Вольфрамовые электроды для сварки

Обновлено: 25.04.2024

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.

Как выбрать вольфрамовый электрод?

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.

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.

Читайте также: