Неплавящиеся электроды для аргонодуговой сварки

Обновлено: 13.05.2024

В этой статье мы расскажем, как правильно выбрать вольфрамовый электрод для аргонодуговой сварки, какие разновидности вольфрама бывают, их отличительные свойства, и как состав влияет на качество сварного шва.

Но в самом начале мы хотим обратить ваше внимание, что в ассортименте фирменной продукции ПТК появились вольфрамовые электроды марок WL-15, WL-20, WС-20, WY-20 и WZ-8.

Наши вольфрамовые электроды прошли рентгеноспектральный микроанализ элементного состава в Национальном Исследовательском Центре «Курчатовский институт». Это платное исследование мы провели по собственной инициативе, чтобы продемонстрировать дилерам и потребителям высшее качество нашей продукции.

Анализ проводился на растровом электронном микроскопе «Tescan Vega II», который позволяет получать СЭМ-изображения и проводить анализ элементного состава в реальном времени, что необходимо для контроля качества продукции и материалов.

Ознакомиться с протоколами исследований и результатами элементного состава вольфрамовых электродов производства ПТК вы можете в отчетных документах.

Что такое вольфрамовый электрод и где он применяется?

Вольфрамовый электрод — это пруток круглого сечения из чистого вольфрама или из вольфрама с добавлением присадок (легирующих добавок). Вольфрам используется при аргонодуговой сварке TIG неплавящимся электродом.

Если у вас возник вопрос, почему «неплавящимся», то ответ очень прост. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди чистых металлов (3422°C). Поэтому аргонодуговая сварка производится на прямой полярности, потому что температура катодного пятна (-) достигает 3000 °C, а температура анодного пятна (+) достигает 4000°C. Из-за этого электрод не расходуется во время сварки, а выгорает.

Электроды могут иметь чистую поверхность или шлифованную. Отличительная особенность чистых электродов заключается в том, что они химически очищены, т.е. происходит травление заготовок с целью удаления окислов и загрязнений с поверхности.

Это наиболее трудоемкая и затратная процедура, поэтому применяется значительно реже в промышленном производстве. Шлифованная поверхность электродов говорит о том, что электроды могли быть обработаны ковкой, протяжкой или бесцентровым шлифованием. Последний метод наиболее популярный, в результате такого изготовления улучшается теплопроводность электродов.

Вольфрамовые электроды используются исключительно в TIG сварке, из-за недопущения окислов на поверхности соединительного шва. Сварка происходит в среде защитного газа, который ограждает зону сварки от воздействия кислорода.

При этом типе сварке используется химически инертный газ (благородный газ). К таким газам относится гелий, аргон и специальные сварочные смеси. Отличительная особенность данных газов в том, что у них очень низкая химическая реактивность, иными словами — не взаимодействуют с металлом сварного шва. Ещё эти газы не обладают цветом и запахом.

Буквенно-цифровая маркировка вольфрамовых электродов

В России могут использоваться и применяться 2 типа маркировки вольфрамовых электродов – это классификация по ГОСТ, ТУ и международная классификация по ISO 6848. Кратко рассмотрим эти виды маркировок.

Маркировка отечественных электродов по ГОСТ и ТУ

Продукция, которая произведена в России и соответствует установленным ГОСТ и ТУ, в своем наименовании содержит буквы «Э» и «В», они идут первые в названии и обозначают «электрод вольфрамовый». Далее, в названии идет обозначение химического состава присадок и их массовая доля.

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

Международная маркировка по стандартам ISO 6848

Большая часть вольфрамовых сплавов была стандартизирована Международной организацией по стандартизации в стандарте ISO 6848. Ниже в таблице приведены буквенно-числовые обозначения и процентный состав легирующих добавок.

Что такое легирующие добавки и редкоземельные металлы?

Мы рассмотрели буквенно-цифровые обозначения вольфрамовых электродов, теперь самое время рассказать о редкоземельных металлах (элементах), которые входят в состав электродов, а точнее в легирующие добавки (присадки).

Редкоземельные металлы — это группа из 17 элементов, которая включает в себя скандий, иттрий, лантан и лантаноиды. Все эти металлы серебристо-белого цвета, схожи по химическим и физическим свойствам, образуют тугоплавкие, практически не растворимые в воде оксиды.

Название «редкоземельные» эти металлы получили из-за того, что редко встречаются в земной коре, также эти металлы сложны в добыче и промышленном производстве.

В сварочных вольфрамовых электродах чаще всего используются присадки с лантаном, церием, иттрием, цирконием и торием.

Свойства присадочных металлов и их влияние на качество сварного шва

Вольфрамовый электрод WP (зеленый)

Чистые вольфрамовые электроды классифицируется как WP и имеют зеленый цветовой код. Содержание вольфрама в них не менее 99,5%.

Особенности: Электроды с маркировкой WP обеспечивают высокую стабильность горения дуги, но обладают плохой термостойкостью и электронной эмиссией. Из-за такой ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец электрода необходимо затачивать в виде округлой формы (шарика).
Тип тока: Предназначены для сварки на синусоидальном токе (AC) в среде аргона или гелия.
Металл: Этот тип электродов предназначен для сварки алюминия магния, никеля и их сплавов.

В связи с тем, что электроды WP использовались на трансформаторной технике, а сейчас большинство сварочного оборудования инверторное, необходимость в таких электродах значительно снизилась, поэтому этих электродов нет в ассортименте ПТК.

Вольфрамовые электроды WL-10 (черный), WL-15 (золотой) и WL-20 (голубой)

WL-10 — это электрод с содержанием оксида лантана (La₂O₃), черный цветовой код. Массовая доля оксида лантана достигает до 1%.

WL-15 — это электрод с содержанием оксида лантана (La₂O₃), золотой цветовой код. Массовая доля оксида лантана варьируется от 1,4 до 1,6%.

WL-20 — это электрод с содержанием оксида лантана (La₂O₃), массовая доля которого достигает до 2,2%. Цветовой код электрода — голубой.

Особенности: Это универсальные электроды, которые выдерживают высокие токовые нагрузки, улучшают стабильность горения дуги и легкость запуска при одновременном снижении выгорания. Лантановые электроды меньше загрязняют вольфрамом шов, что особенно важно при финишных работах. Ещё они длительное время сохраняют заточку рабочего конца.
Тип тока: Электроды можно использовать при сварке на постоянном и переменном токе (AC/DC).
Металл: Применяется для сварки углеродистых и легированных сталей, алюминия, титана, никеля, меди и магниевых сплавов.

В ассортименте фирменной продукции ПТК есть вольфрамовые электроды WL-15 диаметром от 1,6 до 4,0 мм и WL-20 диаметром от 1,0 до 4,0 мм.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки

Аргонная сварка – это современная сварка с применением неплавящегося электрода из вольфрама, в среде инертного газа. Такая сварка ограждает металл от взаимодействия с кислородной средой, вызывающей его окисление и азотирование. В виде защиты чаще всего при работе применяется инертный газ аргон, но возможно использование азота, гелия и различных газовых смесей. В TIG сварке, Ar (аргон) имеет повсеместное применение, а вот He (гелий) используют в редких случаях, для решения определённых производственных задач.

Постоянное применение в данной сварке имеют газовые составляющие. И действительно, аргон не образует с атмосферой взрывоопасной смеси. Он немного тяжелее чем воздух и более практичен при сварке, чем гелий. Но сама дуга при применении гелия имеет в 1,5–2 раза больше энергии, чем при использовании того же аргона. Повсеместное применение при проведении сварочных работ имеет смесь с такими составляющими: 35–40% чистого аргона плюс 60–65% чистого гелия. Аргон полностью стабилизирует дугу, а гелий качественно сплавляет металл.

У аргонодуговой сварки всего два международных названия. TIG – сварка неплавящимися специальными электродами из вольфрама в среде инертного газа. MIG/MAG – сварка самой электродной проволокой непосредственно в среде инертного аргона или даже
углекислого газа.

Маркировка вольфрамовых электродов

В аргонодуговой сварке используют вольфрамовые электроды. Использование вольфрама в этом случае оправдано, так как он тугоплавкий – способен выдерживать высокие температуры не плавясь.

В настоящий период времени наша промышленность выпускает электроды длиной 175 мм и такими диаметрами: 1 мм; 1,6 мм; 2 мм; 2,4 мм; 3,2 мм; 4 мм. Разница между размерами обусловлена необходимостью работы при определённых диапазонах сварочных токов:

1 мм – до 50 А;
1,6 мм – до 100 А;
2 / 2,4 мм – до 200 А;
3,2 мм – до 300 А;
4 мм – свыше 300 А.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки производятся из чистого вольфрама, а также тарированного и лантанированного, что способствуют повышению качества и стабильности сварочной дуги. Марка электродов квалифицируется от процентного содержания примесей и добавок. В настоящее время существует всего три категории вольфрамовых сварочных электродов:

постоянного тока (WY, WT);
переменного тока (WZ, WP);
универсальные (WL, WC).

