Вольфрам для сварки алюминия

Обновлено: 17.05.2024

Вольфрам широко используется как тугоплавкий материал, а в сварке в том числе применяется для стабилизации дуги. Вольфрамовые электроды классифицируют по цветам, это делается, в первую очередь, для обозначения их химического состава. Данные электроды относятся к неплавящемуся типу, а в среде защитного газа они выдерживают высокую температуру и длительную работу без прерывания.

Отличительные характеристики

Сварочные стержни из чистого вольфрама используются крайне редко, т. к. для работы с такими электродами необходимы только аппараты TIG. Поэтому добавляются легирующие элементы. Согласно этим добавкам – их цветовое обозначение наконечников:

зеленый цвет сообщает о стержне из чистого вольфрама, маркировка WP. Для сваривания алюминия и меди;
серый цвет — это добавка оксида церия, обозначается как C. Используется для сварки с любым видом тока;
красный наконечник — обозначение для диоксида тория, маркировка T. Для сваривания цветного металла, нержавеющей и углеродистой стали. Главный минус – радиоактивность тория: работая с ним, необходимо придерживаться строгой техники безопасности;
темно-синий цвет означает диоксид иттрия, маркируется Y. Используется для сварки на постоянном токе прямой полярности для разного металла (нержавеющая, углеродистая сталь, медь, титан);
белый цвет — обозначение для добавления оксида циркония, маркировка Z. Используется для сваривания алюминия и меди с помощью аргона на переменном токе, важно обеспечить чистоту сварочной области;
золотой цвет характеризует добавление оксида лантана, маркировка WL-15. Используется для сварки двумя видами тока (постоянным и переменным), содержание легирующего элемента 1,5%;
синий цвет тоже обозначает добавление оксида лантана, но в соотношении уже 2%.

Категории вольфрамовых электродов:

Преимущества использования вольфрамовых электродов и сфера их применения

Технические преимущественные характеристики обусловлены химическим составом данного типа электродов. Поэтому неплавящиеся стержни используют для TIG-сварки, а этот способ широко распространен в энергетической, машиностроительной, авиационной, нефтеперерабатывающей промышленности.

Основная область применения вольфрамовых электродов – соединение или ремонт металлов с толщиной от 0,1 до 6 мм.

В бытовых условиях часто используют аргонодуговую сварку для ремонта кондиционеров, автомобильных обогревателей.

Во время работы с нержавеющей сталью или с другим материалом наконечник играет роль проводника электрической энергии. В отличие от плавящихся электродов вольфрамовые стержни имеют одинаковую форму наконечника.
При выполнении правильной заточки электрода можно сформировать стабильную сварочную дугу.
Большой выбор вольфрамовых электродов с разными легирующими добавками, подходящих для сваривания разных материалов.
Вольфрам самый тугоплавкий металл, его температура плавления 3422 о С. Поэтому для аргоновой сварки использование таких электродов максимально экономично.
Возможность использования неплавящихся электродов для изделий с толщиной от 0,1 мм, также нет ограничений в максимально возможной толщине.

Способы и режимы сварки

Наиболее распространена ручная аргонодуговая сварка с применением вольфрамовых электродов. В мировой практике данная сварка классифицируется как TIG. С режимом TIG могут работать сварочные инверторы и выпрямители. Возможна работа автоматическим или полуавтоматическим способом. Менее распространенный метод – сварка плазменной дугой. Способ сварки погруженной дугой примечателен тем, что применяют электрод повышенного диаметра и при этом используют повышенный ток.

Ручная аргонодуговая сварка может быть выполнена в двух режимах – AC и DC. Их отличия:

AC – работа с переменной электрической энергией, прямоугольным импульсом.
DC – применяется стабилизированный ток, импульсный.

Сварка вольфрамовым электродом с использованием инвертора

Для работы с вольфрамовыми электродами используют универсальный источник электрической энергии – инвертор. Менее распространено использование сварочных выпрямителей (только для постоянного тока) и трансформаторов (для переменного электричества). Инвертор востребован, благодаря своей практичности, для работы с двумя видами сварочного напряжения.

