Дуговая сварка вольфрамовым электродом

В процессе сварочных работ в качестве электрода используется стержень, изготовленный из вольфрама, температура плавления которого выше температуры, до которой он нагревается при сварке. Сварка проводится в среде защитного газа (аргон, гелий, азот и их смесях) для защит шва и электрода от влияния атмосферы, а также для устойчивого горения дуги.

Вольфрамовый электрод закрепляется в токопроводящем устройстве специальной горелки, к которой по шлангам подводится токоведущий провод и инертный газ аргон. Истекающая из сопла горелки струя аргона оттесняет воздух и надёжно защищает электрод, дугу и сварочную ванну от окисления и азотирования. Таким образом, процесс осуществляется при струйной защите зоны сварки от контакта с воздухом. Если возникает необходимость в добавочном (присадочном) металле для усиления шва (валика), то в дугу подаётся присадочная проволока, как правило, того же или близкого состава, что и свариваемый металл.

Так как при такой схеме процесса имеет место весьма надёжная изоляция сварочной ванны (а если надо, то и остывающего шва) от кислорода и азота воздуха, то этот способ применяют главным образом при сварке изделий из металлов и сплавов, обладающих большим сходством к газам воздуха (например, из титана, циркония алюминия, магния и других химически активных металлов), либо при изготовлении конструкций ответственного назначения из коррозионостойкой стали и некоторых других материалов.

В особых случаях, когда при сложной конфигурации изделий струйная защита не может обеспечить надёжной изоляции зоны шва и прилегающих участков от контакта с воздухом, применяют аргонно-дуговую сварку в камерах с контролируемой атмосферой.

Для дуговой сварки вольфрамовым электродом применяются следующие газы и газовые смеси:

аргон;
гелий;
аргон-гелий (Ar-He>;
аргон-водород (Ar-H₂).

Аргон

Аргон (Ar) — широко распространенный защитный газ, применяемый для дуговой сварки вольфрамовым электродом. Он позволяет получать и сохранять хорошую и устойчивую дугу от начала до конца сварки из-за его низкого ионизационного потенциала.

Хотя для дуговой сварки в целом аргон применяется гораздо чаще, чем гелий, однако при сварке тонкого листового алюминия (меньше 1/4 дюйма) аргон обязательно нужно смешивать с гелием, чтобы обеспечить нужную теплопроводность. В некоторых случаях аргонно-гелиевые смеси используют для зажигания дуги, после чего сварка происходит в присутствии гелия. Этот метод применяется для сварки толстолистового алюминия вольфрамовым электродом при постоянном токе.

Водород

Водород (H₂) является горючим газом. Добавляется к защитным газам при сварке вольфрамовым электродом аустенитной нержавеющей стали для снижения оксидирования. Добавка водорода также обеспечивает более высокую температуру и сжатие дуги, что в свою очередь увеличивает глубину проплавления металла.

Кислород и двуокись углерода являются химически активными газами и не могут использоваться для дуговой сварки вольфрамовым электродом. Высокий окислительный потенциал этих газов может привести к разрушению вольфрамового электрода.

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

улучшают показатели производительности;
повышают устойчивость к перегрузкам и значения ударной вязкости;
увеличивают глубину проникновения пучка дуги при небольшой силе тока;
уменьшают степень выгорания и износа пика (острия) изделия;
обеспечивают оперативный и уверенный первичный и повторный поджиг;
ускоряют плавление и спаивание металлов разных фракций.

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).

Читайте так же:

Что такое индуктивность контура

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

ЭВЧ – «Ч» – чистый (вольфрам не менее 99,92%) ГОСТ.
ЭВЛ – «Л» – лантан (массовая доля окиси лантана 1,1 – 1,4%) ГОСТ, (ВЛ) ТУ.
ЭВЛ-2 – «Л» – лантан (массовая доля окиси лантана 1,4-1,6%) ТУ.
ЭВИ-1 – «И» – иттрий (массовая доля окиси иттрия 1,5 – 2,3%) ГОСТ.
ЭВИ-2 – «И» – иттрий (массовая доля окиси иттрия 2,0 – 3,0%, тантала 0,1%) ГОСТ.
ЭВИ-3 – «И» – иттрий (массовая доля окиси иттрия 2,5 – 3,5%, тантала 0,1%) ГОСТ.
ЭВТ-15 – «Т» – торий (массовая доля двуокиси тория 1,5 – 2,0%) ГОСТ.