Расход количества электродов при использовании аргонной сварки зависит от типа самой сварки, диаметра применяемого прутка, вида тока и ещё ряда дополнительных показателей.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки имеют следующую маркировку, обозначенную цветовыми кодами:
WP (зелёный): электроды состоят из чистого вольфрама, используются для сварки таких металлов, как магний, алюминий и их разнообразных сплавов. Ток переменный, на постоянном не применяются, так как заточить их гораздо сложнее, чем другие.
WZ (белый): состав этих электродов включает оксид циркония. Дуга при сварке имеет высокую стабильность. Применяются при сварке бронзы, алюминия, никеля, а так же их сплавов.
WT (красный): в качестве добавки к основным химическим элементам используется оксид тория. Эта марка электродов имеет широкое применение, но необходимо помнить, что торий является низкорадиоактивным металлом. При использовании аргонной сварки необходимо соблюдать дополнительные требования безопасности. Помещение должно быть оснащено системой вентиляции. Данные электроды необходимы при сварке деталей из нержавеющей стали, тантала, молибдена.
WY (тёмно-синий): применяются в особых случаях для сварки ответственных, сложных соединений в конструкциях как из углеродистых сталей, так и из низколегированных. Необходим также при сварке нержавеющих сталей и титана.
WL (золотистый): эти электроды универсального действия. Ими осуществляется сварка самых разных составов сталей и сплавов. Неоходимы для переменного и постоянного тока.
WC (серый): также универсальный электрод для аргонной сварки как на переменном, так и на постоянном видах электрического тока. В качестве добавки служит оксид церия.

Заточка вольфрамовых электродов

Перед сваркой на постоянном токе вольфрамовые электроды необходимо заточить. Угол и направление заточки важно скорректировать так, чтобы кончик электрода стал очень острым. Это необходимо для того, чтобы сварочная дуга была полностью сфокусирована на малом диаметре сварочной ванны.
Сварочная ванна – это объём полностью расплавленного металла, образовавшегося при сварке плавлением при высоких температурах. Образование такой сварочной ванны – главный этап получения неразъёмных соединений при сварке плавлением, так как от формы и размеров ванны зависят геометрические размеры швов. Если электрод не будет заточен, то размер дуги будет слишком большим в диаметре и тепловложение окажется недостаточным.
Для сварки металлов на переменном токе электрод тоже нужно заточить. Но в этом случае кончик электрода должен быть немного притуплен. При сварке на переменном токе вольфрамовый электрод сильнее греется и немного подплавляется, что и требуется для получения более рассеянной дуги. Чтобы электрод держал форму, нужно правильно подбирать диаметр электрода в зависимости от диаметра сварочных швов.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (tig)

При сварке неплавящимся электродом обязательно используют сварочный осциллятор. Так как из-за тугоплавкости вольфрама, плавление которого происходит при температуре около 5000 °C, сам электрод практически не сгорает. В связи с этим образование газов, ведущих к ионизации и зажиганию дуги не происходит. Кроме осциллятора, для образования сварочного шва применяют присадочный материал.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом

Электродом в данном случае является стержень из металла. Он покрыт слоем рутила. Сварочная дуга зажигается из-за паров расплавленного металла, которые в аргоне дают ионизацию. Осциллятор в данном случае не применяется.

Цены на электроды этих категорий зависят не только от страны-производителя, но и от ценовой политики предприятий их выпускающих. В настоящее время вольфрамовые электроды имеют такую стоимость:

электроды марки WP – от 3657 руб/кг;
электроды марки WZ – от 5000 руб/кг;
электроды марки WT – от 5000 руб/кг;
электроды марки WY – от 5000 руб/кг;
электроды марки WL – от 5000 руб/кг;
электроды марки WC – от 4730 руб/кг.

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.

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.

Аргонодуговая сварка. Технология и оборудование

Без такой операции, как сварка сегодня не обходится ни одна стройка, ни одно производство, где необходимо соединить металлические детали. Этот вид соединения считается одним из быстрых и довольно качественных. Существует несколько видов сварки, но в этой статье, речь пойдет именно об аргонодуговой. Чем она примечательна, ее плюсы и минусы, все это будет рассмотрено ниже.

Технология

Аргонодуговая сварка ― это по сути та же ― электродуговая, но в ней используется инертный газ ― аргон, который подается в место горения электрической дуги. Международных обозначений аргонодуговая сварка имеет аж целых два- это TIG (сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде газа — аргона) и MIG/MAG (сварка электродной проволокой в среде аргона или углекислого газа).

Таким образом, создается газовая среда, в которой происходит плавление металла. Благодаря тому, что аргон не вступает во взаимодействие с металлом, он не меняет его химический состав и это большой плюс. То, что этот газ тяжелее на 1/3 воздуха, способствует вытеснению последнего из среды дуги, и изоляции расплавленного металла от воздействия атмосферы.

Это защищает сварочный шов от образования оксидной пленки и в целом улучшает качество соединения металла. Бывают случаи, когда к аргону добавляют кислород в количестве 4%. Это обусловлено тем, что при сгорании кромок металла, внутри газовой среды, аргон полностью не защищает шов от разного рода загрязнений и влаги. А кислород сжигает эти вредные примеси, исключая образование пористости шва. Но это делают в основном там, где необходимо очень высокое качество сварочного соединения. Обычно достаточно одного аргона.

Принцип работы

Оборудование для аргонной сварки состоит из: сварочного аппарата ― в который входит инверторный преобразователь для образования электродуги, осциллятор, горелка, баллон с аргоном, газовые шланги и сварочные кабеля.

Аргонодуговая сварка (tig) неплавящимся электродом

Перед началом работы включается аппарат и подается аргон. Для образования электродуги, сварщик приближает вольфрамовый (при сварке неплавящим электродом) электрод на небольшое расстояние к детали. На этом этапе есть один важный нюанс. Дуга не сможет образоваться при прямом соединении электрода с деталью, как при электросварке. Это из-за того, что для создания в среде аргона дуги, необходима высокая ионизация. А так как вольфрамовый электрод тугоплавкий (температура плавления около 5000 °C) и практически не сгорает, отсутствует образование газов, способствующих ионизации и зажиганию дуги. Потому в таких случаях используется ― осциллятор.
Осциллятор ― это устройство, обычно установленное в сварочном аппарате для аргонодуговой сварки, которое зажигает электродугу в случае с неплавящим электродом. Происходит это следующим образом: поднося горелку с вольфрамовым электродом на небольшое расстояние к детали, осциллятор подает на электрод высоковольтный импульс высокой частоты, который электрически пробивает расстояние к детали образуя ионизацию в газовой среде. Благодаря этому происходит зажигание дуги и дальнейшее ее горение.

При использовании постоянного тока сварки, применяется подключение прямой полярности. То есть на корпус изделия подается «плюс», а на электрод «минус». Делается так потому, что при таком подключении, на детали, то есть «плюсе», выделяется до 70% тепла, а на электроде ― «минусе» всего 30%. Вследствие этого, металл детали плавится, а электрод меньше подвержен сгоранию. Исключением является сварка алюминия. В этом случае лучшие результаты получаются при сварке переменным током, так как при этом разрушается образование оксидной пленки. Что касается осциллятора, то при использовании переменного тока, после зажигания дуги, он переходит в режим стабилизации, подавая импульсы пробоя каждый раз, когда меняется полярность. Это обеспечивает стабильное горение электродуги.

Ввиду того, что вольфрамовый электрод не плавится, для образования шва в место горения дуги добавляется присадочный материал, который сварщик держит левой рукой, и при надобности подает.

В соединяемых деталях под действием температуры образуется ванночка с расплавленным металлом. Так как горелка имеет вход для подключения газового шланга, аргон по специальной полости проходит к газовому соплу и вырывается наружу между ним и вольфрамовым электродом. Таким образом, как бы «окутывая» электрод и варочную ванночку.

Помимо полости для газа, еще горелка имеет впускной и выпускной патрубки для подачи холодной жидкости и отвода нагретой. Это необходимо для охлаждения сопла горелки ввиду сильного перегрева.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом

В этом случае, роль электрода выполняет стержень из металла, с нанесением рутила. При прямом касании электродом детали, происходит короткое замыкание (как при обычной электродуговой сварке), вследствие чего образуются пары расплавленного металла, которые и дают ионизацию в газовой среде аргона. Дуга зажигается благодаря этим парам, поэтому применение осциллятора в этом случае нет необходимости. Присадочная проволока подается вручную или специальным автоматизированным механизмом, в виде барабана с проволокой, роликов и электродвигателя с редуктором. Обычно такой вид оборудования находиться на специализированном сварочном посту.

Область применения

Аргонодуговая сварка (tig и mig/mag) с успехом применяется при соединении цветных металлов, легированных сталей и алюминия. Также она хороша при сварке алюминиевых и титановых сплавов. Например, легкосплавных дисков и других узлов автомобиля. При малой толщине свариваемых поверхностей, сварка аргоном может проводиться без дополнительных присадок.

Аргонная сварка плавящим электродом, применяется при соединении нержавеющей стали и алюминия.

Плюсы аргонодуговой сварки

Основными достоинствами аргонодуговой сварки являются:

1) высокое качество получаемого шва;

2) равномерное проплавление глубины металла;

3) незаменима при сваривании изделий из тонкого листового алюминия;

4) широкая сфера применения, начиная от автомастерских и заканчивая авиастроением;

5) не требует частой замены электрода, что не образует дефектов при остановке и возобновлении работы.

Недостатки аргонной сварки

1) при ручной сварке ― низкая производительность;

2) для качественной сварки, необходима высокая квалификация и достаточная практика;

3) автоматический вариант ― не всегда удобен, так как применяется для однопрофильных длинных швов. При сваривании коротких и разной ориентации соединений ― не практична;

Из рассмотренного выше понятно, что такой вид сварки намного эффективнее и универсальнее обычной электродуговой. Понятно, что для домашних целей это может быть дорогое удовольствие, но применяя эту технологию в бизнесе, оборудование с лихвой себя окупит за минимальный срок.

Виды неплавящихся электродов для сварки в среде аргона

Аргон – это абсолютно инертный газ, не вступающий во взаимодействия даже при высоких температурах. Отсутствие способности реагировать с любыми веществами нашло применение в сварочном деле.

Термическое соединение металлов в атмосфере аргона исключает образование оксидов, их внедрение в структуру шва, увеличивает сродство атомов из свариваемых деталей. Для аргонодуговой сварки зачастую применяют неплавящиеся электроды.

Плюсы процесса

Аргонодуговой метод сварки с неплавящимися электродами незаменим при работе со многими сплавами вследствие очевидных преимуществ. Аргоновое окружение рабочей зоны гарантирует образование качественного шва без включения инородных примесей.

Оборудование позволяет поддерживать сварочную дугу в аргоне при маленькой силе тока, всего в несколько ампер, и очень больших значениях силы тока, до нескольких сотен ампер.

Функции неплавящегося электрода сводятся к созданию электрического разряда. Присадка используется отдельно, что упрощает управление процессом. Рабочая ванна и дуга хорошо просматриваются.

Отсутствие необходимости во флюсе при аргонодуговой сварке уменьшает или исключает образование дыма. Не происходит разбрызгивания, поэтому шов получается ровный и красивый.

Ручная и автоматизированная работа

Для достижения положительного результата следует ответственно выбирать электроды для аргонодуговой сварки. Применяют стандартные электроды, как претерпевающие плавление, так и остающиеся в твердом состоянии. Неплавящиеся изделия делают из вольфрама – металла, известного своей тугоплавкостью.

Вольфрамовый неплавящийся стержень под действием импульса инициирует розжиг дуги, обеспечивает ее стабильность. Стимулирует розжиг высокочастотный высоковольтный импульс от осциллятора.

В результате инертная среда ионизируется, и после включения сварочного тока дуга возгорается. При аргонодуговой сварке переменным током, осциллятор после розжига выполняет функцию стабилизатора. В момент изменений полярности он подает импульсы для поддержания стабильной дуги.

В образовании шва неплавящийся электрод не принимает участия. При необходимости для этого используют присадочные проволоки.

Существует следующие основные виды сварки в среде аргона:

технология, приводящаяся полностью вручную (обозначается аббревиатурой TIG);
процесс с автоматической подачей расходного материала (сокращенно называется MIG, на немецком языке WIG).

Отечественные производители для обозначения электродной продукции используют ГОСТ. В международной практике применяются английский сокращения.