Примерная стоимость инверторов для сварки на Яндекс.маркет

Оборудование для сварки инвертором

Для данного вида сварки необходимы:

Сварочная горелка используется для жесткой фиксации вольфрамовых электродов в необходимом положении. Она подводит ток и равномерно распределяет подачу аргона вокруг сварочной ванны.

Защитный газ применяется, в первую очередь, для вытеснения воздуха из области сварки и, чтобы убрать его контакт с работающим стержнем. Также аргон или гелий обеспечивают прохождение тока и передачу тепла через дугу. Выбор конкретного типа газа зависит от свариваемого материала.

Важным условием для качественного итогового шва является изначальная подготовка кромок детали.

Техника сварки

Для ручной сварки с помощью инвертора необходимо выполнять следующие правила:

Сваривание происходит по направлению справа налево.
Для изделий с маленькой толщиной горелку располагают под углом 60 о .
Для толстых деталей горелка размещается под углом 90 о .
Способ ведения присадочной проволоки зависит от толщины свариваемого металла.

Важнейшее условие для качественного сварочного шва – стабильная дуга. Достигнуть этого можно с помощью постоянного тока с прямой полярностью. Также имеет значение заточка неплавящегося стержня. В процессе заточки необходимо следить за тем, чтобы электрод не перегрелся, в таком случае стержень становится хрупким во время сварки.

Присадочную проволоку вводят не в центр дуги, а немного сбоку возвратно-поступательным передвижением, если толщина металла до 10 мм. Для сварки металлов с большей толщиной проволоку ведут поступательно-поперечными движениями.

Классификация вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды применяют при аргонодуговой сварке (TIG).

Ими сваривают изделия из металлов и их сплавов: углеродистых и легированных сталей, меди, титана и специальных жаропрочных составов.

Так же их используют для наплавки твердых сплавов. Они подходят для работ как на постоянном, так и на переменном токе.

Маркировка вольфрамовых электродов по цветам

В данной статье мы перечислили все основные маркировки, по которым ведется классификация вольфрамовых электродов.

Их лучше использовать для сварки переменным током, при этом рабочий торец обрабатывается для придания ему сферической формы. Также нельзя допускать даже минимального загрязнения сварочной ванны. Циркониевые электроды создают очень сильную и стабильную сварочную дугу. Поэтому н агрузка по току на них может быть намного больше, чем на электроды с цериевым, лантановым и ториевым покрытием.

Основные свариваемые металлы: алюминий и его сплавы, бронза и ее сплавы, магний и его сплавы, никель и его сплавы.

Применяются при сварке переменным синусоидальным током (с осциллятором). Такие электроды создают и поддерживают устойчивую дугу в любой инертной среде (лучше всего с аргоном или гелием). Из-за ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец WP формируют в виде шарика.

Основные свариваемые металлы: алюминий, магний и их сплавы.

Этот редкоземельный металл повышает эмиссию с улучшением первоначального запуска сварочной дуги и поддерживают ее устойчивость даже при небольшом значении тока. Это универсальные электроды, которые применяются для сварки переменным током и током положительной прямой полярности.

Цериевые электроды используется при сварке трубопроводов, а так же тонколистовых стальных изделий и при сварке неповоротных стыков орбитальными автоматами.

Основные свариваемые металлы: металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе.

WL-15 (золотистый) , WL-20 (синий) - содержат оксид лантана (1,5% и 2% соответственно).

Обладают легким первоначальным запуском сварочной дуги и маленькой склонностью к прожигу. Устойчивая первичная дуга и отличный повторный розжиг дуги выдвигают их на первые места в промышленном применении. Оксид лантана значительно увеличивает рабочий ток, меньше загрязняют сварной шов и уменьшают износ на 50% по сравнению с обычными вольфрамовыми электродами.

Слой оксида лантана распределяется равномерно по всей поверхности, поэтому заточка сохраняется очень долго. Это является большим преимуществом при сварке черной и нержавеющей стали постоянным током прямой полярности или переменным током при запитывании от современных сварочных источников питания. Сварка переменным синусоидальным током требует шарообразной формы рабочего конца электрода.

Основные свариваемые металлы: высоколегированные стали, алюминий, медь, бронза. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе.

Применяются при сварке ответственных узлов и конструкций на постоянном токе прямой полярности (DC). И считаются самыми устойчивыми из всех неплавящихся электродов, известных на сегодняшний день. Иттрированые электроды делают катодное пятно на конце более стабильным, поэтому устойчивость дуги значительно повышается.

Основные свариваемые металлы: углеродистые, низколегированные и нержавеющие стали, титан, медь и их сплавы.

Это наиболее распространенные электроды, поскольку они первые показали существенные преимущества композиционных электродов над чисто вольфрамовыми при сварке на постоянном токе.

Однако торий - радиоактивный элемент низкого уровня, поэтому пыль, которая неизбежна при заточке, может быть вредной для здоровья сварщика и небезопасной для окружающей среды. Если их применять не так часто, то незначительные выделения не нанесут никакого ущерба здоровью. Но если планируется постоянная работа такими электродами, то необходимо оборудовать место хорошей системой вентиляции.

Торированные электроды хорошо работают при сварке на постоянном токе и с улучшенными источниками тока, при этом, в зависимости от поставленной задачи можно менять угол заточки электрода. Они отлично сохраняют свою форму даже на больших токах, в отличие от чисто вольфрамовых электродов, которые начинают плавиться.

В отличие от предыдущих электродов этому типу не нужно придавать сферическую форму при сварке переменным током концу - достаточно сделать совсем небольшую выпуклость. Однако следует обратить внимание на то, что в данном случае сварочная дуга будет скакать по выступающим поверхностям, вызывая так называемое "брожение". Поэтому WT-20 не рекомендуется использовать для сварки на переменном токе.

Основные свариваемые металлы: нержавеющие стали, металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы.

Всё о вольфрамовых электродах

Вольфрамовые электроды используются для сварки как с переменным, так и с постоянным током. Вполне возможна работа с различными металлами и их сплавами.

Температура плавления "чистого" вольфрама очень высока - более 3400°C. Это самый тугоплавкий металл из всех существующих на данный момент. А значит он сохраняет твердость даже при крайне высоких температурах. Это позволяет делать из него неплавящиеся электроды.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки

Вольфрамовые электроды относятся к профессиональному оборудованию и применяются только для работы в среде инертных газов (как правило, это аргон). А качественного результата Вы добьетесь только при использовании присадочной проволоки.

При аргонодуговой сварке дуга горит между свариваемой деталью и электродом из вольфрама. Последний при этом он находится внутри сварочной горелки.

Советы по выбору и применению для новичков

Для TIG-сварки обычно используют постоянный ток DC (прямой полярности). Конечно, Вы можете работать и с током обратной полярности или даже переменным током. Но в таких случаях лучше воспользоваться неплавящимися электродами с легирующими добавками. Они повысят стабильность и устойчивость сварочной дуги.

Важно! Всегда выбирайте электроды исходя из того, какие металлы Вы будете сваривать и на каких токах работать.

Для повышения качества сварки в чистый вольфрам добавляют окиси редкоземельных металлов. В зависимости от них были разработаны маркировки вольфрамовых электродов.

Они делятся на 3 типа:

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

Их также легко запомнить по цвету, в который окрашен один из концов: синий, зеленый, белый и т.д.

Советы по работе с вольфрамовыми электродами

Рассмотрим вариант аргонодуговой сварки на постоянном токе (DC).

В таких условиях работают со сталями, нержавейкой, титаном, медью, латунью, чугуном и их сплавами. Для каждого из этих металлов нужна своя присадочная проволока.

Запомните! Чем лучше Вы подберете проволоку по химическому составу, тем крепче, красивее и надежней будет сварочный шов.

Подключаем горелку к "-", а зажим заземления к "+". Получаем прямую полярность. Она дает более устойчивую дугу и глубокое проплавление. Диаметр электрода подбирается в соответствии с толщиной изделия.

