Вольфрамовые электроды — классификация, описание, характеристики — Обзор

Что важно знать о присадочном прудке – состав и диаметр

По химическому составу наиболее часто встречаются такие сочетания:

Диаметр стоит выбирать, пользуясь следующей таблицей:

После того, как вы разобрались с расходными материалами, вы можете переходить к настройке аппарата и самой горелки, о чем мы обязательно расскажем в следующих материалах. А сейчас советуем ознакомиться с подробным видео по данной теме:

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 (-)

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.

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.

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.

Вольфрам и его сплавы

Вольфрам —

самый тугоплавкий металл

, так как температура его плавления равна 3422 градусов С. Существует несколько сплавов с вольфрамом, например, с кобальтом и хромом, которые характеризуются большой твердостью, стойкостью и износоустойчивостью. Сплавы с серебром и медью имеют высокую тепло- и электропроводность, а также стойкость к износу.

Недостаток металла — это его хрупкость при 20 градусов С, поэтому обработку механическим способом возможно производить при температуре выше предела хрупкости, то есть от 300 до 500 градусов С.

Вольфрамовые электроды wz-3 (коричневый) и wz-8 (белый)

WZ-3 — это электрод с содержанием оксида циркония (ZrO₂), коричневый цветовой код. Массовая доля оксида церия достигает до 0,3%.

WZ-8 — это электрод с содержанием оксида циркония (ZrO₂), массовая доля которого варьируется в пределах от 0,7 до 0,9%. Имеет белый цветовой код.

• Особенности: Данный тип электродов можно применять при сварке на высоких токах. Имеют слабую стабильность дуги и очень требовательны к чистоте сварочной ванны. Рабочий конец этих электродов рекомендуется затачивать в форме полусферы.
• Тип тока: Предназначены для сварки только на переменном токе (АC).
• Металл: Электроды предназначены для сварки алюминия, магния, никеля, бронзы и их сплавов.

В продаже есть только фирменные вольфрамовые электроды ПТК WZ-8 диаметром 1,6 / 2,0 / 2,4 и 3,2 мм.

Вольфрамовые электроды wс-10 (розовый) и wс-20 (серый)

WС-10 — это электрод с содержанием оксида церия (CeO₂), розовый цветовой код. Массовая доля оксида церия достигает до 1%.

WС-20 — это электрод с содержанием оксида церия (CeO₂), массовая доля которого варьируется в пределах от 1,8 до 2,2%. Имеет серый цветовой код.

• Особенности: Церий в качестве легирующего элемента улучшает стабильность горения дуги и легкость запуска при одновременном снижении выгорания. Вольфрам марки WС-10/20 рекомендуется использовать в коротких сварочных циклах при малых значениях тока.
• Тип тока: Цериевые электроды предназначены для сварки на постоянном и переменном токе (AC/DC).
• Металл: Электроды предназначены для сварки алюминия, всех типов сталей и их сплавов, особенно тонколистовой.

В продаже есть только фирменные вольфрамовые электроды ПТК WС-20 диаметром от 1,6 до 3,2 мм.

Вольфрамовый электрод wp (зеленый)

Чистые вольфрамовые электроды классифицируется как WP и имеют зеленый цветовой код. Содержание вольфрама в них не менее 99,5%.

• Особенности: Электроды с маркировкой WP обеспечивают высокую стабильность горения дуги, но обладают плохой термостойкостью и электронной эмиссией. Из-за такой ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец электрода необходимо затачивать в виде округлой формы (шарика).
• Тип тока: Предназначены для сварки на синусоидальном токе (AC) в среде аргона или гелия.
• Металл: Этот тип электродов предназначен для сварки алюминия магния, никеля и их сплавов.

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.

Вольфрамовый электрод wy-20 (синий)

Это вольфрамовый электрод с содержанием оксида иттрия (Y₂O₃), который имеет синий цветовой код. Массовая доля легирующей добавки варьируется в пределах от 1,8 до 2,2%.

• Особенности: Иттриевые вольфрамовые электроды выдерживают большие токи, при соблюдении технологии сварки обеспечивают качественный и надежный шов, поэтому особенно подходит для сварки особо ответственных конструкций.
• Тип тока: Предназначены для сварки только на постоянном токе (DC).
• Металл: Этот тип электродов подойдет для сварки всех типов сталей, титана, меди и их сплавов.

Ассортиментный ряд электродов WY-20 представлен в диаметре 1,6 / 2,0 / 2,4 и 3,2 мм.

Выбор электрода для tig варки

Вольфрам выбран в качестве электрода не случайно. Металл славится особой тугоплавкостью, по части которой у него просто нет конкурентов.

Опознать вольфрамовый электрод для аргонодуговой сварки можно по маркировке «W». Другие символы и даже цвет указывает на вид легирующих добавок. Они необходимы, чтобы улучшить характеристики и увеличить срок эксплуатации расходного материала.

Электроды могут быть как универсальными, так и специальными – для сварки только на постоянном или только на переменном виде тока.

Как и в случае с газом, выделим наиболее популярный вид электрода:

• WP (зеленые электроды) — вольфрамовые электроды без специальных добавок для сварки на переменном токе
• Вольфрамовые электроды легированные оксидом лантана WL-20 (голубой цвет ) и WL-15 (золотой цвет) — универсальные электроды для сварки на постоянном и переменном токах

Также встречаются электроды tig с другими добавками – циркония, церия, оксидом иттрия – их достаточно много.

Таблица. Вольфрамовые электроды – состав и свойства

Помимо состава и свойств важными параметрами являются диаметр и длина. Лидирующие позиции по спросу занимают

длиной 175 мм. Однако помимо них есть варианты 50, 75 и 150 мм.

С диаметром все куда сложнее, ведь он должен быть выбран в зависимости от толщины свариваемого металла и разновидности сварочного тока. В этом вопросе вам пригодится таблица ниже. Здесь приведены рекомендации для самых распространенных электродов WP и WL:

И последнее – заточка вольфрамового электрода. Правильная заточка положительно скажется на поджиге дуги, стабильности горения и ширине сварного шва. В большинстве случаев идеальный вариант – конусовидная заточка (для переменного тока делается округлый кончик).

Длина заточки должна превышать значение диаметра электрода в 2-2,5 раза. Длинная и тонкая заточка электрода особенно важна при сварке тонких материалов, это дает хорошую фокусировку сварочной дуги. 

Газовое сопло

Предназначается для направления струи газа (защитного) в рабочую зону сварки с целью замены воздуха в окружающем пространстве. Сопло

прикрепляется с помощью резьбы

к TIG-горелке, которую в любой момент можно легко заменить. Сопло, чаще всего, изготавливается из керамики для противостояния воздействиям высокой температуры.

Газовые линзы

https://www.youtube.com/watch?v=Vzq7h2Ks6mU

Существует следующий вид сопла, в которые встроены линзы (газовые), в них струя газа поступает через стальную решетку, способствующую большей защите и устойчивости к внешним воздействиям потоков воздуха. Плюсом установки сопла с линзами является предоставление специалисту более обширной области для обзора ванны для сварки. А с помощью линз происходит снижение расхода газа.

Горелка для дугового сваривания

Предназначена для точной фиксации электрода из вольфрама в нужном положении и допуска к нему электрического тока, а также для постоянного и равномерного распределения прохода потока защитного газа по периметру сварочной ванны. Горелка складывается из специальной головки, которая покрыта изоляционным материалом и корпуса. В рукоятке

есть встроенная кнопка старта либо выключения

электрического тока для осуществления сваривания или прохода защитного газа.

Иногда в горелках встречается кнопка регулированием прохода тока. Для того чтобы электрод был надежно закреплен, надо до отказа закрутить тыльный колпачок. Электрод обычно помещается в тыльный колпачок, так как он бывает достаточно длинным. Иногда встречаются и колпачки небольшой длины.

Горелки бывают разнообразных конструкций и размеров, которые зависят от максимальной величины тока или условий использования. Величина нагрева и время, нужное для охлаждения горелки при сваривании, зависит от ее размеров. Конструкция определенных изделий предполагает снижение температуры под струей защитного газа. Эти изделия являются горелками охлаждения в воздухе и применяются при больших величинах тока сварки.

Защитный газ

Газ выполняет следующие функции:

• вытеснение из сварочной зоны воздуха, что помогает избежать его контактирование с ванной и сильно разогретым электродом из вольфрама;
• обеспечение прохода электрического тока и подача тепла с помощью дуги.

Для сварки в среде инертных газов неплавящимся электродом (TIG) используют два инертных газа: гелий и аргон, которые иногда смешивают между собой. Аргоном пользуются намного чаще, чем гелием. Для TIG-сварки используют азот и водород в качестве восстановительных газов. Выбор определенного типа газа напрямую зависит от вида и свойств материала, который подлежит сварке.

Источники питания сварки вольфрамовым электродом

Трансформаторы применяются в качестве источников питания во время сварки электрическим переменным током, а генераторы и выпрямители — постоянным. Источники должны обладать крутопадающей вольт-амперной характеристикой, которая способствует постоянству нужной величины тока при нарушениях длины дуги из-за различных колебаний.

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.

• ЭВЧ — «Ч» — чистый (вольфрам не менее 99,92%);
• ЭВЛ — «Л» — лантан (массовая доля окиси лантана от 1,1 до 1,4%);
• ЭВЛ-2 — «Л» — лантан (массовая доля окиси лантана от 1,4 до 1,6%)
• ЭВИ-1 — «И» — иттрий (массовая доля окиси иттрия от 1,5 до 2,3%)
• ЭВИ-2 — «И» — иттрий (массовая доля окиси иттрия от 2,0 до 3,0% и тантала 0,1%)
• ЭВИ-3 — «И» — иттрий (массовая доля окиси иттрия от 2,5 до 3,5% и тантала 0,1%);
• ЭВТ-15 — «Т» — торий (массовая доля двуокиси тория от 1,5 до 2,0%).

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.

Особенности сварки электродами из вольфрама

• Сварку можно вести в нескольких режимах (ручной, автоматический и полуавтоматический). Осуществлять сварку можно без применения присадки и использовать расплавленный металл с краев деталей для сварного шва, что повышает экономичность всего процесса.
• Сварку можно применять к изделиям толщиной меньше 0,1 миллиметров.
• Важным условием процесса сваривания является то, что при работе воздух должен вытесняться из зоны действий. Величина расхода газа зависит от толщины металла, скорости процесса сварки, типа соединения и других показателей.
• При этой сварке можно производить поджигание дуги без соприкосновения электрода с рабочим металлом, при помощи осциллятора. Как правило, при контактировании металла изделия и электрода во время поджига дуги, сплавляется вольфрам со свариваемым металлом и появляется следующий состав, температура сплава которого ниже температуры чистого вольфрама. Это способствует понижению прочности соединения сварки.
• Необходимо подобрать электрический ток сварки нужной полярности, что приведет к минимизации расхода электродов. Это позволит на долгое время сохранить правильность заточки конца электрода. В случае правильного использования тока, можно добиться уменьшения нагрева металла и уменьшить расходование электрода.
• Аргон защищает электрод от окисления кислородом и поэтому уменьшается расход электрода.

Панели управления для сварки электродом из вольфрама

Блоки управления бывают простыми и сложными с наличием разнообразных функций и характеристик. Простые панели используют только для процесса регулировки необходимой величины электрического тока сварки. Расход газа контролируется при помощи регулятора, который вставлен в горелку TIG.

способствует защите вольфрамового электрода и сварочной ванны

, которая остывает, от негативных воздействий среды.

Управляющие блоки помогают осуществлять контроль повышения или снижения потока сварочного тока, а также его пульсацию, что предохраняет электрод от распадания и появления вольфрамовых частичек в сварном шве. Контроль времени уменьшения потока электрического тока после окончания сварочного процесса предотвращает появление пористости и кратера.

Импульсный режим характеризуется установкой тока импульса (первый уровень) и тока базы (второй уровень). Нужная величина выставляется в зависимости от условий и правил поддержки хорошего горения дуги. Плавка металла происходит при помощи силы тока импульса.

Пока остывает сварочная ванна, во время паузы происходит окончательная кристаллизация сварного шва. Продолжительность и временной период импульса подвергаются регулировке. При этой сварке, шов представляет собой линию точек сваривания, наложенных между собой. На степень покрытия имеет большое влияние скорость сварки.

Рекомендации по подбору диаметра электрода и сварочного тока

Качество сварочного шва напрямую зависит и от правильно подобранного диаметра сварочного электрода и выставленному току. Поэтому мы подготовили для вас специальные рекомендации, которые помогут достичь максимально качественный результат в процессе сварки.

Сварочный калькулятор для tig сварки

Напоминаем, что мы разработали специализированный сварочный TIG калькулятор, который будет полезен дилерам и сварщикам, которые только познают азы аргонодуговой сварки. Калькулятор «даст» рекомендации для сварочных работ с алюминием, сталью и нержавейкой, может с выбором горелок и комплектующих.

Переходите по ссылке и пользуйтесь калькулятором TIG калькулятором.

Сравнительная таблица вольфрамовых электродов

Суть сварочного процесса tig-оборудованием

Если вы уже знакомы с такими типами сварки, как ММА и MIG-MAG, то наверняка знаете, что в первом в качестве главного расходного материала используется электрод, а во втором подвижная проволока. TIG-аппараты также используют электрод, но уже из вольфрама, материала отличающегося тугоплавкостью.

Защиту от окисления обеспечивает газ аргон, собственно, поэтому процесс часто именуют аргонодуговой сваркой. Англоязычная аббревиатура TIG означает — Tungsten (вольфрам) Inert (инертный) Gas (газ), что затрагивает наиболее важные элементы в работе.

Зачем тут присадочный пруток? Он подается вручную для формирования шва. Под действием дуги металл плавится, находясь в защищенной среде газа, и создает качественное соединение.

В этой статье мы не будем заострять внимание на том, как подбирается сам аппарат. Для этого создан отдельный материал, который поможет разобраться в том, как выбрать аргонодуговой аппарат для TIG сварки.

Техника безопасности при сварке

Этот способ сваривания, довольно-таки безопасный, хотя

вредные вещества выделяются в меньшем количестве

, чем при других видах сварки. Известно, что количество опасных для здоровья веществ зависит от скорости и силы сварочного тока, от вида свариваемой стали (высоколегированная, низколегированная и нелегированная), а также от степени загрязненности поверхности металла маслом и др.

Сварщику необходимо соблюдать правила безопасности, а также применять в работе индивидуальные средства защиты, Профессия сварщика считается одной из самых опасных специальностей. Сварщики имеют дело с горючими и негорючими газами, со сжатым воздухом и электрическим током и другими вредными и опасными факторами.

Требования, предъявляемые к сварке

При ручном методе существуют следующие требования к процессу сварки:

• Сваривание надо выполнять в направлении справо налево.
• При сварке тонких изделий, расположение горелки должно быть под углом равным 60 градусов относительно поверхности изделия.
• Для деталей большей толщины угол должен равняться 90 градусов.
• На выбор метода введения присадочной проволоки влияет толщина изделия. При тонколистовом металле — проволока вводится при помощи поступательно-возвратных колебаний. Если детали имеют большую толщину, движения должны быть поперечно-поступательными.

При полуавтоматическом и автоматическом методе требования к сварке следующие:

• При сварке полуавтоматическим и автоматическим методом, направление должно способствовать движению присадочного прутка впереди дуги.
• Электрод из вольфрама должен быть размещен перпендикулярно к свариваемым поверхностям. Присадочная проволока и электрод располагаются также под прямым углом.

Цветная и буквенная маркировка

Электроды из вольфрама различаются по материалу легирующих присадок, применяемых при их изготовлении. Эти добавки увеличивают долговечность электродов. Они же и определяют свойства изделий при их использовании для сварки соответствующих материалов.

Тип вольфрамового электрода определяется по содержанию буквенно-цифровой информации и по цветам маркировки, нанесенной на стержень. Буквенно-цифровая и цветовая маркировки соответствуют друг другу.

Цветовая

Цветовое обозначение применяется для большего удобства при необходимости выбора вольфрамовых прутков. Оно представляет собой окраску концов стержня в один из следующих цветов:

• зеленый – изделия без присадок, обозначаемые символами WP;
• серый – вольфрамовый электроды с 2,0 % окиси церия, имеющие обозначение WC 20;
• черный – изделия, содержащие 1,0 % оксида лантана, обозначаемые WL 10;
• золотистый – прутки с 1,5 % оксида лантана, на которых проставлено WL 15;
• синий – стержни с 2,0 % окиси лантана, маркируемые как WL 20;
• белый – изделия с оксидом циркония с содержанием его 0,8 %. Обозначение таких изделий – WZ 8;
• желтый – прутки, имеющие в своем составе 1,0 % окиси тория. Их маркировка – WT 10;
• красный – изделия из вольфрама, изготовленные с добавлением 2,0 % оксида тория, имеющие обозначение WT 20;
• фиолетовый – прутки с 3,0 % оксида тория и с маркировкой WT 30;
• оранжевый – стержни, в состав которых включены 4,0 % оксида тория. Обозначение таких электродов – WT 40;
• темно-синий – электроды с иттрием в соотношении 2,0 % к вольфраму. Их обозначение WY 20;

Таким образом, идентификация нужного вида вольфрамовых электродов упрощается.

Электрод вольфрамовый птк wl-15