Добавки к вольфраму

Буквосочетанием ЭВЧ маркируют неплавящиеся электроды из чистого вольфрама. Их международное обозначение – WP. Они отмечены полосками зеленого цвета. WP продукция абсолютно безвредна в применении, но плохо инициирует розжиг и переносит токи большой силы; имеет небольшой срок эксплуатации.

Электродами из чистого вольфрама выполняют соединения встык при одном или нескольких проходах. С помощью аргонодуговой сварки на переменном токе варят алюминий, сплавы никеля, бронзы, магния.

Вольфрамовые стержни с добавкой оксида лантана, применяющиеся при аргонодуговой сварке, имеют отечественное обозначение – ЭВЛ, международное – WL.

Массовая доля оксида лантана варьируется в интервале от 1,1 % до 1,4 %. Для удобства визуального определения на них имеется цветная полоска. Самые популярные неплавящиеся электроды имеют следующую цветовую маркировку: с содержанием добавки 1,5 % — золотистое окончание; 2 % — обычный синий цвет.

Вся серия неплавящихся электродов WL безвредна для сварщика, удовлетворительно разжигает дугу, хорошо выдерживает любую силу тока, длительно эксплуатируется.

Неплавящиеся электроды с оксидами иттрия маркируют аббревиатурой ЭВИ или WY. Они имеют темно-синий наконечник. Допустимая концентрация оксида иттрия укладывается в диапазон от 1,5 % до 3,5 %. Электроды хорошо выдерживают все значения силы тока, рекомендуются для изготовления особенно важных изделий.

Неплавящиеся электроды с добавкой оксида тория обозначена как ЭВТ или WT. Содержание добавки может изменяться в промежутке от 1 % до 3 %. Электроды отмечены такими цветными полосами: при концентрации оксида 1 % — желтая окраска; 2 % — красная; 3 % — фиолетовая; 4 % — оранжевая.

Серия WT требует особых условий для обеспечения безопасности, хорошо разжигает дугу при аргонодуговой сварке, переносит все значения силы тока; пригодна для долгого пользования.

Электроды с оксидом церия в количестве 2 % обозначаются WС, имеют серую полоску. Продукция универсальна, предназначена для аргонодуговой сварки постоянным током прямой полярности любой силы.

Режимы работы

Для каждого вида неплавящегося электрода рекомендуют определенные режимы аргонодуговой сварки. При постоянном токе (процесс обозначается TIG-DC) применяют продукцию WY и WT.

Для работы с переменным током (аргонодуговая сварка TIG-AC) выбирают изделия WP. Универсальной возможностью использования характеризуются стержни с маркировкой WL.

Ручная аргонодуговая сварка может проводиться неплавящимся электродом при двух вариантах полярности тока. Процесс при обратной полярности имеет отличительные характеристики.

Тепловая энергия интенсивно (более 50 %) поступает в электрод и в значительно меньшей мере в свариваемые детали. Поэтому рекомендуется применять неплавящийся стержень большего диаметра, «с запасом». Это предотвратит перегрев и преждевременное разрушение вольфрама.

При обратной полярности зона расплавления металла распространяется в большей мере в ширину, меньшей – в глубину. Качество сплавления деталей при этом улучшается за счет катодной очистки. Под действием потока положительно заряженных частиц оксиды, нитриды на поверхности деталей разрушаются.

При схеме подключения с прямой полярностью большое количество тепловой энергии подается в изделие, меньшее – на неплавящийся электрод. Например, при силе тока 600 А доля тепловой энергии, передаваемой изделию, составляет 40-85 %; потери на нагревание стержня равны 4-5 %, а рассеивание энергии в пространство от дуги достигает 7-30 %.

Расплавленная рабочая зона получается не очень широкой, но глубокой. При прямой полярности аргонодуговым методом сваривают все стальные сплавы, изделия из титана, многих других сплавов, кроме алюминиевой продукции.

Алюминиевые и магниевые сплавы обычно варят при переменном токе, что способствует разрушению оксидной пленки на поверхности. Загрязнения разрушаются в момент, когда неплавящийся электрод является катодом.

Важность заточки

Для обеспечения успеха перед сваркой электроды, используемые для аргонной сварки, нужно заточить. Угол может принимать значения от 20 ° до 90 °.

При работе с постоянным током угол стержня должен быть острым. Тогда дуга будет сконцентрирована на сварочной ванне, имеющей небольшую площадь.

Если заточку выполнить неправильно, диаметр стержня будет большим, соответственно излишним станет размер дуги. В результате уменьшится вложение тепловой энергии в требуемую зону расплава.