Помните и о том, что вольфрамовый электрод должен быть обязательно хорошо заточен. На производстве используют специальные аппараты для заточки. В обычных условиях Вы можете воспользоваться обычным лепестковым кругом с мелким зерном или точильным станком. Сама заточка производится к острию электрода. При этом необходимо следить, чтобы он не перегрелся. Иначе вольфрам станет более хрупким и может начать крошиться.

И, конечно, не забываем про защитный газ. Лучше если это будет аргон высокой чистоты (не менее 99%). Сэкономите на нем и сразу получите потемнение сварочного шва.

Обратите внимание и на то, что на баллоне должен стоять регулятор. Он может быть как манометром, так и обычный поплавкового типа.

Важно! Толщина свариваемых деталей может достигать от нескольких долей мм до 0,8 см. Если толщина больше, то использовать вольфрамовые электроды просто нецелесообразно с точки зрения экономии. К тому же технически это более сложно.

Начиная работу, не забудьте о том, что TIG сварка производится справа налево без резких движений. В правой руке держим горелку, в левой - присадку (если она нужна). Если на Вашем инверторе есть функция спада тока или газа после сварки, то не забываем ими пользоваться. В первом случае Вы обеспечите очень плавное падение тока, а во втором - продолжите защиту получившегося шва в процессе его остывания.

Напомним, что горелка должна находиться под углом от 70 до 85 градусов, а присадка подается плавно и поступательно приблизительно под углом 20 градусов.

Важно! Не торопитесь отрывать горелку от места сварки, когда будете заканчивать работу. Иначе это приведет к удлинению дуги и плохой защите сварочного шва.

Пару слов о сварке AC/DC

Работая с переменным током (AC/DC) Вы сможете сварить алюминий. В этом случае вольфрамовые электроды не затачиваются так остро, их просто слегка закругляют. Зато нужно уделить особое внимание подготовке самого алюминиевого изделия. Ее нужно тщательным образом очистить и обезжирить, а так же снять фаски, если толщина детали не позволяет сделать полный провар.

К присадочному материалу тоже относимся с большим вниманием. Ведь нужно грамотно подобрать его химический состав. Это может быть как чистый АL 99%, так и AlSi (силумин) или AlMg (дюраль). В остальном нужна только практика.

И не забываем про безопасность

В конце хотелось бы отметить, что при любом виде сварочных работ необходимо не забывать про средства защиты. Выбирайте только ту спецодежду, в которой будет не только комфортно, но и безопасно. Помните о том, что при TIG-сварке выделяется очень сильное УФ-излучение, а глаза нам даны только одни.

Среди неплавких электродов часто встречаются уникальные модели, которые предназначены для тех функций, на которые не способны другие разновидности. Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки используются для того, чтобы создавать электрическую дугу нужной мощности а также плавить основной и присадочный металл, в качестве которого применяется сварочная проволока. С учетом того, что здесь защитной средой выступает газ аргон, то покрытия для проволоки и не требуется. Данные изделия отличаются высокими эксплуатационными характеристиками и хорошей термостойкостью.

Внешний вид вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки представляют собой тонкие стержни, которые сделаны из прессованных частиц данного металла. Дело в том, что вольфрам является очень тугоплавким, благодаря чему именно из него и делаются данные изделия. Для электродов используется не цельный металл, а прессованные мелкие частицы, которые подвергаются сильной температурной обработке. По внешнему виду и свойствам они мало чем отличаются от литых металлов. Изделия могут выпускаться как со специальными покрытиями, которые способствуют стабилизации дуги, раскислению металла, газо- или шлакообразованию, легированию металла и так далее, или без него. Не плавящийся вольфрамовый электрод производится по ГОСТ 23949-80.

Сварка вольфрамовым электродом в среде аргона намного более качественная, чем другие разновидности данного процесса. Здесь нет лишних осадков от обмазки. Сам инструмент является универсальным и не дает каких-либо негативных осложнений. Для домашнего использования такой метод может показаться несколько дорогостоящим, но в производстве и при работе с ответственными конструкциями он становится незаменимым.

