есть возможность сформировать шов расплавлением кромок изделий. Если применяется присадочная проволока, она должна быть уложена в разделку.