Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (TIG)
Технология получения сварных соединений в защитной атмосфере инертных газов обладает рядом достоинств. Среди них:
- высокая прочность и долговечность шва;
- стабильность глубины проплавления;
- высокая производительность;
- пригодность для сварки тонких заготовок;
- работа с цветными металлами, черными и нержавеющими стальными сплавами.
Сваривание неплавящимся электродом, изготовленным из вольфрама с определенными добавками, называется TIG (Tungsten Inert Gas). Она применяется для сваривания титана. Этот металл в нагретом состоянии приобретает повышенную химическую активность, реагируя с кислородом, азотом и водяными парами, содержащимися в воздухе. Защитная атмосфера препятствует контакту металла сварочной ванны и околошовной зоны с воздухом и защищает его от окисления.
Неплавящийся электрод создает электрическую дугу. Для формирования материала шва используется пруток присадочного материала, который сварщики подает в рабочую зону левой рукой. Пруток плавится от тепла, создаваемого дугой, и стекает в сварочную ванну, смешиваясь с расплавленными кромками заготовок.
Температура плавления вольфрама в 3400оС позволяет сваривать любые металлы и их сплавы. В качестве защитного газа применяют углекислый газ, аргон, и гелий, а также их смеси.
Наиболее эффективную защиту осуществляет гелий. Он обходится дорого, поэтому его применяют только для самых ответственных швов и особо активных металлов.
Аргон существенно дешевле, это наиболее массовый защитный газ, применяемый по нержавеющей стали и цветным металлам, и их сплавам.
Низколегированные сплавы варят в защитной атмосфере углекислого газа, он еще дешевле и позволяет получать соединения хорошего качества.
Современное оборудование, используемое при дуговой сварке в аргоне, позволяет с высокой точностью регулировать сварочные режимы. Это помогает достигать цели — оптимальных характеристик дуги. Это позволяет получать высококачественные швы на изделиях самых разных толщин и пространственных конфигураций
Особенно важно это в таких отраслях, как:
- аэрокосмическая;
- пищевое машиностроение;
- медицина;
- производство вооружений;
- атомное и химическое машиностроение.
При сварке заготовок из алюминия на поверхности сварочной ванны постоянно образуется оксидная пленка. Это тугоплавкое соединение мешает нормальной сварке. Чтобы разрушить оксиды, ведут сварку переменным током. Постоянное изменение полярности не дает образоваться пленке.
Используют ассиметричную форму импульса: положительная полуволна разогревает металл, а отрицательная – разрушает оксидную пленку
Особенно важно подавать газ в рабочую зону за несколько секунд до поджига дуги и прекращать подачу после завершения шва с некоторой задержкой, чтобы дать шву остыть в защитной атмосфере
Аргон, используемый для сварки, должен отвечать жестким требованиям по своим физико-химическим свойствам. Он должен иметь нормированную долю примесей и быть полностью обезвожен.
Необходимо качественно подготовить заготовки к сварке: разделать кромки шва, зачистить и обезжирить сварочную зону.
Аргонодуговая сварка проходит обычно на медных подкладных пластинах, защищающих шов от контакта с воздухом с обратной стороны и не дающих расплаву вытекать вниз
WT-20
Вольфрамовые электродыWT—20 (в состав, помимо чистого вольфрама входит 2,0 % оксида тория) имеют наибольшее распространение в России, так как на протяжении десятилетий показывали высокую эффективность, стабильность и относительную универсальность.Данные электроды подходят для сварки всех типов стали, а также тантала, молибдена и многих других материаловна постоянном токе. Технически способны работать и на переменном токе, но не предназначены для этого. Обладают легким поджигом дуги, относительной долговечностью. Носущественный минусWT-20 в данный момент снижает их потребление — торий являетсярадиоактивным химическим элементом. Пыль от электрода при его заточке, вдыхаемая в легкие человека, может оказать существенное воздействие на его здоровье. Также опасны и плохо проветриваемые помещения, предназначенные для работы с WT-20, и длительный характер самих работ. Все вышеперечисленное не означает, что сразу же стоит отказаться от ториевых вольфрамовых электродов, но желательнострого соблюдать технику безопасности при работе с ними.
Вольфрамовые электроды:виды, назначение и маркировка
Вольфрамовые электроды – это важный компонент аргонодуговой сварки. Это небольшие металлические стержни, главной функцией которых является подвод тока к свариваемым изделиям. Существует много разновидностей вольфрамовых электродов, которые для удобства маркируются буквенным и цветным обозначением. Использование вольфрама в сварке объясняется его физико-химическими характеристиками – это очень тугоплавкий металл, который остается прочным даже при самой длительной сварке. Это экономичный расходный материал, которого хватает надолго.
Совет. Одни из самых крупных запасов вольфрама находятся в Китае, так что в этом случае надпись “Made in China” является гарантией того, что вы не переплачиваете лишних денег за воздух. Можете смело искать именно такие электроды.
Виды вольфрамовых электродов
Сварочный материал можно условно поделить на три вида электродов:
- Электроды постоянного тока. Содержат примеси таких металлов, как торий или иттрий. При использовании этого вида электродов не следует забывать о радиоактивности тория, поэтому варить металлы при помощи таких электродов можно только на открытом воздухе или в хорошо вентилируемых помещениях. Вольфрамовые электроды постоянного тока используются для сварки углеродистых сплавов, бронзы, тантала, никеля, титана, меди и стали, не подверженной к появлению коррозии.
- Электроды переменного тока. Используются для сварки алюминиевых и магниевых сплавов.
- Универсальные электроды. Используются для сварки всех вышеперечисленных металлов или их комбинаций. Работать такими электродами проще, так как они одинаково хорошо сваривают металл как на постоянном, так и на переменном токе. Еще одним важным преимуществом этого вида электродов является то, что с их помощью можно сваривать листовой металл (например, трубы) так, чтобы шов был максимально незаметным.
Маркировка вольфрамовых электродов
Маркировка и условные обозначения – это удобный способ различения электродов по их характеристикам. Вольфрамовые электроды могут иметь следующую маркировку:
Зеленые (обозначаются буквами WP) – электроды, на 99,5% состоящие из вольфрама. Такие электроды применяются для сварки алюминиевых и магниевых сплавов. Во время работы используется синусоидальный ток и два вида защитных газов: гелий и аргон.
Синие (вольфрамовые электроды WL-20 и WL-15). Имеют примесь лантана, что обеспечивает повторный розжиг и устойчивость дуги во время сварки. Очень популярны среди сварщиков, благодаря своей универсальности и оптимальным характеристикам. Содержание лантана в таких электродах увеличивает срок эксплуатации и рабочий ток во время сварки.
Серые (WC-20). Эти электроды имеют примесь церия (2%). Также являются универсальными, потому что во время работы с ними можно использовать как переменный, так и постоянный ток. Используются для сварки труб в неповоротных стыках.
Темно-синие (WY-20) – электроды, имеющие тонкое покрытие иттрием. Считаются самыми устойчивыми электродами и используются при сварке ответственных несущих конструкций.
Белые (WZ-8). Содержат менее 1% циркония и чаще используются для работы с переменным током для сварки алюминия
Во время сварки такими электродами очень важно соблюдать чистоту.
Красные (WT-20) – электроды с примесью тория. Как мы уже упоминали выше, торий может быть опасен для здоровья, поэтому во время работы обязательно нужно защищать органы дыхания и работать в проветриваемом помещении
Несмотря на эту особенность, такие электроды очень надежно соединяют металлы, с которыми другие электроды бессильны, поэтому вольфрамовые электроды с торием используются достаточно часто. Во время работы лучше использовать постоянный ток.
Неплавящийся вольфрамовый электрод – это удобный и повсеместно используемый инструмент, являющийся незаменимым во время работы.
Вольфрамовые электроды — марки
Разнообразие вольфрамовых электродов Существует большое количество разнообразных марок вольфрамовых электродов. Но мы решили выделить из них самые основные. Этими марками пользуются большинство сварщиков и отдают предпочтение именно им.
WP
Довольно распространенная марка вольфрамовых электродов. Возможно это по тому, что выполнять сварку ими можно как на переменном тока, так и на постоянном. Дуга горит стабильно. А кончик электрода заточен в шарообразную форму. Данная форма обеспечивает минимальный расход при работе. Сваривают электродами марки WP в основном алюминий и его сплавы, а так же магний. Конец электрода этой марки окрашивают в зеленый цвет. В состав марки WP практически не входят примеси.
WZ — 8
Вольфрамовые электроды данной марки отличаются особой стойкостью к температуре. Сваривают ими магний, бронзу и алюминий. А так же, сплавы перечисленных металлов. Кончик этой марки заточен как и у WP. Конец таких электродов окрашивают в белый цвет. А в состав их входит цирконий. Как правило, сварочные работы этими электродами выполняют на переменном токе.
Не проходите мимо полезной статьи — сварочная магнитная масса. Постарались подробно и интересно рассказать о преимуществах, недостатках. Сравнили с массой «прищепкой». Порассуждали о том, лучше ли сделать самому или купить в магазине.
WT — 20
Прутки марки WT — 20 включают в свой состав Торий
Торий — радиоактивный металл, что требует особого внимание к их использованию. Что значит особое внимание? На крупных производствах не рекомендуется их использовать
Более того, при их заточке необходимо понимать. Что попадание на кожу или в дыхательные пути частиц в виде пыли является вредным или даже опасным для здоровья. Но, вольфрамовые электроды марки WT — 20 отлично справляются с тугоплавкими металлами. Такими как молибден и титан. Это не говорит, что их не применяют при сварки других металлов. Они так же хорошо себя показали и зарекомендовали в работе с медью, алюминием, никелем и бронзой. Цвет кончика — красный. Работу производить рекомендуется на постоянном токе.
WY — 20
Как правило, такие электроды используют при работе с ответственными, важными конструкциями и деталями. Все по тому, что в их составе Итрий, который обеспечивает особую стабильность горения дуги при сварке прямой полярностью
Обратите внимание на еще один, не мало важный плюс данной марки — сваривают ими и углеродистые и медные, нержавеющие и даже титановые образцы. Цвет, который их обозначает — синий
Ток, при котором обеспечивается правильная сварка — постоянный.
WC — 20
Отмечу вхождение в состав электродов этой марки — церий. Он позволяет дуге гореть стабильно даже если у вас относительно слабый аппарат. Так же, его выделяет возможность работать на переменном и постоянном токе. Что в свою очередь, делает эти электроды универсальными. Цвет на конце — серый.
WL — 15
Режим ток — переменный и постоянный. Сварка всех видов и марок сталей. В состав входит Лантан, который обеспечивает стабильное горение и очень легкий поджог дуги. Так же, вольфрамовые электроды марки WL — 15 гарантируют минимальный риск прожога. Цвет в который окрашен кончик — золотой.
WL — 20
Цвет, в который окрашен кончик электрода — синий. Данная марка очень похожа на WL — 15, только в её составе гораздо больше Лантана редкоземельного. Данными электродами можно сваривать высоколегированную сталь и менее легированную. Износ этих двух марок(WL 15,20) подведен к минимуму, что позволяет экономить на расходных материалах.
Кому интересно, можете ознакомиться с ценами на вольфрамовые электроды.
Заточка вольфрамовых электродов
Сварочные инверторы TIG технологии позволяют получить ровный шов, который зависит от множества технологических процессов, в их число входит знание, как заточить неплавящийся вольфрамовый электрод.
Каждый сварщик, работающий с аргонодуговым аппаратом должен знать все особенности этого процесса. Наконечник неплавящегося прутка играет роль проводника тока, вызывает образование дуги и отвечает за ее удержание. Если электрод будет заточен неправильно или вовсе не будет заточен, то дуга начнет «скакать», а значит получить качественный, ровный шов уже не получится.
Грубо говоря, существует лишь две формы, по которым необходимо делать заточку, это:
- Сфера;
- Конус.
Под сферу затачиваются окончания прутков из чистого вольфрама и с примесью лантана, то есть марки WP, WL. На грани между двумя формами располагаются электроды из вольфрама WT, которые имеют скругленное окончание конуса. Марки вольфрамовых электродов не вошедших в описание затачиваются строго под конус.
При сварке алюминия электроды для аргонодуговой сварки должны быть сферической формы на конце, но «шарик» формируется сам в процессе варки, поэтому делать его вручную нецелесообразно.
Особенности заточки
С формой заточки мы разобрались, но как узнать угол и длину затачиваемого участка? Чтобы узнать длину необходимо воспользоваться простой формулой. Для этого берем диаметр прутка и умножаем его на 2.5. Полученное число (в миллиметрах) и есть длина участка для заточки. Выдержать оптимальный угол заточки сложней.
Споры по поводу оптимального угла заточки ведутся и по сей день, ведь при более остром угле в 17 градусов, можно получить наиболее качественный провар, что очень важно при работе с толстым металлом и несущими конструкциями. С другой стороны угол 60 градусов стабилизирует дугу, поэтому сам процесс сваривания проходит быстрей и проще, но при этом снижается провар
Поэтому используйте оптимальный угол заточки, подобранный под все случаи.
Влияние угла заточки на глубину провара
Ручная заточка – процесс не сложный, но выдержать значения, в пределах допуска заточки очень сложно. Наиболее точный результат можно получить если зажать пруток в патрон дрели и на малых оборотах точить наждаком или болгаркой.
При ручной заточке могут проявиться следующие ошибки:
- Ширина больше или меньше нормы – приводит к снижению проплавления шва.
- Несимметричная заточка – неконтролируемое передвижение сварочной дуги.
- Слишком острый угол – электрод вольфрамовый начинает быстро плавится.
- Тупой угол заточки – снижается проварка шва.
- Риски – блуждание дуги.
Как видите, заточка влияет на множество параметров сварки, поэтому пренебрегать ее качеством не стоит. Если вы проводите много времени работая, с аргонодуговой сваркой, то есть смысл приобрести специальный затачивающий станок. В случае если сварочные работы проводятся нечасто, можно затачивать прутки у специалистов. Не забывайте и про то, что электроды вольфрамовые точатся не только под марку электрода, но и под конкретный металл.
Маркировка и характеристики вольфрамовых электродов
Маркировка вольфрамовых электродов оговорена международными стандартами. Поэтому их легко выбрать по необходимому назначению в любой стране, в какой бы вы не находились. Именно маркировка отражает и тип выбранного электрода, и его химический состав.
Маркировка начинается с буквы «W», которая обозначает сам вольфрам. В чистом виде металл в изделии присутствует, но характеристики такого электрода не очень высокие, потому что это слишком тугоплавкий элемент. Улучшить сварные качества ему помогают легирующие добавки.
- Пруток из чистого вольфрама обозначается «WP». Наконечник прутка зеленого цвета. Можно говорить, что относится он к категории вольфрамовых электродов для сварки алюминия и меди переменным током. Содержание вольфрама в сплаве – не менее 99,5%. Недостаток – ограничения в тепловой нагрузке. Поэтому заточка вольфрамового электрода (его окончания) «WP» производится в виде шарика.
- «C» – это оксид церия. Пруток с серым наконечником. Именно эта добавка позволяет использовать электрод при работе с любым видом тока (постоянным или переменным), поддерживает стабильную дугу даже при небольшом токе. Содержание – 2%. Кстати, церий единственный нерадиоактивный материал из серии редкоземельных металлов.
- «Т» – диоксид тория. Пруток с красным наконечником. Такие электроды используются для сварки цветных металлов, низколегированные и углеродистых сталей, нержавейки. Это часто используемый электрод при проведении сварочных работ аргоновой сваркой. У него есть один минус – радиоактивность тория, поэтому рекомендуется сварку проводить в открытых зонах и в хорошо вентилируемых помещениях. Сварщик должен соблюдать меры безопасности. Отметим, что торированные вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки хорошо держат свою форму при самых высоких токах. С такими нагрузками не справляется даже «WP» марка (чистый вольфрам). Содержание – 2%.
- «Y» – диоксид иттрия. Пруток с темно-синим наконечником. С его помощью обычно варят ответственные конструкции из разных металлов: титан, медь, нержавейка, углеродистые и низколегированные стали. Работа проводится только на постоянном токе (полярность прямая). Иттриевая добавка увеличивает такой показатель, как стабильность катодного пятна на конце самого электрода. Именно это является причиной того, что он может работать в достаточно широких пределах сварочного тока. Содержание – 2%.
- «Z» – оксид циркония. Пруток с белым наконечником. Используется для аргонной сварки алюминия и меди переменным током. Этот тип электродов обеспечивает очень стабильную дугу. При этом элемент достаточно требователен к чистоте сварочного стыка. Содержание – 0,8%.
- «L» – оксид лантана. Здесь две позиции: WL-15 и WL-20. Первый пруток с золотистым наконечником, второй с синим. Сварка вольфрамовым электродом с добавлением оксида лантана – это возможность использовать как переменный ток, так и постоянный. Приплюсуем сюда легкость запуска дуги (первоначальную и при повторном зажигании), у этого вида самый малый износ конца прутка, стабильная дуга при самых больших показателя тока, низкая склонность к прожогам, несущая способность в два раза выше, чем у чистого вольфрамового прутка. Содержание оксида лантана в WL-15 – 1,5% и в WL-20 – 2%.
Классификация по цифровой маркировке следующая. Первые после букв цифры обозначают содержание в сплаве легирующих добавок. Вторая группа цифр, отделенная от первых дефисом, это длина вольфрамового прутка. Самый распространенный размер – 175 мм. Но на рынке можно встретить и 50-миллимтровую длину, 75 и 150. К примеру, WL-15-75 – это электрод с оксидом лантана, в котором содержится 1,5% добавки. Длина прутка – 75 мм. Его наконечник – золотистый.
Выбрать правильный вольфрамовый электрод
Немаловажным фактором при аргонодуговой сварке является правильно подобранный вольфрамовый электрод, проводящий сварочный ток к дуге. На правильный выбор влияют два фактора:
- толщина свариваемого металла
- величина сварочного тока
В зависимости от стандарта на изготовление электроды поставляются различных диаметров, обычно от 1 до 4 мм, и длиной 150 или 175 мм.
Согласно ISO 6848 «Дуговая сварка и резка. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Классификация» электроды поставляются длинами и диаметрами, указанными в таблицах ниже.
Длина электродов из вольфрама и допуск (ISO 6848)
| Длина, мм | Допуск, мм |
|---|---|
| 50 | ±1,5 |
| 75 | +2,5 -1,0 |
| 150 | +4 -1 |
| 175 | +6 -1 |
| 300 | +8 -1 |
| 450 | +8 -1 |
| 600 | +13 -1 |
В состав электродов входит чистый вольфрам и вольфрам с активирующими присадками (редкоземельными элементами и их оксидами):
- окись лантана
- окись иттрия
- двуокись тория
- тантал
- церий
Во избежание путаницы, в зависимости от химического состава, вольфрамовые электроды делятся по цветам маркировки, которую наносят на один из концов. Требование о необходимости нанесения цветной маркировки изложные в ISO 6848 и ГОСТ 24949.
Маркировка вольфрамовых электродов по цветам согласно ISO 6848
| Классификационные символы | Химический состав | Код цвета, RGB значение цвета |
|||
|---|---|---|---|---|---|
| Добавление оксида | Примеси, % | Вольфрам,% | |||
| Главный оксид | % | ||||
| WP | Нет | — | 0,5 максимум | 99,5 минимум | Зеленый #008000 |
| WCe 20 | CeO2 | 1,8 — 2,2 | 0,5 максимум | остальное | Серый #808080 |
| WLa 10 | La2O3 | 0,8 — 1,2 | 0,5 максимум | остальное | Черный #000000 |
| WLa 15 | La2O3 | 1,3 — 1,7 | 0,5 максимум | остальное | Золотой #FFD700 |
| WLa 20 | La2O3 | 1,8 — 2,2 | 0,5 максимум | остальное | Голубой #0000FF |
| WTh 10 | ThO2 | 0,8 — 1,2 | 0,5 максимум | остальное | Желтый #FFFF00 |
| WTh 20 | ThO2 | 1,7 — 2,2 | 0,5 максимум | остальное | Красный #FF0000 |
| WTh З0 | ThO2 | 2,8 — 3,2 | 0,5 максимум | остальное | Фиолетовый #EE82EE |
| WZr 3 | ZrO2 | 0,15 — 0,50 | 0,5 максимум | остальное | Коричневый #A52A2A |
| WZr 8 | ZrO2 | 0,7 — 0,9 | 0,5 максимум | остальное | Белый #FFFFFF |
Помимо требований международных стандартов, в ГОСТ 24949 также есть требование о классификации вольфрамовых электродов по цветам.
| Марка | Массовая доля, % | Цвет | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вольфрам, не менее | Присадки | Примеси, не более | |||||
| Окись лантана | Окись иттрия | Двуокись тория | Тантал | Алюминий, железо, никель, кремний, кальций, молибден (сумма) | |||
| ЭВЧ | 99,92 | — | — | — | — | 0,08 | Не маркируется |
| ЭВЛ | 99,95 | 1,1 — 1,4 | — | — | — | 0,05 | Черный |
| ЭВИ — 1 | 99,89 | — | 1,5 — 2,3 | — | — | 0,11 | Синий |
| ЭВИ — 2 | 99,95 | — | 2,0 — 3,0 | — | 0,01 | 0,05 | Фиолетовый |
| ЭВИ — 3 | 99,95 | — | 2,5 — 3,5 | — | 0,01 | 0,05 | Зеленый |
| ЭВТ — 15 | 99,91 | — | — | 1,5 — 2,0 | — | 0,09 | Красный |
В таблице ниже указаны рекомендации по выбору типа тока в зависимости от вида свариваемого материала.
Рекомендации по выбору типа тока в зависимости от вида свариваемого металла
| Тип металла или сплава, который необходимо сварить | Постоянный ток | Переменный ток | |
|---|---|---|---|
| Прямая полярность (- на электроде) | Обратная полярность (+ на электроде) | ||
| Алюминий и его сплавы толщиной менее 2,5 мм | допускается | допускается | самый подходящий |
| Алюминий и его сплавы толщиной более 2,5 мм | допускается | не рекомендуется | самый подходящий |
| Магний и его сплавы | не рекомендуется | допускается | самый подходящий |
| Нелегированные и низколегированный стали | самый подходящий | не рекомендуется | не рекомендуется |
| Нержавеющая сталь | самый подходящий | не рекомендуется | не рекомендуется |
| Медь | самый подходящий | не рекомендуется | не рекомендуется |
| Бронза | самый подходящий | не рекомендуется | допускается |
| Алюминиевая бронза | допускается | не рекомендуется | самый подходящий |
| Кремниевая (кремнистая) бронза | самый подходящий | не рекомендуется | не рекомендуется |
| Никель и его сплавы | самый подходящий | не рекомендуется | допускается |
| Титан и его сплавы | самый подходящий | не рекомендуется | допускается |
Каждый вариант имеет характеристики, подходящие для применения в определенных ситуациях или для РАД сварки металлов:
- алюминий и его сплавы сваривают переменным током электродом из чистого вольфрама;
- электроды, легированные церием, являются универсальными и поэтому их применяют практически для аргонодуговой сварки всех типов металлов, а с лантаном или торием применяют для сварки нержавейки, а также меди и титана, и их сплавов;
- торированные электроды обеспечивают преимущество из-за увеличения плотности выделения электронов. При этом необходимо учитывать, что они имеют небольшой уровень радиоактивности.
WL-15
Вольфрамовые электродыWL—15 (в состав, помимо чистого вольфрама входит 1,5 % оксида лантана) относятся к группе универсальных, так как подходят для сварки напостоянном(прямой полярности)и переменном токе , а также для различных металлов: любых типов сталей, меди, бронзы, алюминия и его сплавов. Среди отличительных особенностей данного типа электродов выделяются полная безопасность для человеческого здоровья, высокая износостойкость, отсутствие прожигов, повышенная длительность сохранения заточки электрода (опережает даже WL-20), легкий поджиг дуги.
Электроды маркиWL—15отлично подходят для сваркилюбых изделий из всех типов сталей. Они хороши для новичков в аргонодуговой сварке, так как могут сглаживать в процессе работы неправильные настройки аппарата (играет роль их универсальность, безопасность и стабильность). Если провести правильную заточку электрода WL-15, он справится и со сваркой алюминия, магния, а также их сплавов.
Заточка
Форма острия электрода влияет на стабильность и энергетику электрической дуги. Они, в свою очередь, определяют размеры сварочной ванны, глубину и ширину получающегося шва. Кроме параметров заготовок, при выборе формы заточки учитывают и тип электрода. Общая форма для всех электродов — это конус под острым углом уклона. Для марок P, L на кончике конуса формируют небольшой шарик. Это позволяет выдерживать большие термические нагрузки. Для стержней с добавкой тория (марки Т) формируют лишь небольшой полукруглый выступ.
Машинка, применяемая для закточки эдектродов.
Заточку осуществляют несколькими методами:
- ручная заточная машинка;
- электроточило;
- специализированный станок;
- химическим воздействием.