Виды вольфрамовых электродов

Модели вольфрамовых электродов различаются по цветам:

Зеленые (WP) – в данной модели самое высокое содержание чистого металла, так как доля примесей составляет всего 0,5%. При использовании переменного тока они дают отличную стабильность горения дуги. Баланс может быть улучшен при помощи высокочастотной стабилизации осциллятором. Лучше всего свойства проявляют себя при синусоидальном переменном токе. Используются вольфрамовые электроды для сварки алюминия, а также его сплавов, и магния. По причине ограниченной тепловой нагрузки, в данных разновидностях конец инструмента выполнен в виде шарика.

Вольфрамовые электроды типа WP

Белые (WZ8) – в данной модели дополнительно присутствует оксид циркония. Здесь ни в коем случае не должно присутствовать какое-либо загрязнение в сварочной ванне. Использование предпочтительно на переменном токе. Данная разновидность обеспечивает повышенную стабильность дуги. Токовая нагрузка является более высокой, которую могут выдержать ториевые, лантановые и цериевые электроды. Заточка вольфрамовых электродов здесь выполнена в виде сферы. Используется для сваривания никеля, магния, бронзы, алюминия, а также сплавов этих металлов.

Вольфрамовые электроды WZ8

Красные (WT20) – в данной модели присутствует оксид тория. Красные являются одними из самых распространенных, так как смогли лучше всех проявить себя при сварке на постоянном токе, существенно превосходя модели без добавок. Сам торий относится к радиоактивным металлам низкого уровня, поэтому они дают негативный осадок не только на окружающую среду, но и на здоровье мастера. Выделения при периодическом использовании не подвергают здоровье большому риску, но постоянное использование может дать осложнения. Вольфрамовый электрод для аргонной сварки с торием отлично проявляется себя как на постоянном, так и на переменном токе. У него можно изменять угол затачивания наконечника, так как даже при высокой силе тока они не плавятся в своих тонких местах. Стандартная заточка делается в виде площадки с выступами. Могут подходить для сваривания мели, никеля, титана, тантала, молибдена и кремниевой бронзы.

Вольфрамовые электроды WT20

Тёмно-синие (WY20) – это иттрированная модель, которая обладает повышенной стойкостью к воздействию высоких температур. Применяют их при постоянном токе с прямой полярностью. Служит инструмент для сварки особо ответственных конструкций. Оксидная добавка здесь составляет около 2%. Благодаря иттрированию повышается стабильность катодного пятна, поэтому, даже при изменении тока в широком диапазоне дуга остается стабильной. Используются вольфрамовые электроды для сварки нержавеющих сталей, низколегированных и углеродистых металлов.

Вольфрамовые электроды WY20

Серые (WC20) – в данной модели присутствует около 2% оксида церия. Церия является весьма распространенным редкоземельным нерадиоактивным металлом. Он положительно влияет на эмиссию электрода. Благодаря этому начальный запуск становится легче, а диапазон работы по току становится шире. Это универсальные инструменты, которые могут применяться при любом роде электричества. Здесь заметна высокая стабильность дуги даже при небольшом токе. Они используются для орбитальной сварке трубопроводов и тонких листов металла. При высоких температурах церий концентрируется в наконечнике, что становится недостатком. Их применяют для работы с необием, танталом, молибденом, бронзой, кремниевой бронзы.

Вольфрамовые электроды WC20

Золотистые и синие (WL15 и WL20) – обе марки содержат в себе оксид лантана. Это дает хорошие показатели для начального запуска дуги. С ними намного ниже вероятность сделать прожог металла. Дуга остается устойчивой на протяжении всего времени эксплуатации. Отличия в марках состоит в том, что в золотистых имеется 1,5% добавок, а в синих – 2%. Чем больше оксида лантана в составе, тем выше диапазон рабочего тока. Здесь он в 1,5 раза больше, чем в других марках. Это влияет на износ поверхности наконечника, который считается одним из самых тонких в этой отрасли. С его помощью сваривают стали высокого легирования, медь, алюминий и бронзу.

Вольфрамовые электроды WL-15

Физико-химический состав

Большинство вольфрамовых электродов ВЛ имеют в своем составе от 97% вольфрама и выше. Естественно, что у каждой марки этот параметр индивидуален, но в большинстве случаев это чистый металл. Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки, которые без добавочных элементов содержат 99,5% вольфрама. В остальных случаях, в среднем, содержится 1,5-3% таких добавок как:

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки по цветам. Сводная таблица с основными характеристиками и свойствами

В промышленности и в быту часто используется аргонодуговая сварка металлов. При такой сварке, проводимой в защитной среде аргона, металл защищен от влияния внешней кислородной среды. При проведении сварки такого типа используются неплавящиеся электроды из вольфрама. Вольфрамовые электроды могут длительное время выдерживать высокую температуру и плавиться гораздо медленней других металлов.

Для повышения качества сварки в вольфрам добавляют окиси редкоземельных элементов. В зависимости от их содержания производится маркировка таких электродов.

Классификация

Вольфрамовые электроды классифицируются в соответствии с международным стандартом DIN EN 26848. В соответствии с этим стандартом длина электрода может быть 50, 75, 150 и 175 мм. Диаметр может быть от 0,5 до 10 мм. Наиболее часто используемые диаметры – 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 и 4 мм.

Диаметр электрода определяется величиной сварочного тока. При этом электрод диаметром в 1 мм может применяться при сварочных токах до 50 А, диаметром в 1,6 мм – до 100 А, диаметром в 2 мм – до 200 А, диаметром в 3,2 мм – до 300 А, а диаметром в 4 мм – свыше 300 А.

Вольфрам имеет высокую температуру плавления, поэтому электроды из него производят методами порошковой металлургии (спеканием, сжатием и упрочнением). При этом перед спеканием в вольфрам могут добавляться от 0,4 до 4% оксидов тория (Th), циркония (Zr), лантана (La), иттрия (Y) или церия (Ce). По сравнению с электродами из чистого вольфрама у оксидосодержащих электродов есть преимущества:

Маркировка отражает характеристики электрода – состав материала и его длину.

При этом для электрода из вольфрама первый символ в маркировке – буква «W», что обозначает вольфрам. Второй символ обозначает тип металла добавки. Первое число обозначает содержание добавок на 1000 долей W. То есть число 20 обозначает 2% примесей, 8 – 0,8%. Второе число обозначает длину электрода. Наиболее распространенная длина – 175 мм.

Для облегчения использования электроды в зависимости от типа маркируются различными цветами.

Основные марки следующие:

WP – выполнен из чистого вольфрама (99,5%). Используется для сварки Al, Mg и их сплавов. Применяется для сварки переменным током. Из-за ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец формируют в виде шарика. Цвет – зеленый.
WZ-8 содержит 0,8% оксида Zr. Применяют для сварки Al, бронзы, Mg Ni и их сплавов. Для сварки переменным током. Могут выдерживать наибольшую токовую нагрузку. Цвет – белый.
WT-20 содержит 2% оксида Th. Для сварки нержавейки, молибдена, тантала, Ni, Ti и их сплавов. Торированные электроды хорошо работают при большом токе. Но Th является радиоактивным элементом и требует дополнительных мер безопасности. Цвет – красный.
WC-20 содержит 2% церия. Для сварки высокотемпературных металлов (молибдена, тантала), Ni, Ti и их сплавов. Такие электроды могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Позволяет легко запускать дугу и поддерживать ее даже при малом сварочном токе. Цвет – серый.
WL-15, WL-20 содержат 1,5 и 2% La соответственно. Для сварки высоколегированных сталей, AL, Cu. Сварка возможна как постоянным, так и переменным током. Наличие La увеличивает ток сварки и делает более чистым сварной шов. Цвет – золотистый (WL-15) и синий (WL-20).
WY-20 – содержит около 2% диоксида Y. Применяется для сварки ответственных узлов из углеродистой, низколегированной и нержавеющей стали, а также Ti и Cu. Наиболее устойчивый электрод для сварки постоянным током. Цвет – темно-синий.

Таблица с данными по вольфрамовым электродам

Данные по вольфрамовым электродам для аргонодуговой сварки приведены в таблице.

Читайте также: