Вольфрамовые электроды для чего
Вольфрамовые электроды: экономия и военная дисциплина
Температура плавления вольфрама сумасшедшая — 3422 °C, это абсолютный чемпион по тугоплавкости из всех существующих металлов. Вряд ли вы найдете готовые детали из чистого вольфрама, это очень экономный металл: вполне достаточно будет малых доз в качестве добавок, чтобы вновь образованные сплавы обладали уникальными свойствам.
На сварочные работы такая экономность тоже распространяется. На метр сварочного шва расходуются малые доли грамма чистого вольфрама. Современные сварочные технологии для новых сплавов – вот для чего вольфрамовые электроды производятся в огромных количествах и самых разных видов.
При чем здесь волчьи сливки?
Вольфрам и высокие температуры – понятия в современной технике неразделимые. Его главное свойство – чрезвычайно высокая тугоплавкость, что и определяет значение и место вольфрама в отраслях промышленности. Это значение трудно переоценить: появление вольфрама в качестве тугоплавкого компонента в самых разнообразных сплавах можно назвать настоящим промышленным переворотом. Открыли вольфрам очень давно – в 18-ом веке.
За светло-серый цвет он получил весьма экзотическое название от немецких слов Wolf – волк и Rahm – сливки: волчьи сливки. Но промышленный триумф этого чудесного металла состоялся только в начале 20-го века. В сварочном деле альтернативы вольфраму нет: вольфрамовый электрод с добавками или без них является лучшим помощником для варки самых проблемных или капризных металлов и сплавов. Промышленный вольфрамовый переворот произошел с паролем из двух слов: «электроды вольфрам».
Не боимся китайских расходников
Не нужно отворачиваться от продукции китайского происхождения в магазинах: она отличается от расходников из других стран тем, что сделана из «родного» китайского вольфрама.
Дело в том, что в Китае обнаружены самые большие запасы этого металла, страна является настоящим мировым вольфрамовым монополистом. Поэтому практически все импортные европейские вольфрамовые расходники произведены из китайского материала, а это означает определенную надбавку в цене.
Классификация и маркировка
В отличие от любых других электродов характеристики вольфрамовых электродов отлично уложены в стройную и понятную классификацию. Маркировка вольфрамовых электродов соответствует международному стандарту EN 26848. Их можно назвать самыми «дисциплинированными» расходниками в огромном массиве других сварочных материалов.
Сварочный аппарат для сварки вольфрамовым электродом.
Как и все расходники, они делятся на две большие группы:
Дальнейшая классификация основана исключительно на содержании конкретных легирующих добавок к вольфраму: какая добавка – такая и буква на втором месте в маркировочных аббревиатурах. А на первом месте, конечно же, буква W – вольфрам.
Для исчерпывающей информации о технических свойствах расходника цифры обозначают долю в процентах легирующих добавок в основной материал. Например, первая в аббревиатуре цифра 30 показывает, что в наконечнике содержится 3,0% добавки. Вторая цифра указывает длину изделия в миллиметрах.
Химический состав вольфрамовых электродов.
Помимо букв и цифр в систему маркировки включена точная и понятная цветовая классификация: у каждой легирующей добавки – свой конкретный цвет вольфрамовых электродов.
Серые WC-20 содержат 2% оксида церия и являются типичными универсальными электродами для сварки любыми токами. Они дают отличную стабильную дугу. Очень популярны в соединении труб в прямых стыках. Сварка вольфрамовым электродом WC-20 производится в среде аргона высоколегированных сплавов стали и других металлов типа меди, никеля, титана.
Белые WZ-8 содержат всего 0,8% оксида циркония, используются с переменным током в среде аргона. Весьма капризны к «чистоте» вокруг сварочной рабочей ванны – не терпят малейшего загрязнения. Очень устойчивы к высоким нагрузкам напряжения тока. Годятся для работы с алюминием, медью и разнообразными сплавами из этих металлов. Никель и магний тоже входят в сферу применимости этого расходника. Полноценная альтернатива электродам из чистого вольфрама.
Черные WL-10, золотистые WL-15, синие WL-20 с добавкой лантана по 1%, 1,5% и 2% соответственно. Работают при постоянном токе прямой полярности. Также весьма устойчивая дуга, можно производить повторный розжиг. Швы получаются чистыми и долговечными. Имеется нюанс: электрод должен быть заточен под сферическую форму конца прутка. Применяются для напыления, плазменной сварки, соединения заготовок с тонкими кромками из разных марок стали, включая высоколегированные сплавы.
Красные WT-20 электроды из вольфрама чрезвычайно популярны, содержат 2% оксида тория с массой отличных характеристик. Употребляются при постоянном токе прямой полярности для заготовок из высоколегированных нержавеющих сплавов, титана, никеля и их сплавов. На переменном токе тоже можно варить, но качество шва может получиться не очень высоким за счет «скачущей» дуги во время рабочего процесса.
Торий – радиоактивный элемент, поэтому его доля чаще всего не превышает 2%. Пары или пыль при вольфрамовой сварке могут нанести ущерб здоровью. Тем не менее эти электроды применяются чаще, чем расходники из чистого вольфрама: уж очень хорош торий в сварке самых капризных сплавов.
Зеленые WP – расходники из чистого вольфрама. Это лучшие вольфрамовые электроды для сварки алюминия, его сплавов с медью, магнием, никелем с помощью аргонодуговой технологии. Использовать ток переменный.
Темно-синие WY-20 с покрытием из иттрия в доле 2%, самые устойчивые наконечники для сварки сложных и ответственных конструкций.
Лучшие марки вольфрамовых электродов типов WT-20, WL-20, WC-20, WZ-8, WP, WY-20 применяются в сварке TIG – Tungsten Insert Gas или WIG, GTA, АДС – все аббревиатуры обозначают одно: дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертного защитного газа в трех вариантах – ручном, полуавтоматическом или автоматическом. Российские разновидности вольфрамовых электродов выпускаются чаще под иной маркировкой: ЭВЧ, ЭВЛ, ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3, ЭВТ-15 по ГОСТу 23949-80.
Но все они соответствуют международным стандартам, в чем можно убедиться в многочисленных справочниках по сварочному делу. На всякий случай добавим, что вольфрамовые расходники – лучшие электроды для аргонодуговой сварки.
Как выбрать самый подходящий расходник
Выбор вольфрамового электрода можно делать по разным критериям:
При выборе расходника по составу свариваемых поверхностей и методу сварки лучше пользоваться справочниками.
Марки и диаметр электродов.
В международной маркировке легко ориентироваться:
Заточка и еще раз заточка
Одной из главных особенностей вольфрамовых электродов является обязательность заточки их концов. Плавящиеся наконечники в этом отношении намного удобнее и «лояльнее» к мастеру – они готовы к работе сразу же, даже после первичного использования. Неплавящиеся же вольфрамовые электроды нужно постоянно контролировать. Все дело в потоках электронов, которые движутся к концу прутка, и от которых зависит давление дуги на свариваемую поверхность. А от такого давления зависит все: качество и габариты шва, глубина проварки.
Заточка вольфрамового электрода и его форма подпадают под жесткие правила и зависит от конкретной марки расходника:
Имеет значение и длина, на которую нужно затачивать наконечник. Определить ее можно, умножив диаметр расходника на постоянное число 2,5. Если, например, диаметр равен 3 мм, то затачивать его конец нужно на длину в 7,5 мм. Точить нужно болгаркой или точильным кругом.
Кроме длины заточки важен и ее угол. Если сварка будет проходить на невысоком токе, угол заточки должен составлять 10 – 20 градусов. Для тока средней силы подходит угол радиусом от 20-ти до 30-ти градусов. При мощном токе нужен угол от 60-ти до 120-ти градусов. Почему важен угол: его величина влияет на устойчивость дуги и на долговечность работы самого электрода.
Самые распространенные размеры угла заточки находятся в диапазоне от 20-ти до 90-та градусов. Если угол меньше 20-ти градусов, электрод будет быстро изнашиваться. Если больше 90 градусов, появится риск неустойчивости горения дуги аргоновой сварки. Угол заточки конца расходника не зависит от материала, из которого он сделан, здесь имеют значение только характеристики тока.
Уровень притупления конца электрода нужно подобрать под диаметр стержня и показатели тока. Риски размещаются вдоль заготовки. После заточки изделие лучше отполировать.
Заточка настолько важна, что выпускаются и продаются специальные устройства:
Аргонодуговая сварка, советы
Ток должен быть постоянным прямой полярности – это классическое требование сварки в аргоне вольфрамовыми расходниками. Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки нужно выбирать по диаметру электрода и форме его заточки. К этому выбору подойти нужно более чем внимательно. Конец нужно затачивать остро и очень точно. Если производится в кустарных условиях, заточку можно делать на точильном станке.
Не допускать перегрева наконечника, потому что, нагреваясь, вольфрам становится хрупким и может раскрошиться. Качество чистого аргона должно быть очень высоким с объемной долей не меньше 99,99%. Если это требование не выполнять, шов немедленно потемнеет. Варить нужно справа налево, горелку держать в правой руке под углом от 70° до 85°, присадочную проволоку – в левой руке под углом в 20°.
Переменный ток используется в сварке алюминия и его сплавов, при этой технологии электрод для аргонной сварки не требует столь тщательной заточки. Достаточно будет умеренного закругления. В работе с алюминием важнейшим требованием является предварительная максимально тщательная очистка поверхностей с особым вниманием удалению жировых остатков.
Главное – запомнить, что вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки будут великолепно работать лишь при соблюдении всех технологических требований. Это самый дисциплинированный электрод по своей сути, но он требует такой же дисциплины и от мастера.
Всё, что вы хотели знать о вольфрамовых электродах
Время чтения: ≈7 минут
Вольфрамовые неплавящиеся электроды часто применяются в профессиональной и полупрофессиональной сварке. Чтобы их использовать необходим опыт и навыки. Но обучившись однажды вы уже существенно расширите свои профессиональные умения. Ведь с помощью вольфрамовых электродов можно варить практически все известные металлы, получая при этом швы превосходного качества.
В этой статье мы расскажем все, что вам нужно про вольфрамовые электроды. Вы узнаете, что это такое и какие существуют марки вольфрамовых стержней.
Общая информация
Вольфрамовые электроды — это металлические стержни длиной в среднем 175 миллиметров. Могут быть изготовлены из чистого вольфрама или с примесями других металлов. Используются только при полуавтоматической или полностью автоматической аргоновой сварке. Вместо аргона можно использовать и любой другой защитный газ, например, гелий.
Характеристики вольфрамовых электродов следующие. Температура плавления достигает 3400 градусов по Цельсию, это очень высокое значение. Поэтому за время сварочного процесса электрод практически не меняется в размере, хотя и возможно небольшое испарение металла. Поэтому такие стержни называют неплавящимися.
Выше мы писали, что вольфрамовые электроды могут быть изготовлены не только из чистого вольфрама, но и с добавлением других металлов. Это необходимо для улучшения свойств электрода. Например, для стабилизации горения дуги или для сварки тугоплавких материалов.
У вольфрамовых электродов есть своя маркировка. Обычно маркировка вольфрамовых электродов состоит из двух латинских букв и цифры. Для того, чтобы лучше запомнить марку, необязательно смотреть на название. Можно просто запомнить цвет. Каждой марке присущ свой цвет, которым окрашивается конец электрода. Все марки можно разделить на три категории: для работы с постоянным током, с переменным и универсальные. Давайте рассмотрим их подробнее. Мы расскажем о самых популярных марках.
Марки вольфрамовых электродов
Марка WP
Вольфрамовые электроды марки WP — это стержни на 99% изготовленные из вольфрама. При сварке такими стержнями дуга горит стабильно на любом токе. Но мы рекомендуем варить на переменном токе. Электроды марки WP отлично подходят для сварки алюминия, магния и их сплавов. При этом не важно, какой газ вы используете: аргон или гелий. В любом случае качество шва приятно вас удивит. Электроды имеют на конце характерную зеленую отметину. Иногда производители окрашивают всю упаковку в тон отметины.
Марка WZ-8
Марка WT-20
Вольфрамовые электроды WT 20 сделаны из вольфрама и оксида тория. Поэтому такие электроды часто называют ториевыми. Данная марка — самая распространенная. Она появилась после того, как были изобретены обычные вольфрамовые электроды марки WP. При этом по сравнению с ними WT 20 показали себя с наилучшей стороны. А потому и стали самыми популярными на рынке.
Электроды данной марки также рекомендуется затачивать перед сваркой. Но обратите внимание, что при заточке могут выделяться опасные для дыхательных путей пары и пыль. Ведь торий относится к радиоактивным металлам. Так что затачивайте электроды в специальной маске, чтобы не навредить своему здоровью.
Данная марка предназначена для работы с нержавеющей сталью, молибденом и танталом, медью, бронзой, никелем и титаном. Отмечены красным цветом.
Марка WY-20
Вольфрамовые электроды WY 20 — это самые долговечные и стойкие электроды из всех возможных марок вольфрамовых стержней. Для сварки необходимо использовать постоянный ток и прямую полярность. Дуга горит очень устойчиво в большом диапазоне сварочных токов. Поэтому такие стержни используют для сварки особо ответственных металлических конструкций. Можно работать с различными сталями (низколегированными, углеродистыми или нержавеющими), а также с титаном и медью. Отметина темно-синего цвета.
Марка WC-20
Вольфрамовые электроды WC 20 состоят из вольфрама и оксида церия. Церий не является радиоактивным элементом, поэтому такие электроды можно затачивать без риска для здоровья. Такие стержни позволяют легко зажигать дугу и варить на высоком значении сварочного тока. Варить можно и на постоянном, и на переменном токе. Поэтому марка WC 20 считается универсальной.
Такие электроды хорошо зарекомендовали себя в работе. Им под силу сварка трубопроводов (в том числе, орбитальная) и сварка тонких листов стали. Единственный недостаток — это большая концентрация церия на конце стержня во время его нагрева. Зато можно варить молибден и тантал, медные детали, бронзовые, никелевые и титановые. А также все типы сталей. Отметина серого цвета.
Марки WL-15 и WL-20
Вольфрамовые электроды WL 15 и вольфрамовые электроды WL 20 обычно относят к одному типу. А все потому, что обе марки содержат в составе лантан. Благодаря лантану дуга горит стабильно и легко зажигается, прожоги исключены. Также такие электроды можно потушить в середине процесса и затем снова без проблем зажечь. Изнашиваются медленно.
Вместо заключения
Как видите, существует много марок вольфрамовых электродов. И в этой статье мы перечислили только самые популярные. А ведь существуют еще другие марки, например, вольфрамовые электроды WS2. И у них тоже есть свои характерные особенности и краткие характеристики. В целом, вам достаточно той информации, которую можно почерпнуть из этой статьи. Вы уже можете выбрать подходящие электроды и начать варить. Желаем удачи в работе!
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.
Диаметр и длина вольфрамовых электродов может варьироваться. Стандартные электроды имеют длину от 50 до 175 мм, а номинальный диаметр от 0,5 до 10 мм. В России электроды изготавливают по ГОСТ 23949-80, ТУ 48-19-27-91, ТУ 48-19-39-85, 48-19-221-83 и ТУ 48-19-527-83 из чистого вольфрама и вольфрама с активирующими легирующими добавками редкоземельных металлов.
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.
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.
1% La₂O₃
1,5% La₂O₃
2% La₂O₃
1% ThO₂
2% ThO₂
3% ThO₂
4% ThO₂
2% Y₂O₃
0,3% ZrO₂
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%.
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.
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.
Сварка вольфрамовым электродом: состав, технические преимущества и способы их использования
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:
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.
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:
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:
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.