Во время сварки вольфрамовый стрежень не плавится, как плавкие электроды. Но некоторое выгорание его происходит. Поэтому время от времени заточку кончика нужно проверять и при необходимости затачивать его повторно.
Сварочный источник питания
Сварочный источник питания обеспечивает сварочную дугу электрической энергией. В качестве источника питания при сварке ТИГ используются:
— сварочные трансформаторы – при сварке на переменном токе; — сварочные выпрямители и генераторы – при сварке на постоянном токе; — универсальные источники питания, обеспечивающие, как сварку переменным, так и постоянным током.
Источники питания для сварки ТИГ должны иметь крутопадающую внешнюю вольт-амперную характеристику (Источники питания для дуговой сварки). Такая характеристика обеспечивает постоянство заданного значения тока сварки при нарушениях длины дуги, например, из-за колебаний руки сварщика.
Сварочная горелка
Основным назначением горелки для дуговой сварки ТИГ является жесткое фиксирование вольфрамового электрода (W-электрода) в требуемом положении, подвода к нему электрического тока и равномерного распределения потока защитного газа вокруг сварочной ванны. Она состоит из корпуса (ручки) и головки покрытой изолирующим материалом. Обычно, в рукоятку горелки встроена кнопка управления для включения и выключения тока сварки и защитного газа. Некоторые современные горелки имеют кнопку управления током в процессе сварки. Цанга позволяет жестко закрепить W-электрод в горелке; для этого необходимо закрутить тыльный колпачок до отказа. Обычно, тыльный колпачок достаточно длинный, чтобы вместить в себя всю длину электрода, как это показано на рисунке. Но для работы в стесненных условиях горелки могут снабжаться и короткими колпачками.
Горелки для сварки ТИГ разработаны самых разных конструкций и размеров в зависимости от максимального требуемого тока, а также от условий ее применения. Размер горелки также влияет на то, как горелка будет нагреваться и охлаждаться при сварке. Конструкция некоторых горелок предполагает их охлаждение потоком защитного газа (это так называемые, горелки воздушного охлаждения). Горелки также отводят тепло в окружающее пространство. Имеются также горелки с водяным охлаждением. Они, обычно, предназначаются для использования на повышенных токах сварки. Горелки ТИГ с водяным охлаждением, как правило, имеют меньшие размеры, чем горелки воздушного охлаждения для тех же токов сварки.
Газовое сопло. Функцией газового сопла является направлять защитный газ в зону сварки с тем, чтобы он замещал окружающий воздух. Газовое сопло крепится к горелке ТИГ на резьбе, что, в случае необходимости, облегчает его замену. Они обычно изготавливаются из керамического материала для того, чтобы противостоять интенсивному нагреву.
Газовые линзы. Другим типом сопел являются сопла со встроенными газовыми линзами, в которых поток газа проходит через металлическую решетку, что придает ему большую ламинарность, обеспечивающую более надежную защиту, так как такой поток более устойчив к воздействиям поперечных воздушных потоков и действует на большее расстояние. Преимуществом сопла, обеспечивающего ламинарный поток газа, заключается в том, что можно устанавливать больший вылет электрода, что дает сварщику лучший обзор сварочной ванны. Газовые линзы также снижают расход газа.
Обычное сопло (слева) и сопло с газовой линзой (справа)
Форма потока защитного газа от обычного сопла
Форма потока защитного газа от сопла с газовой линзой
Критерии выбора электрода из вольфрама
При выборе вольфрамовых прутков необходимо ориентироваться на такие их параметры, как:
- тип, химический состав и наличие легирующих добавок;
- диаметр, который оказывает влияние на толщину формируемого сварного шва;
- геометрия острия, определяющая многие характеристики сварочного процесса;
- качество заточки.
Естественно, на выбор электрода определенной марки значительное влияние оказывают и характеристики соединяемых деталей: размеры, состав материала и др. При выборе вольфрамовых прутков можно обращаться к справочным таблицам или собственному опыту.
Основные критерии выбора электродов исходя из их свойств
Способы заточки вольфрамовых электродов
Заточка вольфрамовых электродов – наиважнейшая составляющая правильно проведенного сварочного процесса. Поэтому все сварщики, занимающиеся сваркой в среде аргона, очень тщательно проводят эту операцию. Именно от формы наконечника зависит, как правильно будет распределяться энергия, передаваемая от электрода двум свариваемым металлам, каково будет давление дуги. А от этих двух параметров уже будет зависеть форма и размеры зоны проплавки шва, а соответственно его ширина и глубина.
- Рабочий конец электродов марки WP, WL – это сфера (шарик).
- На WT также делают выпуклость, но небольшого радиуса. Скорее, просто обозначают скругленность электрода.
- Остальные виды затачиваются под конус.
Когда варится алюминиевый стык, на электроде сфера образуется сама. Поэтому, проводя сварку алюминия, нет необходимости проводить заточку электрода.
Какие ошибки заточки к чему могут привести.
- Ширина заточки сильно отличается от нормы, то есть, может быть очень широкой или очень узкой. В этом случае вероятность непроплавления шва сильно увеличивается.
- Если проведена несимметричная заточка, то это гарантия отклонения сварочной дуги в одну из сторон.
- Угол заточки слишком острый – снижается срок эксплуатации электрода.
- Угол заточки слишком тупой – уменьшается глубина проплавки шва.
- Риски, оставленные от абразивного инструмента, расположены не вдоль оси прутка. Получите такой эффект, как блуждание дуги. То есть, нарушается стабильное и равномерное горение сварной дуги.
Кстати, существует простая формула, определяющая длину затачиваемого участка. Она равна диаметру прутка, умноженного на постоянный коэффициент – 2,5. Существует и таблица, в которой обозначается соотношение диаметра электродов с длиною затачиваемого конца.
Точить конец вольфрамового прутка надо поперек, как карандаш. Можно точить на электрическом наждаке или на болгарке. Чтобы добиться равномерного снятия металла по всей зоне заточки, можно закрепить пруток в патроне дрели. И вращать его на малых оборотах электроинструмента.
В настоящее время производители специального электрического оборудования предлагают станок для заточки неплавящихся вольфрамовых электродов. Удобный и точный вариант сделать заточку качественной. В состав станка входит:
- Алмазный диск.
- Фильтр для сбора пыли.
- Настройка оборотов рабочего вала.
- Настройка угла заточки. Этот параметр варьируется в пределах 15-180°.
Исследования, найти оптимальный угол заточки, проводятся постоянно. В одном НИИ был проведен тест, где электрод из вольфрама марки WL проверялся на качество сварного шва путем его заточки под разные углы. Были выбраны сразу несколько угловых размеров: от 17 до 60°.
Были определены точные параметры сварочного процесса:
- Сваривались два металлических листа из коррозионностойкой стали толщиною 4 мм.
- Ток сварки – 120 ампер.
- Скорость – 10 м/ч.
- Положение сварки – нижнее.
- Расход инертного газа – 6 л/мин.
Результаты эксперимента таковы. Идеальный шов получился, когда использовался пруток с углом заточки в 30°. При угле в 17° форма шва была конусной. При этом сам процесс сварки проходил нестабильно. Ресурс электрода резки уменьшался. При больших углах заточки менялась и картина сварного процесса. При 60° увеличивалась ширина шва, но уменьшалась его глубина. И хотя сам процесс сварки стабилизировался, назвать его высококачественным нельзя.
Как видите, угол заточки играет важную роль в сварочном процессе
И неважно, используются электроды по нержавейке, стали или меди. При любых вариантах нужно правильно заточить пруток, ведь последствия могут быть крайне отрицательными
Описание прутков по цветам и химическим характеристикам помогает правильно сделать выбор, а заодно и выбрать форму заточки.
Условия применения
Чтобы избежать появления окислов на соединительном шве, сварка вольфрамовыми электродами производится исключительно в защитной среде — газовой. Задача газа — защитить зону сваривания металлов от кислорода и воды. Обязательное условие — газ должен быть инертным, то есть не вступать в химическую реакцию с материалом. Чаще для этих целей используют аргон, чуть реже — гелий. Могут использоваться специальные смеси газов. Причина частого применения аргона — доступность и универсальность.
Отметим, что формирование защитной газовой среды в разных сварочных системах происходит по-разному. Самая распространенная и доступная система предусматривает выброс инертного газа непосредственно из сопла горелки. Такой способ доступен для бытовых сварочных приборов. В промышленных условиях детали могут помещаться в специальные камеры, наполненные газом. Такие швы получаются максимально крепкими и качественными. Подобную технологию применяют в самолетостроении.
