Сварка вольфрамовым электродом и классификация материала

Каждый специалист знает, что сварку аргоном необходимо производить, применяя вольфрамовые электроды, которые относятся к неплавящимся.

Они вызывают образование дуги и удерживают её. Существует много типов, отделить каждый помогает маркировка, которая наносится при производстве.

Характеристика вольфрамовых прутков

Вольфрамовыми электродами называют тугоплавкие стержни, с помощью которых формируется электродуга, необходимая для того, чтобы в процессе сварки расплавить кромки присадочного материала и соединяемых деталей. Применяются они преимущественно для аргоновой сварки. Ими сваривают разнообразные конструкции, включая и трубчатые. Для этих целей вольфрам выбран неслучайно. Он наиболее тугоплавкий металл из всех имеющихся в природе.

В ГОСТе оговорены все требования к маркировке стержней из вольфрама. Это позволяет отнести их к определённому типу (неважно в какой стране они произведены). Согласно требованиям, маркировка должна содержать в себе, кроме типа изделия, ещё и состав материала.

Такие электроды можно определить по первой букве «W», которая включена в обозначение. Большая часть этих прутков содержит малую долю легирующих добавок. Они позволяют повысить срок эксплуатации изделия и улучшить его технические характеристики. Вторая буква в маркировке говорит о виде легирующего вещества.

Легирующие добавки бывают следующих типов:

1. «С» — оксид церия. Электроды из вольфрама, в состав которых входит эта добавка, являются универсальными. Применяются для сваривания любым током, даже при небольших значениях поддерживают стабильное горение дуги;
2. «Z» — оксид циркония. Электроды, в состав которых входит оксид циркония, применяются для сварки на переменном токе. Используя их, стоит следить за тем, чтобы в сварочной ванне не было ни капли загрязнений. Дуга, которая образуется такими прутками, отличается высокой мощностью и стабильностью. В сравнении с прочими изделиями, электроды из вольфрама, в состав которых входит оксид циркония, могут выдержать значительные токовые нагрузки;
3. «L» — оксид лантана. Изделия с этой добавкой обеспечивают высокую устойчивость и лёгкий розжиг сварочной дуги, а также повторное быстрое зажигание. При их применении значительно увеличивается рабочий ток и понижается риск прожига соединяемых элементов. Такие электроды долговечны. По сравнению с изделиями, изготовленными из чистого вольфрама, сварочную ванну они загрязняют меньше;
4. «Е» — оксид тория. Электроды с этой добавкой очень популярны. А всё из-за их достоинств. Такие изделия чаще всего применяют для соединения элементов из нержавеющей стали, которое осуществляется на постоянном токе. При заточке и сварке в помещении закрытого типа рабочее место стоит обеспечить вытяжной вентиляцией. А всё из-за того, что торий является металлом радиоактивным, пыль и пары которого могут отрицательно действовать на человеческий организм. А ещё при сварке элементов на переменном токе может скакать дуга по выступающим поверхностям. И этот фактор ухудшает качество соединения;
5. «Y» — иттрий. Эти изделия наиболее прочные. Именно по этой причине их применяют для сваривания особо важных конструкций. Сварка производится на постоянном токе;
6. «P» — чистый вольфрам. Если в маркировке присутствует эта буква, то это значит, что изделие на 99,5% выполнено из чистого вольфрама. Электроды из вольфрама без всяких добавок, обеспечивают дуговую устойчивость при сваривании на переменном токе. Именно их используют для аргоновой сварки алюминиевых элементов.

Для того, чтобы специалист получил более подробную информацию об электродах из вольфрама, в маркировке имеются и обозначения цифрами.

Первые цифры после букв указывают точное процентное содержание легирующей добавки. К примеру, цифра 15 обозначает, что в состав входит 1,5% легирующего вещества. Вторые цифры, которые от первых отделены дефисом, указывают длину изделия в миллиметрах.

Самая распространённая длина 175 миллиметров. Но длина электродов может быть и 50, 75 или же 150 миллиметров. Детали с различными геометрическими параметрами свариваются электродами из вольфрама разного сечения. Значение сечения может быть 1; 1,6; 2; 2,4; 3; 3,2; 4; 4,8; 5,6; 6,4 миллиметров.

Для того чтобы можно было определить с первого взгляда, для чего применяется и к какому виду электрод относится, концы разных марок окрашивают в определённые цвета.

Значение цветов, в которые окрашивают электроды:

1. Тёмно-синий. Электроды WY-20. В его состав входит 2% иттрия.
2. Оранжевый WT-40. В составе содержит 4% оксида тория.
3. Фиолетовый — марки WT-30, в составе 3% оксида тория.
4. Красный WT-20 содержит 20% оксида тория.
5. Жёлтые WT-10 содержат 10% оксида тория.
6. Белые WZ-8 имеют в своём составе 0,8% оксида циркония.
7. Синие WL-20 имеют 2% оксида лантана.
8. Чёрные WL-10. В их составе имеется 1% оксида лантана.
9. Золотые электроды марки WL-15 обогащены 1,5% оксида лантана.
10. Серые WC-20. В них содержится 2% оксида церия.
11. Зелёным цветом обозначается чистый вольфрам. Он обозначается WP.

Сферы применения электродов

Отличительные характеристики вольфрамовых электродов определяют их область применения.

WP с зелёным наконечником

Эти электроды, которые изготовлены из чистого вольфрама, применяются для аргоновой сварки при переменном токе. Благодаря им производят аргонодуговую сварку элементов, изготовленных из никеля, магния и их сплавов, а также алюминиевой бронзы (медно-алюминиевый сплав) и чистого алюминия. Характерные особенности этих электродов таковы:

1. Для человеческого здоровья безопасны.
2. Плохо переноситься значительная токовая нагрузка.
3. Короткий срок эксплуатации.
4. Плохо зажигается дуга.

WZ-20 с серым наконечником

Эти электроды тоже применяются в аргоновой сварке. Благодаря им можно сваривать детали из высоколегированной стали, высокоплавящихся металлов (тантал, молибден и прочие), титана, никеля, меди и их сплавов. Сваривание производится на токе постоянном, который подключают по прямой полярности.

Отличительными чертами являются:

1. Безопасность для здоровья человека.
2. Хорошо переносятся значительные токовые нагрузки.
3. Срок эксплуатации продолжительный.
4. Хорошая зажигаемость дуги.

WL с синим наконечником

Прутки марки WL-10, 15, 20 предназначаются для выполнения работ на постоянном или переменном токе. Ими можно осуществлять соединение элементов с малой толщиной, изготовленных из высоколегированных и обычных сталей, а также осуществляют плазменную сварку и напыление.

Характерные черты:

1. Для человека безопасны.
2. Токовые нагрузки переносятся хорошо.
3. Срок эксплуатации продолжительный.
4. Зажигаемость дуги удовлетворительная.

WZ с белым наконечником

Эти прутики применяются для сварки в среде аргона на переменном токе. С их применением осуществляют сварку аргонодуговую элементов, выполненных из никеля, магния и их сплавов, а также из медноалюминиевых сплавов и алюминия.

Отличительные черты:

1. Для человека абсолютно безопасны.
2. Токовые нагрузки переносят хорошо.
3. Срок службы длительный.
4. Сварочная дуга зажигается удовлетворительно.

WT-20 с красным наконечником

Изделия с такой маркировкой используют для сварки аргонодуговой на постоянном токе. Ими сваривают изделия из титана, никеля, меди и их сплавов, а также высокосплавляющихся металлов и высоколегированных сталей.

Характерные особенности:

1. Для здоровья опасны.
2. Токовые значительные нагрузки переносятся отлично.
3. Срок службы довольно длительный.
4. Сварочная дуга зажигается хорошо.

К вольфрамовым электродам, в состав которых входит торий, относятся прутки марок WT-30 и WT-40. Но из-за того, что в их составе значительное количество радиоактивного элемента, применять его для работ не советуют. Их пары несут вред для здоровья человека и окружающей среды.

Критерии выбора вольфрамовых электродов

При выборе электродов вольфрамовых нужно ориентироваться на следующие параметры:

1. Качество заточки.
2. Геометрия острия, которая определяет многие характеристики процесса сварки.
3. Диаметр, который влияет на толщину формируемого сварочного шва.
4. Наличие легирующих добавок, химический состав и тип электрода.

Значительное влияние на выбор электрода той или иной марки оказывают характеристики соединяемых элементов: состав материала, размеры и прочие. При выборе можно обращаться к собственному опыту или справочным материалам.

Способы и особенности заточки

Важным параметром является заточка электродов из вольфрама. На неё необходимо обращать особое внимание. Такие важные характеристики, как распределение энергии, которую заточка передаёт металлу соединяемого элемента и давление сварочной дуги зависят от формы заточки направляющего электрода. По этой причине, от того, как электрод заточен, зависят ширина и глубина свариваемого шва, а также размеры зоны проплавления соединяемого материала.

В зависимости от параметров соединяемых элементов и от вида электрода, который выбран для сваривания элементов, подбирается форма заточки рабочего конца вольфрамового электрода.

Для электродов с марками WL-10, 15, 20 и WP применяют заточку сферической формы, так как на него не такая сильная тепловая нагрузка. А на конце электрода марки WT-20 делают небольшую выпуклость. Тип используемого тока для сварки также оказывает влияние на форму заточки.

Заточка электродов неплавящихся может производиться с помощью:

1. Химических средств.
2. Автоматизированного станка.
3. Точильного настольного станка.
4. Специальной машинки для затачивания электродов изготовленных из вольфрама.

Чтобы узнать длину заточки, необходимо диаметр прутка умножить на 2,5. Полученное в миллиметрах значение и является длиной участка, который следует заточить. Сложнее выдерживать оптимальный угол заточки. Исходя из ГОСТа необходимо затачивать вольфрамовые электроды таким образом, чтобы угол конуса был примерно 28−30 градусов.

По поводу оптимального угла заточки споры ведутся до сегодняшнего дня. Ведь если угол будет составлять 17 градусов, то можно получить качественный провар. А при работе с несущими конструкциями и толстым металлом это очень важно.

А вот угол в 60 градусов дугу стабилизирует. Процесс сваривания при этом проходит проще и быстрее, но провар при этом снижается.

Не очень сложным является процесс ручной заточки, но очень сложно при этом выдерживать ее значения в допустимых пределах. Самый точный результат получается в том случае, если пруток зажать в патрон дрели и точить на малых оборотах болгаркой или наждаком.

Для избежания погрешностей можно купить специальное точильное оборудование. С его помощью можно будет достичь идеальной заточки. Составными деталями такого оборудования являются: регулятор угла заточки и оборотов, алмазный диск и электродвигатель.

При ручной заточке могут возникать такие ошибки:

1. Риски — дуговое блуждание.
2. Тупой угол заточки. При этом понижается проварка шва.
3. Сильно острый угол. Начинает быстро плавиться электрод, изготовленный из вольфрама.
4. Заточка несимметричная. Передвижение сварочной дуги неконтролируемое.
5. Ширина меньше или больше нормы. Понижается проплавление шва.

Как видно из вышесказанного, заточка оказывает влияние на многие сварочные факторы. Именно по этой причине её качеством пренебрегать не следует. Имеет смысл приобрести затачивающий станок, если вы много времени работаете с аргонодуговой сваркой. Если же вы не очень часто проводите сварочные работы, то заточку может провести специалист.