Особенности заточки вольфрамового электрода для аргоновой сварки

Сварка низколегированных и среднелегированных конструкционных сталей

Свариваемость таких сталей зависит от содержания углерода и легирующих компонентов и ухудшается с ростом содержания углерда и легирующих  компонентов. Стали   кремнемарганцевой группы 15ГС, 18Г2С и 25Г2С сваривают  электродами типа Э60А марки УОНИ-13/65. Перед сваркой кромки тщательно зачищают от грязи, ржавчины и окалины.

Сварку выполняют предельно короткой дугой. Изделие перед сваркой подогревают до температуры 200 С, электроды перед сваркой прокаливают при 400°С в течение одного часа.

Кремнемарганцемедистые стали 10Г2СД, 10ХГСНД, 15ХСНД и 12ХГ сваривают электродами типа Э50А марки УОНИ-13/55. Изделие перед сваркой не подогревают.
Сварка низколегированных и среднелегированных конструкционных сталей

Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа

Сварку плавящимся электродом в среде углекислого газа применяют для большинства сталей, которые имеют удовлетворительную свариваемость другими видами дуговой сварки. Отличительной характеристикой такой сварки является ее высокая производительность и относительно низкая стоимость. Для сварки в среде этого защитного газа используют проволоку с повышенным содержанием раскислителей (кремния и марганца), которые компенсируют выгорание этих компонентов в зоне сварки.

Особенностью сварки в среде углекислого газа является разложения его на атомарный кислород (О) и окись углерода (СО). Окись углерода в свою очередь распадается на углерод и кислород. Атомы кислорода окисляют железо и легирующие присадки, в результате чего металл сварочной ванны насыщается кислородом и оксидом железа, и его свойства ухудшаются. Кроме того, образовавшийся в результате кристаллизации металла углекислый газ начинает выделяться в виде пузырьков. Часть пузырьков этого газа не успевает покинуть металл, застывая в виде пор. Легирование кремнием и марганцем сварочной проволоки снижает эту вероятность, так как окислы железа раскисляются не за счет углерода, а за счет веществ, содержащихся в этих компонентах. При этом образования окиси углерода при кристаллизации металла не происходит, а качество сварочного шва улучшается.

Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от типа сварного соединения, толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве. Эта зависимость отражена в таблице.

Зависимость диаметра сварочной проволоки от толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве

Металл толщиной более 4 мм необходимо сваривать с двух сторон, для более тонких металлов следует подбирать режимы, чтобы выполнить полный провар за один проход. Более тонкие металлы сваривают за один проход, обеспечивая тщательную предсварочную сборку деталей, точное направление электрода по стыку и неизменные режимы сварки. При сварке однослойных стыков и первого слоя многослойных швов горелку перемещают возвратно-поступательными движениями. Если сварка выполняется со скосом кромок, то электрод следует направлять в угол разделки.

Особенности сварки алюминия и алюминиевых сплавов

При сварке ТИГ большинства металлов используется постоянный ток прямой полярности. Однако эти условия сварки неприемлемы, когда речь идет об алюминии и магнии. Обусловлено это наличием на поверхности этих металлов прочной и тугоплавкой окисной пленки. Алюминий характеризуется высокой химической активностью. Он легко вступает во взаимодействие с кислородом воздуха, т.е. окисляется. При этом образуется тонкая плотная пленка из оксида алюминия (Al2O3). Своей высокой коррозионной стойкостью алюминий обязан именно этой пленке. Температура плавления чистого алюминия – 660 ºС, а температура плавления окиси алюминия более чем в три раза выше – 2030 ºС. Окись алюминия – это керамический материал, твердый и не электропроводный. При расплавлении алюминия он растекается крупными каплями удерживаемыми от слияния окисной пленкой. В случае если фрагменты пленки окажутся в закристаллизовавшемся металле шва, то его механические свойства ухудшаться. Таким образом, для того чтобы сварить вместе две алюминиевые детали, прежде всего, необходимо эту окисную пленку разрушить. Это можно выполнить:

— механически (однако, это практически невозможно, так как из-за высокой химической активности алюминия он тут же вступает в связь с кислородом, и новый слой окиси алюминия начинает образовываться. Причем, в условиях дуговой сварки при высокой температуре окисление алюминия и образование окисной пленки происходит еще более интенсивно); — химической обработкой (довольно сложно и трудоемко); — сваркой на обратной полярности; — сваркой на переменном токе.

При подключении электрода к отрицательному полюсу (сварка на прямой полярности) изделию будет передаваться значительное количество тепла, однако пленка разрушаться не будет. Если полярность изменить и подключить электрод к положительному полюсу (сварка на обратной полярности), то тепла изделию будет передаваться меньше, однако, как только будет возбуждена дуга, окисная пленка начнет разрушаться (происходит, так называемая катодная очистка).

Существует две теории, объясняющие механизм разрушения окисной пленки на обратной полярности.

Катодное пятно, перемещаясь по поверхности сварочной ванны, приводит к испарению окислов алюминия, при этом эмиссия электронов с активных катодных пятен отталкивает фрагменты окисной пленки к краям сварочной ванны, где они формируют тонкие полоски.

Поток ионов обладает достаточной кинетической энергией, чтобы при столкновении с поверхностью катода разрушать окисную пленку (аналогичный эффект имеет место при пескоструйной обработке). В пользу этой теории говорит тот факт, что чистящий эффект выше при использовании инертных газов с более высоким атомарным весом (аргон)

Однако наряду с этим положительным явлением будут наблюдаться такие отрицательные последствия сварки на обратной полярности как перегрев электрода, на котором будет выделяться слишком много тепла (вызывая его перегрев), и низкое проплавление основного металла. Решением этих проблем является сварка на переменном токе. Комбинация прямой и обратной полярности позволяет использовать преимущества обоих полярностей; мы получаем и необходимое тепловложение (т.е. проплавление основного металла) в полупериоды прямой полярности и очистку поверхности от окиси алюминия (в полупериоды обратной полярности). Сварка на переменном токе этой частотой является идеальным процессом соединения всех типов алюминиевых и магниевых сплавов.

Вольфрамовые электроды: основные характеристики

Подобные изделия представляют собой тугоплавкие стержни, которые предоставляют возможность создавать электрическую дугу, нужную для плавки кромок свариваемых изделий, присадочной проволоки в период выполнения сварочных работ. Применяются подобной модели электродов часто при сваривании деталей, когда аргон выступает в качестве защитной среды. В данном случае сварка вольфрамовым электродом производится на любых конструкциях. Подобран для этой цели неслучайно вольфрам, так как именно данный компонент является наиболее тугоплавким металлом, которые встречаются в природе. При производстве вольфрамовых стержней обязательно учитываются требования, прописанные в международных стандартах. Это дает возможность причислить данные электроды к определенному классу, независимо от страны производителя. Маркировка электрода согласно данным требованиям обязана отражать не лишь тип изделия, но и какие химические элементы в него входят.

«W» — первая буква маркирования изделия обозначает, что это вольфрамовые электроды. Такие изделия содержат чаще всего небольшой процент легирующих элементов, которые существенно повышают технические свойства изделия, также увеличивают их эксплуатационный период. Следующая буква в маркировке изделия оповещает о типе легирующего компонента.

Чистый вольфрам – «Р»

Присутствующая в обозначениях буква «Р» говорит о том, что изделие состоит на 99,5 процента из вольфрама, не содержит легированных элементов. Это обеспечивает в процессе выполнения сварочных работ устойчивость дуги при переменном токе. Изделия данной группы применяются для сварки алюминиевых конструкций.

Оксид тория – «Т»

Обозначение «Т» указывает на наличие оксида тория, благодаря которому имеют множество преимуществ и являются достаточно востребованными. Инструменты данной категории чаще всего применяются при сваривании образцов из нержавеющей стали (использование постоянного тока). Но, как и другие изделия у них есть собственные недостатки:

• сварочные работы в закрытых помещениях при использовании электродов из вольфрама, содержащих торий, требуют обязательного обустройства рабочей зоны вентиляционной вытяжкой, так как данный химический элемент является радиоактивным. Выделяемые пары при нагревании тория достаточно опасны для человеческого здоровья;
• используя электроды данной марки, возможны скачки дуги (переменный ток). Это снижает существенно качество сварочного соединения.

Оксид лантана – «L»

Оксид лантана, входящий в состав инструмента, способствуют легкому розжигу дуги, повышают ее устойчивость в процессе работы, обеспечивает быстрое повторное зажигание. Применение подобных прутков снижает риски прожигания свариваемых образцов в среде аргона, существенно повышается ток. Эти модели инструмента отличаются продолжительным сроком эксплуатации. Если их сопоставить с аналогами из чистого вольфрама, то они менее способствуют загрязнению сварочной ванны.

Иттрий – «Y»

Из всех модификаций вольфрамовых электродов, изделия данной категории являются наиболее устойчивыми. Поэтому они применяются для соединения достаточно ответственных конструкций. При использовании их для сварки применяется постоянный ток.

Оксид циркония – «Z»

Инструменты, содержащие оксид циркония, применяются для соединения образцов, когда в работе используется переменный ток. Работая с такими электродами нужно четко контролировать и не допускать загрязнения сварочной ванны. Если сравнивать с аналогичными изделиями другой маркировки, они выдерживают наиболее максимальные нагрузки тока.

Оксид церия – «С»

Изделия, промаркированные буквой «С», которые содержат оксид церия, считаются универсальными. Их применяют при соединении конструкций сварочным оборудованием на любом токе. Они даже при минимальных показателях тока поддерживают устойчивое горение.

Электроды из вольфрама, их маркировка

Вольфрамовые электроды используются в среде инертного газа при сварке с аргоном. Они качественные и безопасные, поэтому их можно использовать для работы даже новичкам сварочного дела. Символы и цвет маркировки, нанесенные на каждый электрод, указывают на его тип и состав. Так, о присутствии вольфрама говорит буква W . Вторая, следующая за ней буква, означает оксид того элемента, который выступает в роли легирующей добавки.

В качестве легирующих оксидов в составе электрода могут присутствовать:

• С – оксид церия;
• Z – оксид циркония;
• L – оксид лантана;
• T – оксид тория ;
• Р – чистый вольфам без легирующих добавок.

Следом за второй буквой, обозначающей легирующее вещество, идет цифра, которая обозначает процент такого вещества. Например, если стоит цифра 20, то это говорит о присутствии легирующего вещества в составе 2 процентов. Далее через дефис идет следующее число – это длина в миллиметрах, чаще всего это 175 мм, но есть и 50, и 75 и 150 мм соответственно. А диаметр электродов из вольфрама может составлять от 1 до 6,4 мм.

Например, такая маркировка, как WL 15 — 175, говорит о следующих характеристиках электрода:

• он включает вольфрам;
• содержит в себе легирующие добавки из лантана в размере 1,5 процента ;
• длина элемента составляет 175 мм.

Однако при приобретении электрода для сварки следует обращать внимание не только на буквы и цифры, но и на цвет изделий. Маркировка целиком включает в себя все необходимые характеристики изделия, согласно которым можно сделать правильный выбор

Ниже приводим таблицу маркировки вольфрамовых электродов:

• WP зеленого цвета – в таких электродах вольфрам является ключевым элементом, его содержится здесь более 99 процентов. Их используют при сварке алюминия и магния, сам процесс совершается с применением синусоидального тока. Защитными газами являются гелий и аргон;
• WC-20 серого оттенка включает в себя оксид церий в составе 2 процентов от состава электрода. Он относится к универсальным элементам, его применяют при сварке с использованием переменного тока с положительной полярности. Также их можно задействовать при соединении трубопроводов в неповоротных стыках;
• WL-15 и WL-20 синего оттенка на 1,5 и 2 процента соответственно состоят из лантана, что позволяет сделать устойчивую дугу и повторный розжиг. Часто такие электроды применяются в промышленных целях, также лантан увеличивает рабочий ток и наполовину снижает износ. Сделанные с их помощью швы долговечны и менее подвержены загрязнениям, чем другие. Для работы электрода нужно придать его концу сферичную форму;
• WT-20 красного цвета. В состав такого элемента входит торий , пыль которого может представлять некоторую опасность для здоровья. Но даже несмотря на этот факт, подобный электрод многие применяют гораздо чаще, чем сделанные целиком из вольфрама. Все это за счет свойств тория, который может мгновенно соединить даже самые трудно соединяемые металлы. Для сварки желательно использовать постоянный ток, поскольку синусоидальный может спровоцировать «прыжки» дуги по поверхности свариваемых материалов, а это приведет к их порче;
• WZ-8 белого оттенка. В таком электроде присутствует оксид циркония в количестве чуть меньше процента. При сварке обязательно следите за чистотой поверхности, также используйте переменный ток. Концу прибора лучше всего придавать сферическую форму. Такой элемент лучше всего подходит для сварки деталей из алюминия;
• WY-20 темно-синего цвета. Такие вольфрамовые электроды имеют тонкое покрытие на основе итрия . Они отличаются своей устойчивостью, поэтому часто они используются при сварке очень важных и ответственных конструкций;
• WL 30 фиолетовый – на три процента состоит из оксида тория ;
• WL 40 оранжевого оттенка включает в себя 4 процента оксида тория .

Перед тем как выбирать электрод для сварки, выберите ее метод, а также уточните все свойства материала, с которым планируете работать. Иногда, чтобы соединить одну конструкцию, потребуются вольфрамовые электроды разных видов и с разными маркировками.

Маркировка и характеристики

Маркировка проводится в соответствии с DIN EN 26848 и соответствующим ему ГОСТу 23949-80.

Начинается маркировка с литеры — W- это символ вольфрама в Периодической системе элементов. Следующий символ- указывает на присадки, добавленную к вольфраму. Добавки применяются, чтобы улучшить одно из свойств:

• плавкости;
• легкость розжига дуги;
• электропроводимость;
• прочностные параметры.

Следующее число выражает массовую долю этой присадки в тысячных долях. Так, число 10 будет означать 1% добавки. Второе из чисел означает длину стержня. Используются длины в 50, 100, 150, 175 мм. Дополнительно используется цветовая метка-наконечник.

WP

Стержень из чистого вольфрама отличается слабой разжигаемостью дуги и малом сроком службы. Не выдерживает сильных токов.

Режимы сваивания меди маркой WP.

WZ-8

Присадки циркония несколько упрощают розжиг, позволяют увеличить срок работы. Используются при сваривании алюминия и других легких металлов переменным током с ассиметричным фазовым профилем.

WT-20

Торированные. Несмотря на малую массовую долю, торий, являющийся радиоактивным элементом, представляет собой серьезную угрозу здоровью сварщика, особенно при продолжительной работе.

При работе необходимо организовать качественную вытяжку, работать в плотной одеже и респираторе. Рекомендовано применение сварочной маски с изолированным воздухоснабжением.

Использование тория позволяет продлить срок службы электрода по сравнению с чисто вольфрамовым. Увеличивается также и максимальная сила тока; легко разжигается дуга.

WY-20

В качестве добавки используется диоксид иттрия. Этот редкоземельный металл дает возможность значительно повысить силу сварочного тока и не опасен для здоровья. Используется для сваривания заготовок большой толщины сильными токами.

WC-20

В качестве присадки используется церий. Он не радиоактивен, и позволяет существенно улучшить основные характеристики, прежде всего, розжиг дуги и срок службы. Повышается и максимальный сварочный ток.

Режимы для соединения титановых заготовок.

WL-15 и WL-20

Использование лантана дало возможность создать универсальный электрод, пригодный для переменного и постоянного тока. Такие стержни особенно хорошо держат форму заточки острия, давая больше возможностей для работы без перерывов.

Рабочие режимы, рекомендуемые для стержней марки WL.

Кроме международного обозначения, встречаются и традиционные отечественные обозначения. К ним относятся:

• ВЛ/ЭВЛ-2 с 2 % лантана, универсального применения;
• ЭВИ-1/СВИ-1 с 1% диоксида иттрия, рекомендован для нержавейки, Ti, Cu и конструкционными углеродистыми сплавами.

Иттрированные электроды используются на постоянном токе.

Особенности аргонодуговой сварки и ее технология

Сварка аргонодуговым методом предусматривает соединение металлов под аргоновой защитой. Существует два способа такой сварки, ручной и автоматический , давайте рассмотрим их ниже.

Сварка ручным способом при применении вольфрамового электрода под аргоновой защитой состоит из следующих этапов:

• подведение аргона и тока к горелке. Затем вторая фаза приводится к сварочной поверхности. Между присоединенным к горелке электродом и поверхностью появляется дуга, к которой подается присадочная проволока;
• зажигается дуга посредством угольной пластины. Это не испортит свариваемые поверхности, и защитит шов от возможных загрязнений;
• дуга возбуждается посредством осциллятора;
• следим за движением электрода, чтобы он продвигался строго по шву. В противном случае работа прерывается, чтобы он не расплавился.

При таком способе допускается использование переменного тока при сварке.

Автоматическую аргонодуговую сварку с элементами на основе вольфрама в основном применяют с целью соединения трубопроводов в местах неповоротных стыков. Для этой цели применяют разные приборы разных конструкций, которые отвечают за весь сварочный процесс. Сварочная дуга появляется между концом проволоки и металлической поверхностью. При этом в качестве проволочного конца тут выступает электрод. Но при этом аппараты для данного вида работ нельзя применять в ряде работ, в частности, по причине того, что короткий шов таким способом не выполняется.

Приборы на основе вольфрама для аргонодуговой сварки можно применять, если они оснащены такими маркировками, как:

• WZ;
• WY;
• WT;
• WP.

Они надежны и универсальны в применение, а некоторые из них можно применять для соединения даже тонких металлических листов.

Правила сварочного процесса

Правила сварки аргонодуговым способом следующие:

• если вы соединяете тонкие листы металла, то используйте при работе только специальные приспособления сборочно-сварочного назначения. Это позволит вам точно соединить кромку, и шов в итоге выйдет тонким и прочным;
• вольфрамовые электроды должны иметь идеально чистые концы, это обеспечит высокое качество шва;
• перед работой не забудьте определиться с тем, какой будет сила тока. Таким образом, вы грамотно просчитаете расход материалов и время заточки;
• старайтесь не впускать в сварочную зону воздух, это может ухудшить качество швов.

Если вы примите во внимание эти правила и примените это на практике, шов будет качественным и долговечным, вам не придется чинить дыры, поскольку первоначальное состояние может сохраниться на несколько десятилетий. Теперь вы имеете представление о том, что такое вольфрамовые электроды, как их различить по маркировке и правильно выбирать

Это поможет облегчить выбор материалов для сварки

Теперь вы имеете представление о том, что такое вольфрамовые электроды, как их различить по маркировке и правильно выбирать. Это поможет облегчить выбор материалов для сварки.

Это интересно: Чугунное литье — технология печного литья, производство

Марки и маркировка

Электроды так же разбиваются по маркам, имеют буквенную маркировку, а концы прутков обозначаются определенны цветом. 1. WP(зеленый). Выполнен из вольфрама. Содержание в пределах 99,5%. Работают с магнием и алюминием. 2. WC-20 (серый). Содержит 2% оксида церия. Этот стержень универсальный. Применяют для сварки трубопроводов на неповоротных стыках. 3. WL-15, WL-20 (синий). С добавлением лантана, отличается устойчивой дугой. Самый используемый в промышленности. Швы из-под этого электрода долговечные и чистые. Работает на постоянном токе. 4. WT-20 (красный). В составе присутствует торий. Несмотря на радиоактивность, этот электрод очень «ходовой» благодаря отличным сварочным свойствам тория, который запросто соединяет самые «капризные» сплавы. Работает на постоянном токе. 5. WZ-8 (белый). Сюда добавляется оксид циркония. Очень любит чистоту. Рекомендуется переменный ток. Приступая к работе, следует закруглить электрод. Хорошо работает по алюминию. 6. WY-20 (темно-синий). Этот стержень покрывают тонким иттриевым слоем. Применяются для ответственных и важных конструкций. Следует учитывать, что при выборе конкретного электрода определяют свойства свариваемого металла. Иногда для одного изделия нужны разные марки.

Для чего предназначены вольфрамовые электроды

Основное применение вольфрамовые электроды нашли в аргонодуговой сварке, в защитной среде инертного газа — аргон. Имея большое разнообразие, электроды для аргоновой сварки относятся к категории неплавящихся электродов (ред. mmasvarka.ru).

На вид, такие электроды представляют собой чистые, без электродной обмазки стержни, предназначенные для формирования дуги. Сварочная дуга, в аргонодуговой сварке, образуется между вольфрамовым электродом и свариваемой заготовкой. При помощи вольфрамовых электродов можно осуществлять сварку самых разных металлов и конструкций, в том числе трубчатых.

Как известно, вольфрам — это очень тугоплавкий металл. Поэтому и электроды для аргонодуговой сварки имеют такие же характеристики, они отличаются большой твёрдостью, даже под воздействием самых высоких температур, свыше 3000 °С.