Вольфрамовый электрод для аргонной сварки

Вольфрам, как материал — самый прочный и тугоплавкий из известных металлов. Температура плавления чистого вольфрама 3422°С, а его прочность составляет около 500кг/м2. Эти качества затрудняют его обработку и усложняют процесс изготовления деталей из вольфрама, зато в твердых и тяжелых сплавах, он является основным компонентом.

TIG сварка

Сварка твердосплавных материалов производится TIG (Tungsten Inert Gas) сваркой, то есть сваркой неплавящимся электродом, в качестве которого может использоваться вольфрамовый электрод, в среде защитных (инертных) газов. Иногда этот режим сварки в немецкоязычной литературе обозначается WIG (Wolfram Inert Gas).

Поскольку соединение твердосплавных материалов происходит при высоких температурах, то влияние воздушной среды на область сварки будет крайне нежелательным. Оксидирование шва делает его структуру пористой, могут возникать микротрещины. Использование инертного газ, это может быть аргон, гелий является обязательным условием и залогом получения добротного сварочного соединение.

Вольфрамовые электроды для аргонной и аргонодуговой сварки

Вольфрамовые электроды – это неплавящиеся электроды с большим сроком эксплуатации. Для них характерна хорошая сопротивляемость высоким температурам, хорошая электропроводимость. Последний показатель важен для поддержания стабильной дуги. Иногда, для улучшения этой характеристики вольфрамовые электроды изготовляют с примесями оксида циркония, либо оксида церия. Такие электроды не являются радиоактивными. Электроды с содержанием тория требуют осторожности в обращении, поскольку торий радиоактивный элемент. Работа с такими электродами выполняется в респираторе.

Особенность сварки неплавящимся электродом заключается в том, что состав электрода не участвует в образовании шва, как при прочих видах электродуговой сварки. Его основная задача транспортировать электрический ток к месту соединения деталей и сформировать там направленную дугу. Если не используется присадочная проволока, то формирование шва происходит за счет металла кромок изделий. Поэтому важно кромки предварительно зачистить и обезжирить.

При правильном подборе тока и режима сварки, оплавление вольфрамового электрода можно минимизировать. Его расход не должен превышать 2см за час горения дуги. Инертный газ защищает не только область сварочного шва, но и сам электрод, который при высоких температурах начинает окисляться в воздушной среде.

Маркировка вольфрамовых электродов

Общепринятый способ различия вольфрамовых электродов – есть окраска обратного конца электрода в определенный цвет. На фасовочной упаковке марка электродов обозначается двумя буквами, вторая из них определяет легирующий элемент в составе электрода. Цифра означает десятые доли процентов содержания этого элемента.

Маркировка вольфрамовых электродов

  • WP – Wolfram Pure (green). Отличаются стабильной дугой. Предназначены для сварки алюминия магния. Работы выполняются на переменном токе.
  • WL20 – Wolfram Lantan 2% (blue). Содержат оксид лантана, который уменьшает износ электрода. Обеспечивают хороший поджег дуги и поддерживают ее стабильность. Электроды предназначены как на переменном, так и на постоянном токе. Пригодны для сварки изделий из любого металла.
  • WL15 – Wolfram Lantan 1.5% (gold). Содержит оксид лантана 1.5% и обладает аналогичными характеристиками.
  • WT20 – Wolfram Thorium 2% (red). Содержание тория также увеличивает ресурс электрода, и повышает стабильность дуги. Содержание тория может варьировать от 1% до 4%. Окраска электродов соответственно другая. Этот компонент радиоактивен. Пыль и его испарения вредны для здоровья, необходимо работать в респираторе. Эти электроды зарекомендовали себя при работе на постоянном токе и сварке таких деталей, которые содержат молибден, ниобий, титан.
  • WC20 – Wolfram Cerium 2% (grey). Содержат оксид церия. Отличаются хорошей электронной эмиссией. Обеспечивают хороший поджег дуги и поддерживают ее стабильность. Пригодны для сварки изделий из любого металла. Предназначены для работ на переменном и постоянном токе.
  • WY20 – Wolfram Yttrium 2% (dark blue). Содержат оксид иттрия, как правило, не более 3%. Эти электроды используются при сварке особо ответственных конструкций, поэтому работы проводят на постоянном токе.
  • WZ8 – Wolfram Zirconium 0,8% (white). Содержат оксид циркония. Предназначены электроды для сварки конструкций из алюминия, магния, никеля. Эти металлы предполагают работы на переменном токе, для возможности разрушения оксидной пленки в сварочной ванне. Электроды обеспечивают хорошую стабильность дуги.

Техника сварки вольфрамовыми электродами

Непосредственно перед началом сварки все поверхности свариваемых деталей должны быть очищены до стального блеска, иногда для надежности поверхности зачищают углошлифовальной машиной. Затем кромки деталей обрабатывают растворителем или ацетоном.

Чтоб конструкция не изменила своей конфигурации ее предварительно скрепляют струбцинами и прихватывают через определенные промежутки. Сварка производится в среде защитных газов, рекомендуется дополнительный поддув газа под свариваемые изделия, чтоб защитить шов с обратной стороны от контакта с воздухом.

Оптимальный угол электрода, под которым производится сварка 90°, но поскольку это затрудняет визуальный контроль за формированием шва, электрод наклоняют на 20 – 30 градусов от вертикальной оси. Ось электрода образует тупой угол с направлением в котором будет производиться сварка.

Для ручной дуговой сварки плавящимися электродами этот угол острый. При сварке на токе прямой полярности, электроны движутся от электрода к детали, при этом деталь нагревается больше. При сварке на токе обратной полярности, электроды движутся от металла к электроду, электрод нагревается сильнее нежели металл.

При необходимости электрод затачивают. Конец электрода будет чистым и острым, а значит будет обеспечена стабильная и направленная дуга. Важно помнить, что при заточке электродов их нельзя перегревать.

Сварка вольфрамовым электродом

Электрод фиксируют в горелке, через которую будет подаваться защитный газ. Его конец должен выступать не более чем на 2см. Это необходимо для того, чтоб горелка была как можно ближе к области шва.

В многофункциональных аппаратах есть функция поджога дуги, когда на начальном этапе сила тока резко увеличивается, а затем падает до номинальной. Это очень удобно поскольку поджог дуги происходит до момента касания металла электродом, следовательно, к концу электрода не прилипают частички металла.

С практикой сварщик, что называется, набивает руку. Поступательные движения рукой должны быть легкими и плавными с одинаковой скоростью.

Прекращать процесс сварки необходимо не посредством отрыва электрода от детали, а плавным уменьшением силы тока до нулевого значения. Защитный газ при этом продолжает поступать в область шва до полного его остывания.

В случае если сварочный аппарат не оснащен функцией поджога дуги, ее поджигают на графитовом бруске, затем перемещают в зону шва. Для уменьшения нагрева деталей их кладут на медные пластины. Хранить вольфрамовые электроды необходимо в теплом, сухом месте, подальше от активных жидкостей.