Международная буквенно-цифровая маркировка вольфрамовых электродов по ISO 6848

Электроды из чистого вольфрама маркируются литерами WP или W.
Электроды типа WL15 и WL20 содержат оксид лантана (литера «L») в массовой доле около 1,5% и 2% соответственно.
Маркировка WT10, WT20, WT30, WT40 со второй литерой «T» говорит о присутствии в вольфрамовом электроде присадки двуокиси тория.
Марка WY-20 указывает на содержание иттрия около 2%.
Электроды WC-20 содержат оксид церия.
В марке WZ-8 применяется оксид циркония.

Соответствие параметров электродов (аналоги) разных стандартов

WP (ISO 6848) – ЭВЧ (ГОСТ 23949-80)
WL15 (ISO 6848) – ЭВЛ (ГОСТ 23949-80), ВЛ (ТУ 48-19-27-91)
WL20 (ISO 6848) – ЭВЛ-2 (ТУ 48-19-527-83)
WY-20 (ISO 6848) – ЭВИ-1 (ГОСТ 23949-80), СВИ-1 (ТУ 48-19-221-83)
WT-20 (ISO 6848) – ЭВТ-15 (ГОСТ 23949-80)

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.

Зелёный (green) — марка ЭВЧ/WP (чистый вольфрам без легирования).

Чёрный (black) – марка WL-10 (легирование оксидом лантана 1%).
Золотистый (golden) – ЭВЛ/ВЛ/WL-15 (легирование оксидом лантана около 1,5%).
Синий (blue) – марка ЭВЛ-2/WL-20 (легирование оксидом лантана 1,8 — 2,2 %).

Тёмно-синий (dark blue) – марка WY-20 (легирование оксидом иттрия 1,8 — 2,2 %).

Жёлтый (yellow) – марка WT10 (легирование двуокисью тория 1%).
Красный (red) – марка ЭВТ-15/WT-20 (легирование двуокисью тория 2%).
Лиловый (lilas) – марка WT-30 (легирование двуокисью тория 3%).
Оранжевый (orange) – марка WT-40 (легирование двуокисью тория 4%).

Бирюзовый (turquoise) – марка WS-2 (легирование смесью оксидов редкоземельных элементов).

Розовый (pink) – марка WC-10 (легирование оксидом церия 1%).
Серый (gray) – марка WC-20 (легирование оксидом церия 2%).

Коричневый (brown) – марка WZ-4 (легирование оксидом циркония около 4%).
Белый (white) – марка WZ-8 (легирование оксидом циркония 7-9%).

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.

Читайте так же:

Раскрой листа на гильотине

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

Сварка неплавящимся электродом

Сварка является популярной технологией, при помощи которой можно создать прочные и надежные конструкции из металла. Она используется в разных областях производство, где важно высокое качество и гарантия прочности изготовляемых изделий.

Однако не каждый вид данной технологии позволяет получить прочный и идеальный шов, все зависит от вида металла и используемых материалов. Высокой популярностью среди сварщиков пользуется сварка неплавящимся электродом.

Она достаточно простая и ее могут использовать даже не профессионалы, она может использоваться в непромышленных условиях. Но все же перед тем как к ней приступать стоит рассмотреть ее главные особенности.

Особенности

При дуговой сварке неплавящимся электродом обычно используются неплавящиеся расходные материалы, которые позволяют получить сварные швы высокого качества. Однако стоит учитывать, что у технологии с покрытыми электродами наблюдается низкая производительность.

Главное достоинство сварки в инертных газах неплавящимся электродом состоит в том, что можно производить сплавление черного металла с заготовками, которые могут отличаться от него по структуре, включая изделия из высоколегированных и низкоуглеродистых сталей. Данный метод можно применять для сваривания разнородных по составу металлов.

Сварка, при которой применяются неплавящиеся электроды, обладает несколькими характерными особенностями. Одна состоит в использовании специальных элементов, которые покрывают электроды — из вольфрама, графита и другие виды.

Вторая особенность состоит в использовании инертных газов. Они ограничивают доступ кислорода к области сварки. Также они защищают электрод и сварочную ванну от окисления.

Преимущества и недостатки

Многие начинающие сварщики часто задаются вопросом — что такое дуговая сварка неплавящимся электродом? Это удобная технология, которая позволяет сварить разные металлические заготовки. Она имеет простое проведение, не требует наличия специальных навыков и опыта.

Неплавящиеся электроды могут применяться при проведении сварки в домашних условиях, но их также часто применяют в промышленности для осуществления следующих условий:

Они могут осуществить качественную сварку тонких металлических листов;
Они отлично подходят для проведения сварочных работ со сталями всех классов, цветных металлов, а также их сплавов;
Плавящиеся электроды позволяют получить высококачественные сварные швы при сваривании разных видов металлов.

Кроме этого стоит обратить внимание на то, что сварка неплавящимся электродом в среде аргона имеет некоторые преимущества и недостатки. К положительным особенностям данной технологии стоит отнести:

Дуга обладает высокой устойчивостью, которая никак не зависит от показателей полярности тока;
Она предоставляет возможность получить сварные швы с долей участия главного металла от 0 до 100 %;
Имеется возможность регулирования химического состава и геометрии соединения во время изменения скорости подачи, угла наклона, профиля, марки присадочного материала.

Но не стоит забывать про негативные качества:

Обладает низкими показателями эффективности используемой электроэнергии;

Требуется использование специальных устройств для обеспечения начального возбуждения дуги;
Наблюдается высокая скорость охлаждения изготовленных швов.

Разновидности электродов

При проведении автоматической или ручной дуговой сварки неплавящимся электродом могут применяться расходные материалы, которые могут обладать разным составом. Они помогают получить качественное и прочное соединение.

Обычно во время сварочного процесса используются следующие виды неплавящихся электродов:

Из угля;
Из чистого графита;
Из вольфрамовой основы.

При этом каждый вид электродов может обладать важными особенностями и качествами, которые обязательно нужно учитывать при проведении сварочного процесса.

Угольные

Угольные расходные материалы часто используются во время проведения воздушно-дугового сварочного процесса. Также они могут применяться для устранения разных дефектов и повреждений, которые имеются на поверхности заготовок.

Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, который имеет угольное покрытие, может проводиться в режимах с токами с показателями напряжения 500-600 Ампер. Его вполне хватает для соединения массивных конструкций из стали, для исправления дефектов на литых изделиях.

Сам процесс сваривания может производиться с использованием присадочной проволоки, которая подается в область формирования сварного шва, и также без нее.

Графитовые

Электроды из чистого графита часто применяются при работе с цветными металлами — алюминием или медью. Также они могут использоваться во время сварки сплавов и данных металлов. Это вид материала неплавящегося материала в отличие от образцов из угля экономичный и его выгодно применять на практике.

Читайте так же:

Чем отличаются роботы пылесосы

Графитовые стержни имеют некоторые важные достоинства:

Они имеют стойкость к воздействиям высоких температур;
Обладают хорошей износостойкостью;
Имеют простую подготовку к рабочему процессу.

Вольфрамовые

Вольфрамовые стержни неплавящегося вида часто применяют при проведении сварочного процесса на производстве и в бытовых условиях. Именно они позволяют осуществить сварку неплавящимся электродом в защитных газах алюминия и других видов металлов, сплавов.

Данный расходный материал изготавливается в виде длинного прутка с покрытием, которые имеют диаметр от 1 до 4 мм. Они обладают тугоплавкой структурой. Показатель температуры плавления у электродов из вольфрамовой основы намного больше показатели для рабочей дуги. Именно это делает стержни универсальными и их можно использовать даже для сваривания нержавейки, которая имеет сложную обработку.

Часто при изготовлении вольфрамовых электродов в их состав добавляются разные компоненты — торий, оксид лантана, иттрий. Каждый стержень с добавлением одного из этих вещества предназначен для определенного вида сварки.

Используемое оборудование

Какое оборудование применяется при проведении ручной, автоматической и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом? Все зависит от объема сварочных работ, от размера собираемых конструкций. Обычно сварщики используют оборудование двух видов — универсальное и специальное.

Часто применяется первый класс аппаратов, потому что второй наиболее подходит для больших объемов и зачастую для механизированных. Универсальные ручные и автоматизированные сварочные аппараты имеют простое использование, также их легко обслуживать. По этой причине их часто применяют про проведение сварки в маленьких цехах и на огромных производствах.

Устройства для ручной дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах имеют следующие компоненты:

В них установлен источник постоянного или переменного тока. Иногда встречаются устройства, которые могут производить два разных вида тока;
Горелки различных размеров. Они могут применяться для разных показателей тока;
Осциллятор, который поджигает первичную дугу;
Компоненты, которые обеспечивают газовую подачу аргона;
Элементы, которые управляют сварочным процессом.

Требования к аргонодуговой сварке неплавящимся электродом

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом часто применяется для сваривания заготовок из разных видов металла. При помощи нее можно получить прочные швы с высокой износостойкостью. Но чтобы в процессе сварки заготовки могли нормально плавиться под воздействием плавящегося электрода и аргона, обязательно нужно выполнять важные требования аргонодугового сварочного процесса.

К главным требованиям аргонодуговой сварки относятся:

Неплавящийся стержень из вольфрамовой основы при сварке может глубоко проникать в область зазора между заготовками. Для процесса следует использовать короткую дугу. Это позволит провести глубокую плавку, которая может отразиться на качестве соединения. Оно получится небольшим и прочным;
При механизированной аргонодуговой сварке плавящимся электродом движение стержня должно выполняться по центральной части зазора и посередине. Даже небольшие нарушения могут привести к снижению прочности соединения, они могут негативно отразиться на его внешнем виде;
Присадочный элемент должен постоянно прибывать в зоне с аргоном, он не должен выходить за пределы свариваемой зоны. Именно это защищает сварную ванну от отрицательного влияния кислорода и азота, которые присутствуют в воздухе. Влияние данных веществ может привести к усилению хрупкости соединения. Данные требования также относятся к неплавящемуся электроду;
Ни в коем случае не стоит резко подавать присадочную проволоку в область сварной ванны. Это вызовет сильное разбрызгивание металла и в итоге будет его чрезмерный перерасход;
При проведении ручной сварки присадочный материал должен подаваться под углом. Не должно наблюдаться поперечных нарушений;
Не стоит при окончании сварочного процесса производить обрыв соединения при помощи отвода электрода из области сваривания. Достаточно погасить дугу реостатом;
Подача и отключение защитного газа после окончания сварочного должно проводиться через или за 10 секунд. Это защитит неостывшую плавящуюся металлическую основу, которая при контакте с воздухом быстро покрывается оксидной пленкой;
Перед началом автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом нужно подготовить соединяемые заготовки из металлической основы. Все стыкуемые зоны требуется очистить от грязи, ржавчины и других загрязнений. Для очистки рекомендуется использовать железную щетку или болгаркой с металлической щетковидной насадкой. Чистить необходимо до появления металлического блеска. Если имеются пятна из масла или жира, то дополнительно следует провести обработку растворителем;
Обязательно должно проводиться сопоставление режимов аргонодуговой сварки неплавящимся электродом с показателем толщины стыкуемых заготовок. При этом требуется учитывать диаметр неплавящегося электрода.

Итоги

Проведение сварочных работ с неплавящимся электродом должно быть правильное, от этого зависит качество полученного сварного соединения. В первую очередь стоит разобраться, что такое дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом и для чего ее проводят.

Этот метод считается популярным среди профессионалов и начинающих сварщиков. При помощи него можно произвести сваривание больших конструкций из разных видов металлов. Этот метод применяется в бытовых и промышленных условиях.

Интересное видео

Особенности заточки вольфрамового электрода для аргоновой сварки

Электродуговая сварка осуществляется двумя типами электродов: плавкими и неплавкими. Вольфрамовые электроды являются неплавкими, то есть не расходуются в процессе сварки, становясь частью материала шва. Они служат только для того, чтобы подвести электрический ток к месту горения электродуги. Добавки к материалу электрода металлу вольфраму используются для оптимизации свойств для работы с теми или иными сплавами.

Читайте так же:

Самодельные резцы по дереву для ручной работы

Способ применения

Изделия используются для сварки под флюсом или в атмосфере защитных газов, прежде всего- аргона. Вольфрам – наиболее тугоплавкий металл, поэтому он подходит для сваривания всех остальных. При посредстве аргонной сварки сваривают цветные и легкие металлы. Другими способами варить титановые сплавы практически невозможно.

Вольфрамовый электрод вставляется в горелку, через нее подается защитный газ и напряжение на электрод. На заготовку подключают второй кабель, и электрическая цепь замыкается через воздушный промежуток между кончиком вольфрамового стержня и заготовкой. В нем и поджигается электродуга. Облако защитного газа вытесняет воздух, не допуская контакта между кислородом и азотом воздуха и расплавленным металлов в сварочной ванне. Сбоку в рабочую зону вводится пруток присадочного материала.

Сварщик держит горелку правой рукой, а пруток- левой. Их следует вести вдоль линии шва синхронно, поддерживая достаточное для формирования материала шва поступление металла прутка в сварочную ванну. Для этого необходима идеальная координация движений.

В качества источника тока используют:

инвертор,
сварочный трансформатор,
выпрямитель.

Многофункциональные инверторы вытесняют морально устаревшие источники тока. Они поддерживают разные режимы полярности: прямую, обратную и переменный ток.

При работе переменным током в дополнение к источнику тока подключается высокочастотный осциллятор. Подаваемые им в рабочуюю цепь высокочастотные импульсы помогают разжечь дугу и поддерживать ее стабильность.

Сферы использования различных марок

В зависимости от материала стержня каждая марка имеет свою предпочтительную сферу использования. Чтобы отличать марки, принята международная система наименований и цветной маркировки.

WP – зеленый. Состоят из практически чистого вольфрама (99,9%). для работы переменным током. Подходит для соеинения Al, Mg, Ni, Cu и их сплавов.
WC 20 – серый. Для сварки постоянным током прямой полярности нержавейки и легированных сплавов, Mo, Ta, Ti.

WL – синий. Применяются для работы прямой полярностью и переменным током. Рекомендованы для наплавочных работ, сварку тонколистовых деталей из стальных сплавов.
WZ – белый. Для сваривания переменным током. Оптимизированы для Al, сплавов AL-Cu, Mg, Ni в различных комбинациях.,
WT 20 – красный. Рекомендуются для работы постоянным током обратной полярности по легированным сплавам, Cu, Ni, Ti.

Применение электродов не по назначению весьма рискованно. Оно вдет к снижению прочности шва и повышенному расходу энергоресурсов и сварочных материалов.

Критерии выбора

Вольфрамовые электроды, используемые для аргонодуговой сварки, различаются по цветам наконечника. При подборе электродов следует исходить прежде всего из материала соединяемых заготовок. Различия и характеристики разных марок сведены в таблицу.

Необходимо учитывать такие параметры, как:

химический состав, присадки,
диаметр стержня,
форма заостренного конца,
степень заточки.

Диаметр выбирается, исходя из толщины заготовок.

Маркировка и характеристики

Маркировка проводится в соответствии с DIN EN 26848 и соответствующим ему ГОСТу 23949-80.

Начинается маркировка с литеры — W- это символ вольфрама в Периодической системе элементов. Следующий символ- указывает на присадки, добавленную к вольфраму. Добавки применяются, чтобы улучшить одно из свойств:

плавкости,
легкость розжига дуги,
электропроводимость,
прочностные параметры.

Следующее число выражает массовую долю этой присадки в тысячных долях. Так, число 10 будет означать 1% добавки. Второе из чисел означает длину стержня. Используются длины в 50, 100, 150, 175 мм. Дополнительно используется цветовая метка-наконечник.

Стержень из чистого вольфрама отличается слабой разжигаемостью дуги и малом сроком службы. Не выдерживает сильных токов.

Режимы сваивания меди маркой WP.

Присадки циркония несколько упрощают розжиг, позволяют увеличить срок работы. Используются при сваривании алюминия и других легких металлов переменным током с ассиметричным фазовым профилем.

Торированные. Несмотря на малую массовую долю, торий, являющийся радиоактивным элементом, представляет собой серьезную угрозу здоровью сварщика, особенно при продолжительной работе.

При работе необходимо организовать качественную вытяжку, работать в плотной одеже и респираторе. Рекомендовано применение сварочной маски с изолированным воздухоснабжением.

Использование тория позволяет продлить срок службы электрода по сравнению с чисто вольфрамовым. Увеличивается также и максимальная сила тока, легко разжигается дуга.

В качестве добавки используется диоксид иттрия. Этот редкоземельный металл дает возможность значительно повысить силу сварочного тока и не опасен для здоровья. Используется для сваривания заготовок большой толщины сильными токами.

В качестве присадки используется церий. Он не радиоактивен, и позволяет существенно улучшить основные характеристики, прежде всего, розжиг дуги и срок службы. Повышается и максимальный сварочный ток.

Режимы для соединения титановых заготовок.

WL-15 и WL-20

Использование лантана дало возможность создать универсальный электрод, пригодный для переменного и постоянного тока. Такие стержни особенно хорошо держат форму заточки острия, давая больше возможностей для работы без перерывов.

Рабочие режимы, рекомендуемые для стержней марки WL.

Кроме международного обозначения, встречаются и традиционные отечественные обозначения. К ним относятся:

ВЛ/ЭВЛ-2 с 2 % лантана, универсального применения,
ЭВИ-1/СВИ-1 с 1% диоксида иттрия, рекомендован для нержавейки, Ti, Cu и конструкционными углеродистыми сплавами.

Иттрированные электроды используются на постоянном токе.

Заточка

Форма острия электрода влияет на стабильность и энергетику электрической дуги. Они, в свою очередь, определяют размеры сварочной ванны, глубину и ширину получающегося шва.

Кроме параметров заготовок, при выборе формы заточки учитывают и тип электрода. Общая форма для всех электродов это конус под острым углом уклона. Для марок P, L на кончике конуса формируют небольшой шарик. Это позволяет выдерживать большие термические нагрузки. Для стержней с добавкой тория (марки Т) формируют лишь небольшой полукруглый выступ.

Машинка, применяемая для закточки эдектродов.

Заточку осуществляют несколькими методами:

ручная заточная машинка,
электроточило,
специализированный станок,
химическим воздействием.

Во время сварки вольфрамовый стрежень не плавится, как плавкие электроды. Но некоторое выгорание его происходит. Поэтому время от времени заточку кончика нужно проверять и при необходимости затачивать его повторно.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (TIG)

Технология получения сварных соединений в защитной атмосфере инертных газов обладает рядом достоинств. Среди них:

высокая прочность и долговечность шва,
стабильность глубины проплавления,
высокая производительность,
пригодность для сварки тонких заготовок,
работа с цветными металлами, черными и нержавеющими стальными сплавами.

Сваривание неплавящимся электродом, изготовленным из вольфрама с определенными добавками, называется TIG (Tungsten Inert Gas). Она применяется для сваривания титана. Этот металл в нагретом состоянии приобретает повышенную химическую активность, реагируя с кислородом, азотом и водяными парами, содержащимися в воздухе. Защитная атмосфера препятствует контакту металла сварочной ванны и околошовной зоны с воздухом и защищает его от окисления.

Неплавящийся электрод создает электрическую дугу. Для формирования материала шва используется пруток присадочного материала, который сварщики подает в рабочую зону левой рукой. Пруток плавится от тепла, создаваемого дугой, и стекает в сварочную ванну, смешиваясь с расплавленными кромками заготовок.

Температура плавления вольфрама в 3400оС позволяет сваривать любые металлы и их сплавы. В качестве защитного газа применяют углекислый газ, аргон, и гелий, а также их смеси.

Наиболее эффективную защиту осуществляет гелий. Он обходится дорого, поэтому его применяют только для самых ответственных швов и особо активных металлов.

Аргон существенно дешевле, это наиболее массовый защитный газ, применяемый по нержавеющей стали и цветным металлам, и их сплавам.

Низколегированные сплавы варят в защитной атмосфере углекислого газа, он еще дешевле и позволяет получать соединения хорошего качества.

Современное оборудование, используемое при дуговой сварке в аргоне, позволяет с высокой точностью регулировать сварочные режимы. Это помогает достигать цели оптимальных характеристик дуги. Это позволяет получать высококачественные швы на изделиях самых разных толщин и пространственных конфигураций. Особенно важно это в таких отраслях, как:

аэрокосмическая,
пищевое машиностроение,
медицина,
производство вооружений,
атомное и химическое машиностроение.

При сварке заготовок из алюминия на поверхности сварочной ванны постоянно образуется оксидная пленка. Это тугоплавкое соединение мешает нормальной сварке. Чтобы разрушить оксиды, ведут сварку переменным током. Постоянное изменение полярности не дает образоваться пленке.

Используют ассиметричную форму импульса: положительная полуволна разогревает металл, а отрицательная – разрушает оксидную пленку. Особенно важно подавать газ в рабочую зону за несколько секунд до поджига дуги и прекращать подачу после завершения шва с некоторой задержкой, чтобы дать шву остыть в защитной атмосфере.

Аргон, используемый для сварки, должен отвечать жестким требованиям по своим физико-химическим свойствам. Он должен иметь нормированную долю примесей и быть полностью обезвожен.

Необходимо качественно подготовить заготовки к сварке: разделать кромки шва, зачистить и обезжирить сварочную зону.

Аргонодуговая сварка проходит обычно на медных подкладных пластинах, защищающих шов от контакта с воздухом с обратной стороны и не дающих расплаву вытекать вниз

Плавящимся электродом

Кроме широко применяемой технологии TIG используется и способ сварки в аргоновой среде плавящимся электродом. При этом отпадает необходимость вручную подавать в сварочную зону присадочный материал. Для этого используется специальное сварочное оборудование- полуавтоматический аппарат.

Присадочный материал в виде проволоки непрерывно подается специальным механизмом в зону сварки. Проволока с бобины проходит через подающие ролики и далее через рукав в горелку. По тому же рукаву проходит и защитный газ, и электрический кабель. Сварщик не должен следить за синхронностью движения горелки и прутка присадочного материала, а может полностью сосредоточиться на точности выполнения рисунка шва.

Такая технология не требует настолько высокой квалификации и опыта от сварщика, как технология TIG. Производительность работы полуавтоматом также значительно выше, поскольку не нужно делать перерывы для замены присадочного прутка. Проволоки на бобине хватит на самый длинный шов.

Заключение

Вольфрамовые электроды используются в аргонодуговой сварке. Она позволяет быстро и прочно сваривать практически все известные металлы и их сплавы. Для улучшения свойств электродов в них добавляют различные присадки. Кончик стержня необходимо периодически затачивать для сохранения его свойств и обеспечения высокого качества шва.

голоса

Рейтинг статьи

Дуговая сварка вольфрамовым электродом