Для чего нужны вольфрамовые электроды

Вольфрамовые электроды – это стержни из вольфрама без обмазки. Они относятся к неплавящимся проводникам, которые требуются для создания и удержания электрической дуги. Материал стержня не используется в формировании сварного шва.

Область применения

Вольфрамовые электроды применяются при работе в среде защитных газов – аргона или гелия. Основная сфера применения – аргонодуговая сварка.

Для применения прутков этого типа требуется высокая квалификация сварщика, а также профессиональный сварочный аппарат TIG. Из-за этих ограничений вольфрамовые неплавящиеся стержни редко применяются в быту. В промышленности они востребованы в судо-, машино-, станкостроении, а также на автосервисах.

Сварка неплавящимися электродами используется при работе с цветными металлами (медные сплавы), алюминием, титаном. Также вольфрамовые стержни используются для сварки нержавеющей, легированной и углеродистой стали.

Характеристики вольфрамовых электродов

Основное свойство вольфрама – его тугоплавкость. Прутки из вольфрама способны в течение долгого времени проводить электрический ток и подвергаться воздействию высокой температуры, сохраняя свои характеристики. Температура плавления этого материала – более 3000°C.

Стандартная длина вольфрамового электрода – 175 мм, также существуют прутки длиной 50 или 150 мм. Диаметр прутка может быть от 0,5 мм до 1 см.

Основной характеристикой является материал: наличие и процентное содержание примесей редкоземельных металлов. Добавки необходимы для придания стержню требующихся свойств: прочности, плавкости, проводимости и т.д. Наличие примесей позволяет выполнять сварку на переменном или постоянном токе, работать с различными материалами и защитными средами газов.

Разновидности

В зависимости от наличия примесей выделяется несколько видов электродов. Характеристики каждого вида отражаются в маркировке, где первая буква «W» обозначает основной материал (вольфрам), вторая буква определяет тип примеси, а число – долю примесей на 1000 долей вольфрама. Кроме того, наличие примесей можно определить по цветовой маркировке изделия.

Прутки из чистого вольфрама (содержание не менее 99,5%) обозначаются маркировкой «WP» и зеленым цветом. Используются для сварки алюминия на переменном токе. Из-за достаточно ограниченных условий эксплуатации применяются достаточно редко – электроды с содержанием примесей более распространены. Примеси и их маркировки могут быть следующими:

• «С», серый цвет – оксид церия. Универсальная марка для работы как на постоянном, так и на переменном токе. Используется для цветных, черных металлов. Обеспечивает стабильную дугу.
• «Т», красный – диоксид тория. Применяется для сварки цветных металлов, нержавеющей и низколегированной стали, углеродных сплавов. Прочные прутки с широкой областью применения. Недостатком является радиоактивность – при работе этим материалом требуется внимательно соблюдать технику безопасности: использовать средства индивидуальной защиты, проветривать помещение.
• «Y», темно-синий – диоксид иттрия. Подходит для работы на постоянном токе с цветными металлами и сталями. Такие прутки используются для сварки изделий, которые подвергаются высокой силе тока в процессе эксплуатации.
• «Z», белый – оксид циркония. Используется для сварки алюминия и меди на переменном токе. Требует тщательной подготовки сварочной поверхности, но обеспечивает максимальную стабильность дуги.
• «L», золотой (1,5% примеси) или светло-синий (2%) – оксид лантана. Наиболее универсальная марка: обеспечивает сварку переменным или постоянным током на высокой мощности, может использоваться для работы с цветными металлами, алюминием, титаном, высоколегированными сталями. Прутки прочные, хорошо удерживают заточку.

Подготовка электрода

Перед началом работы необходимо выполнить заточку — придать кончику прутка нужную форму. От формы зависит распределение энергии во время сварки, глубина и ширина воздействия дуги на металл, форма сварочного шва. Заточка выполняется при помощи точильного круга или УШМ.

Форма кончика определяется маркой электрода. Так, электроды из чистого вольфрама и с примесью лантана должны иметь на конце сферу, прутки с содержанием тория незначительно скругляются, а остальным маркам требуется придать форму конуса. Длина заточки определяется умножением диаметра на 2,5. Угол заточки зависит от силы тока: на низкой мощности требуется 10-20°, а на высокой – 60-120°. При небольшом угле заточки пруток быстро изнашивается, а при угле более 90° может снизиться стабильность дуги.

Важно: заточка должна быть симметричной — неравномерность приведет к отклонению дуги от шва. Царапины на кончике прутка недопустимы: они снижают стабильность дуги и, следовательно, качество шва.

Процесс сварки

Сварка TIG осуществляется следующим образом:

1. Подготовка обрабатываемого изделия. Для стабильности дуги и высокого качества шва свариваемые кромки требуется зачистить и обезжирить. При наличии на металле загрязнений в шве образовываются дефекты, которые могут привести к его разрушению во время эксплуатации.
2. Создание среды защитных газов. Баллон с газом подсоединяется к аппарату при помощи редуктора и шланга. Важно обеспечить отсутствие сквозняков, которые могут сдуть газ. Подачу газа нельзя делать слишком сильной или слишком слабой: недостаток защитной среды приведет к воздействию на шов кислорода и образованию пор, а избыток — к выдуванию дуги.
3. Настройка оборудования. Выставляется полярность, сила тока, напряжение.
4. Сварка. Электрод подносится к кромке, после чего разжигается дуга. В ряде случаев в сварочную ванну требуется подача присадки — плавящегося прутка, материал которого становится частью шва. Для формирования шва электрод требуется двигать вдоль кромок и выполнять колебания перпендикулярно направлению шва.

Преимущества вольфрамовых электродов

К преимуществам прутков из этого материала относятся:

• Долговечность, экономичность. Благодаря температуре плавления 3422°C один пруток даже при активном использовании может прослужить до двух недель.
• Стабильность сварочной дуги. При правильно выполненной заточке стержня дуга легко разжигается и не гаснет.
• Универсальность. Большой выбор марок вольфрамовых электродов позволяет работать с любыми материалами, а также выполнять сварку как на постоянном, так и на переменном токе. Сварка возможна на ручных аппаратах, автоматах, полуавтоматах.
• Отсутствие ограничений по толщине изделия. При использовании неплавящихся электродов можно сваривать кромки толщиной от 0,1 мм. Максимальная толщина не ограничена.
• Высокое качество шва. Благодаря использованию среды защитных газов шов не подвергается воздействию кислорода. Кроме того, при сварке неплавящимся электродом не образуется шлак, а стабильность дуги обеспечивает ровный шов без пустот.