Перед работой с переменным током электродный стержень также следует затачивать. Окончание должно получиться притупленным.

Исходный диаметр электродов варьируется от 0,5 мм до 10 мм. Длина самых востребованных неплавящихся изделий для аргонодуговой сварки равна 175 мм. Выпускают также электроды со следующими значениями длины: 50 мм, 75 мм, 150 мм. Ассортимент позволяет легко найти требуемое изделие.

Возможности

Аргонодуговая сварка неплавящимися стержнями позволяет делать стыковые, угловые, нахлесточные швы любого пространственного положения. Кромки под соединения выполняются в виде различных форм, в зависимости от толщины деталей, возможности работы с одной или двух сторон. При сваривании стали толщиной до 4 мм и алюминия до 6 мм подготовительные скосы на концах деталей можно не делать.

Если шов должен быть вертикальным, то детали толщиной до 5 мм варят сверху вниз, а более толстые наоборот – снизу вверх. При этом делать сварку следует с двух сторон. Так можно соединять алюминиевые детали толщиной до 16 мм.

Строго горизонтальные и потолочные швы варить несколько сложнее. Расплав может попадать за пределы ванны. Если в таких соединениях есть острая необходимость, то делают разделку кромок за несколько проходов.

При аргонодуговой сварке в корневых зонах шва, чтобы исключить попадание воздуха с обратной стороны, применяют специальные подкладки, подушки. Если варят трубы в закрытом объеме, то газом наполняют полость.

Вылет неплавящегося электрода при обычной сварке не должен быть больше 3-5 мм. Если шов угловой или стыковой с глубокой кромкой вылет составляет 5-7 мм.

Длину дуги поддерживают в пределах от 1,5 мм до 3 мм. Поток газа запускают за 15-20 с до розжига дуги, и прекращают по истечении 5-10 с после завершения сварки.

Важный момент – необходимость проводить контроль состава воздуха в помещении для аргоновой сварки. Концентрация кислорода не должна быть меньше 19 %.

Инертный газ может накапливаться в атмосфере, концентрироваться внизу, вызывать кислородное голодание у сварщика. Поэтому рабочее место нужно хорошо проветривать, состав воздуха контролировать.

Технологии и оборудование для TIG сварки

TIG сварка – это процесс сплавления металлов в атмосфере инертного газа с помощью неплавящегося электрода (вольфрамового). Аббревиатура TIG означает вольфрам плюс инертный газ. В России известна под названием аргоновая сварка, хотя используется еще гелий или их смеси.

Оборудование

Сварочное оборудование TIG состоит из нескольких частей:

источника питания постоянного или переменного тока;
сварочной горелки с неплавящимся электродом;
баллонов с инертным газом с редукторами;
шлангов для его подачи к области сварки.

Электрод изготавливается из чистого вольфрама или его сплавов, имеет температуру плавления 3380 ⁰C. Это позволяет сваривать любые изделия из металла.

Он практически не плавится, периодически его конец требует заточки, что необходимо для получения качественного, тонкого шва. Представляет собой стержень с заточенным одним концом.

Электрод вставляется в цангу и закрепляется в горелке. Нерабочая часть вольфрамового стержня закрывается специальным колпаком, чтобы предотвратить его замыкание на массу во время производства работ.

Сварочная горелка TIG имеет кнопку подачи газа и напряжения. Головка заканчивается керамическим соплом, через который выглядывает заостренный кончик вольфрамового электрода. К ручке подсоединен газовый шланг.

Газ при нажатии кнопки выходит через сопло, предотвращая поступление воздуха окружающей атмосферы. Благодаря этому в сварочной ванне при TIG сварке отсутствует водород из атмосферы, а он, как известно, приводит к появлению пор в шве при кристаллизации остывающего изделия.

Сферы применения

Если сваривание идет встык без зазора, то достаточно расплавить кромки свариваемых изделий под защитой аргона и получится хороший герметичный шов.

Если имеется зазор, то необходимо в область сварки вводить присадочную проволоку из того же материала, в результате получится прочный шов с большим сопротивлением на разрыв и излом.

Когда требуется применять TIG сварку к тугоплавким материалам, то используют гелий. В среде этого газа электрическая дуга вырабатывает тепла в 1,5-2 раза больше, чем в аргоне. Поэтому происходит более глубокая проварка шва и увеличивается скорость сварки.

Применение аргона и гелия в пропорции 40/60 позволяет получить достоинства того и другого: стабильность дуги благодаря аргону, глубокое проплавление шва благодаря гелию.

Аргонодуговая сварка TIG получила распространение в машиностроении, в пищевой промышленности для изготовления посуды, в химической и нефтеперерабатывающей промышленности для производства емкостей. Без TIG сварки трудно представить автомастерскую или производство изделий из алюминия.

При желании любой человек может своими руками сделать TIG сварку из инвертора, для этого достаточно укомплектовать оборудование сварочной TIG горелкой, баллонами с аргоном. Нужна также вентильная система подачи газа.

Преимущества и недостатки

ТИГ сварка обеспечивает получение чистого без шлака, герметичного без пор сварного шва. Аргоновая сварка позволяет соединять практически все металлы и их сплавы, номенклатура свариваемых материалов больше, чем у любого другого вида сварки. Позволяет сваривать тонкостенные и толстостенные изделия.

TIG сварка обеспечивает лучший контроль над состоянием сварочной ванны. Неплавящийся электрод упрощает для сварщика поддержание одинаковой дуги на всей длине сварного шва, не нужно учитывать изменение длины электрода в случае использования обычной дуговой сварки.

В процессе работ отсутствуют искры и брызги. На шве нет шлака и нет задымления, как при использовании электродов с обмазкой. Все это позволяет получать высококачественные сварные соединения с достаточно высокой скоростью. Превосходит обычную дуговую сварку практически по всем параметрам.

К недостаткам TIG сварки можно отнести необходимость тщательной зачистки свариваемых поверхностей от масла, ржавчины, краски и прочего мусора. Иначе шов получится пористым с изъянами.

При ветреной погоде сварка под защитой из аргона затруднена, требуются дополнительные ограждающие щиты, происходит перерасход газа.

В труднодоступных местах затруднена работа из-за малого выхода сварочной иглы и колпачка. Приходится увеличивать вылет острия прутка, что приводит к его перегреву. Надо устанавливать маленький колпачок, что требует обрезания вольфрамового электрода.

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.

Последовательность действий

Перед тем как приступить к TIG сварке, стыки необходимо очистить от жира, ржавчины и прочего. Металл должен быть идеально чистым, иначе все останется в сварочном шве, что скажется на его качестве.

Большую часть сталей сваривают постоянным током. Алюминий, магний, медные сплавы с большим содержанием алюминия сваривают переменным током.

Сила тока выбирается по таблицам, зависит от вида материала, его габаритов и толщины сварочного прутка. Если во время TIG сварки выбрать слишком сильный ток, то пруток расплавится. При слабом токе дуга неустойчива.

Рекомендуемая длина дуги 1,5-3 мм. Увеличение длины дуги приводит к увеличению ширины шва и уменьшению глубины проваривания.

При сваривании встык сварочная игла должна выходить из сопла на 3-5 мм, при угловых на 5-8 мм.

Сварка неплавящимся электродом начинается с запуска инертного газа. Процесс сварки завершается отключением аргона через 10-15 с после того, как погасла дуга. Это необходимо, чтобы процесс кристаллизации произошел без доступа воздуха.

Для очень важных соединений применяется бесконтактный способ разжигания дуги. Имеется в промышленном оборудовании. Применяется при сваривании стойких к коррозии сталей. Это исключает попадание вольфрама в шов. Для менее ответственных соединений применяют аппарат с контактным способом розжига дуги. Он обычно имеется в бытовых установках.

Для TIG сварки достаточно вести горелку вдоль стыка без колебательных движений, как в обычной электродуговой сварке. За счет этого получается узкий шов, скорость сварки повышается.

При применении присадочной проволоки необходимо контролировать, чтобы расплавляемый конец находился под струей инертного газа. Сварочная ванна должна иметь вытянутую форму, никак не круглую.

Ошибки

Быстрый расход вольфрамового прутка происходит по причине большого тока или недостаточности инертного газа при TIG сварке. Сварочный стержень окисляется в промежутках между свариванием из-за преждевременного выключения инертного газа. Он должен интенсивно идти 10-15 с после того, как погасла дуга.

Сварочный стержень может менять цвет из-за низкой скорости подачи защитного газа. Некачественный шов возникает при попадании в зону сварки паров воды. Часто это связано с неплотным соединением шлангов.

Читайте также: