Редкий металл вольфрам имеет уникальную температуру плавления. Он является абсолютным лидером по тугоплавкости среди металлов, оставаясь твердым при супер высоких температурах. Эти свойства были использованы в производстве комплектующих для сварочных работ. При использовании вольфрамовых электродов на метр выполненного сварочного шва уходит менее грамма расплавленного металла. Вольфрамовые электроды используются в современных сварочных технологиях.

сварка вольфрамовым электродом

WolfRahm — волчьи сливки?

Открытие металла состоялось еще в 18 веке. Именно тогда он получил странное (с точки зрения перевода на русский язык) название. Причиной стало свойство металла, который встречался в сопровождении оловянных руд и мешал выплавке олова. В процессе он переводил олово в белую пену шлаков.

Несмотря на то, что металл известен уже более двух веков, его массовое использование пришлось только на начало 20 столетия. Производителям сварочной техники стало понятно, что вольфрам и сварное дело — понятия неразделимые. Вольфрамовые электроды из чистого металла или с добавками — незаменимы при соединении металлов, требующих особых условий. Со времени начала промышленного использования, словосочетание «вольфрамовый электрод» стало символом прорыва в технологии сварки.

Лидером по запасам и добыче вольфрама является Китай, поэтому не стоит переживать, если на упаковке вольфрамовых электродов в качестве страны происхождения указывается КНР.

Условия применения

Чтобы избежать появления окислов на соединительном шве, сварка вольфрамовыми электродами производится исключительно в защитной среде — газовой. Задача газа — защитить зону сваривания металлов от кислорода и воды. Обязательное условие — газ должен быть инертным, то есть не вступать в химическую реакцию с материалом. Чаще для этих целей используют аргон, чуть реже — гелий. Могут использоваться специальные смеси газов. Причина частого применения аргона — доступность и универсальность.

Отметим, что формирование защитной газовой среды в разных сварочных системах происходит по-разному. Самая распространенная и доступная система предусматривает выброс инертного газа непосредственно из сопла горелки. Такой способ доступен для бытовых сварочных приборов. В промышленных условиях детали могут помещаться в специальные камеры, наполненные газом. Такие швы получаются максимально крепкими и качественными. Подобную технологию применяют в самолетостроении.

вольфрамовый электрод для аргонной сварки

Классификация и маркировка

Деление вольфрамовых электродов на классы имеет простое основание. Маркировка соответствует международному стандарту, поэтому никаких проблем с покупкой возникать не должно. Производителей может быть много, но маркировка остается типовой.
Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки можно разделить на группы по типу тока, на котором можно проводить сварочные работы:

  • переменная. С помощью электродов этой группы сваривают изделия из алюминия, магния, смесей и сплавов с ними. В этой группе находятся электроды из основного металла без примесей;
  • постоянная. Сюда относят вольфрамовые электроды для аргонной сварки с композиционным составом;
  • универсальная — может использоваться обратная полярность.

Иная, более детальная, классификация предусматривает деление на группы в зависимости от состава. Точнее — в зависимости от названия лигатуры в составе. Все они имеют особую маркировку, состоящую из букв и цифр. Начальная буква не меняется («W») и означает металл, из которого в основном состоят сварочные электроды — вольфрам. Следующая буква зависит от той легирующей добавки.

Цифровые показатели в маркировке указывают на процентное содержание лигатуры и длину самого прутка. Предусмотрена простая цветовая маркировка наконечников электродов. Достаточно знать какой именно цвет нужен для конкретных условий аргонодуговой сварки.

вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки

Марки

На рынке реализуются следующие вольфрамовые электроды, где легирующая добавка определена латинской буквой:

  • P — вольфрамовые электроды без примесей — зеленые отметки. Самые первые сварочные прутки из вольфрама на рынке. Состав: 99,5 % чистого металла. Произвели переворот в технологии сварки аргоновой дугой. С их помощью стало возможным варить без прожогов такие сложные материалы, как алюминий, магний, любые металлические смеси и сплавы. Особенность — достаточно долгий розжиг сварочной дуги. Российское обозначение серии — ЭВЧ — чистый;
  • C — с церием — серые. Относятся к универсальному типу вольфрамовых электродов WC20 для аргонодуговой сварки. Содержание добавки — 2 %. Относятся к универсальной группе. Устойчивы, могут использоваться в работе с капризными металлами;
  • Z — с цирконием — белые. Полноценная альтернатива электродам из чистого вольфрама, но с гораздо более высокими показателями быстроты формирования дуги, ее стабильности. Это заслуга небольшой доли циркония — всего 0,8 %. Недостаток — прутки очень требовательны к чистоте сварочной ванны, малейшие погрешности могут привести к эрозии наконечника;
  • L — вольфрамовые электроды с лантаном — черные (1 %), золотые (1,5 %), синие (2 %). Лигатура равномерно распределяется по длине стержня, предотвращая эрозию наконечника при недостатке силы тока. Особенность — возможность быстрого повторного розжига. Российская маркировка — ЭВЛ;
  • Т — с торием — красные (2 % лигатуры). Его наличие позволяет сваривать самые капризные и тонкие металлы, не допуская прожогов. На постоянном токе получается ровный и чистый шов, на переменном токе шов может получиться неровным с непроваренными участками из-за нестабильности дуги. Применение радиоактивной легирующей добавки требует строгого соблюдения норм безопасности — пары и пыль опасны. В нашей стране электроды производят с обозначением — ЭВТ;
  • Y — с иттрием — синие (2 %). Среди перечисленных марок иттриевые электроды — самые устойчивые. Их использование оправдано при сварке конструкций, которые должны выдерживать огромные нагрузки. Отечественное обозначение по ГОСТу — ЭВИ.

марки вольфрамовых электродов

Правила выбора

Выбирают вольфрамовые электроды, ориентируясь на:

  • тип тока;
  • легирующие добавки;
  • диаметр стержня, влияющего на толщину будущего шва.

Вольфрамовые электроды для аргонной сварки нужно подготовить к работе. Сварщику придется предварительно заточить пруток. В этом заключается основной недостаток неплавящихся стержней и отличие от плавящихся. Последние не нуждаются в подготовке и могут использоваться сразу. Форму кончика вольфрамового электрода нужно постоянно проверять в процессе работы. Все дело заключается в потоках электронных частиц, направляющихся к кончику стержня. От интенсивности их движения зависит сила, с которой дуга давит на изделие. А от нее уже зависит равномерность проварки шва, его ровность, толщина и чистота.

Установлены жесткие требования, соблюдение которых позволит получить ровный красивый шов без пропусков и прожогов. Предусматриваются формы:

  • шарика или полусферы — для серий WP и WL;
  • иглы — для всех остальных.

Имеет значение и другой показатель — высота обработки наконечника. Ее определяют с помощью математических вычислений — необходимо умножить размер диаметра прутка на константу — 2,5. При диаметре 6 см понадобится заточить пруток на высоту 15 мм. Заточку осуществляют болгаркой или точильным станком.

Еще один важный показатель, который влияет на качество сварки — угол. Правила выбора угла заточки:

  • низкий уровень тока — 10 или 20 градусов;
  • невысокий уровень тока — не более 30 градусов;
  • высокий — до 120 градусов.

Из опыта — самый эффективный размер — от 20 до 90 градусов. Если он менее 20 градусов — вольфрамовый электрод быстро износится и придется приобретать новый. Если угол превышает показатели в 90 градусов, появляется риск нестабильной работы дуги.

Не имеет значения состав электрода, его легирующие добавки для выбора угла заточки. Важен только уровень подаваемого тока. Неправильно выбранный угол тут же приведет к видимым проблемам: неровный или шов с непроваренными участками, быстрое изнашивание расходника.

заточка вольфрамовых электродов

Советы

Наилучшим вариантом для вольфрамовых электродов аргонодуговой сварки является работа на постоянном токе прямой полярности. Особое внимание необходимо уделить заточке кончика прутка. Рекомендуется уделить внимание другим моментам:

  • В процессе заточки не стоит усердствовать. Материал может перегреться и стать хрупким. Дальнейшее его использование будет вряд ли возможно, он просто раскрошится;
  • Важно следить за качеством подаваемого газа. Объемная доля качественного аргона достигает 99,9 %. Если его качество низкое, это сразу станет заметно по потемневшему шву. Необходимо будет провести регулировку с помощью оборудования на баллоне;
  • Важно наладить оптимальную силу тока, чтобы избежать эрозии наконечника прутка. Затупление или образование большой капли приведет к недолговечности электрода, пропуску участков расплавления, сквозным прожогам материала;
  • Для получения качественного шва сварку проводят справа налево. Горелка удерживается в правой руке, а присадочная проволока — в левой.

В ряде случаев может применяться переменный ток. Сварка аргоном на переменном токе не столь требовательна к форме кончика прутка. Здесь важно просто подготовить электрод к сварке, придав кончику полукруглую форму. А вот к поверхностям, которые потребуется сварить, сварка на переменном токе очень чувствительна. Особенно это касается алюминия. Основное условие получения ровных сварных швов без непроваренных участков — очистка и тщательное удаление жировых следов с поверхности.

Используемая литература и источники:

  • ГОСТ 23949-80 Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия
  • Cary, Howard B. & Helzer, Scott C. (2005), Modern welding technology, Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education
  • Watkins, Arthur D. & Mizia, Ronald E, Optimizing long-term stainless steel closure weld integrity in DOE standard spent nuclear canisters, ASM International