Неплавящиеся электроды для тиг сварки марки. Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки. Достоинства и недостатки процесса ручной сварки ТИГ

Немного теории – для того, чтобы сварить алюминий необходим источник, который выдаёт переменный ток, потому что алюминий на постоянном токе сварить невозможно. Это касается конкретно аргонодуговой сварки. На аппарате должна быть обязательно функция бесконтактного поджига, функция заварки кратера и функция регулировки баланса переменного тока. Данный аппарат имеет все эти функции, больше в нём ничего нету, но этого вполне достаточно, чтобы качественно сделать работу.

Газу аргону нужно уделять особое внимание. Если он будет немножко грязный, то сварка не получится. Алюминий в процессе сварки будет чернеть и швы будут очень некрасивые. Потому что бывает, что попадаются баллоны, в которых намешано немножко воздуха из атмосферы.

Присадочный пруток

Я встречал два основных вида присадочного материала – это присадочные прутки для сварки чистого алюминия, например, как у меня здесь, электротехнические шины, там применяется чистый алюминий.

И присадочные прутки для сварки литейного алюминия, в котором большое количество примесей других металлов. В таких прутках добавлен компонент кремний, который гораздо облегчает работу с алюминием и швы будут максимально прочные в таких случаях.

Для сварки чистого алюминия применяются прутки под номером 5356. Для сварки литейных сплавов алюминия применяется пруток 4043.

Вольфрамовый электрод

Вольфрамовые электроды необходимо применять либо универсальные либо для сварки переменным током, такие электроды окрашены в зелёный цвет. Для сварки алюминия я применяю универсальный электрод диаметром 2,4. Можно варить как тонкий алюминий, так и толстый, до 5-6 мм.

Электрод перед сваркой необходимо заточить, но не обязательно, чтобы он был очень острый, возможно оставить небольшое притупление на нём, потому что в процессе сварки он всё равно округлится полусферой. В процессе сварки вольфрамовый электрод должен иметь чёткую сферу, напоминающую небольшую капельку, но эта капелька должна быть не больше в диаметре чем сам электрод. Цвет должен быть блестящий, сама сфера должна быть ровная. Если он, например, матовый, значит плохая защита или плохой газ. Тут всё сводится к газу – либо мало газа, либо газ плохой.

Если электрод слишком сильно оплавляется, значит он выдерживает слишком большие температуры, а значит он не рассчитан на такие токи. То есть необходимо применить электрод больший в диаметре.

И еще в аппарате существует такая функция как баланс переменного тока. С этой функцией мы подробно разберемся. Она тоже отвечает за то, как ведет себя вольфрам в работе.

Газовая защита

Для сварки алюминия есть смысл применять газовую линзу. Газовая линза - это цангодержатель, который имеет в себе конструкцию в виде вставленной сеточки внутри, через которую проходит газ. Этот газ создает более спокойный ламинарный поток и тем самым создает более лучшую защиту для вольфрамового электрода и сварочной ванны. Также под эту газовую линзу существуют специальные сопла, диаметр сопел тоже может быть разный. Конкретно для алюминия, чем больше диаметр сопла, тем лучше будет защита. У меня диаметр сопла совсем небольшой, всего миллиметров 8, но для моей задачи будет достаточно.

Вылет вольфрамового электрода при сварке необходимо делать примерно 4-5 мм. Если будет больше, то вольфрам будет сильно греться на переменном токе и будет разрушаться.

Полное наименование этого процесса сварки таково: Ручная дуговая сварка в инертном газе вольфрамовым электродом (ДСТУ 3761.3-98 "Сварка и родственные процессы. Часть 3 Сварка металлов: соединения и швы, технология, материалы и оборудование. Термины и определения"). Схема и сущность процесса сварки ТИГ показана на рисунке ниже.

Кромки свариваемого изделия и присадочный металл расплавляются дугой, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и изделием. При этом используется электрод либо из чистого, либо из активированного вольфрама. При необходимости в сварочную ванну добавляется присадочный металл. По мере перемещения дуги расплавленный (жидкий) металл сварочной ванны затвердевает (то есть кристаллизируется), образуя сварной шов, соединяющий кромки деталей. Сварное соединение образуется либо только за счет расплавленного основного металла, либо за счет, как основного металла, так и металла присадочной проволоки. Дуга, сварочная ванна, торцы вольфрамового электрода и присадочной проволоки, а также остывающий шов защищены от воздействия окружающей среды инертным газом (аргоном или гелием), подаваемым в зону сварки горелкой. Сварка выполняется либо постоянным током прямой полярности, когда плюсовая клемма источника питания подключается к изделию, а минусовая – к горелке, либо переменным током (при сварке алюминия).

Область применения сварки ТИГ

Этот способ сварки широко применяется в химической, теплоэнергетической, нефтеперерабатывающей, авиационно-космической, пищевой, автомобилестроительной и других отраслях промышленности для сварки практически всех металлов и сплавов: углеродистых, конструкционных и нержавеющих сталей, алюминия и его сплавов, титана, никеля, меди, латуней, кремнистых бронз, а так же разнородных металлов и сплавов; наплавка одних металлов на другие.

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 (). 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

Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ

Блоки (панели) управления установками для сварки ТИГ могут быть, как очень простыми, так и очень сложными с различными функциями. Самый простой блок управления позволяет регулировать только ток сварки. В то время как расход защитного газа настраивается регулятором, вмонтированном в горелку ТИГ. Современные блоки управления позволяют включать защитный газ до зажигания дуги и продолжать его подачу некоторое время после выключение тока сварки. Последнее обеспечивает защиту вольфрамового электрода и остывающей сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха. Блоки управления установками для сварки ТИГ могут также обеспечивать контроль нарастания и снижения тока сварки, а также импульсный режим сварки (пульсацию тока). Регулирование времени плавного нарастания тока до номинального уровня при зажигании дуги предохраняет вольфрамовый электрод от разрушения и попадания частичек вольфрама в сварной шов. Регулирование времени плавного снижения тока при окончании сварки предотвращает образование кратера и пористости.

При импульсном режиме сварки устанавливаются два уровня тока: ток импульса и ток базы. Значение тока базы выбирается из условия поддержания горения дуги. Плавление основного металла осуществляется током импульса, в то время как во время паузы сварочная ванна остывает (вплоть до полной кристаллизации в зависимости от параметров импульсного режима). Длительности импульса и паузы могут регулироваться.

При импульсной сварке шов выглядит, как ряд наложенных друг на друга сварных точек, причем степень их перекрытия зависит от скорости сварки.

Основные параметры режима ручной сварки ТИГ

К основным параметрам режима сварки ТИГ относятся:

Тип вольфрамового электрода;
- диаметр электрода;
- тип защитного газа;
- сила тока сварки (Iсв);
- напряжение на дуге (Uд);
- скорость сварки (Vсв).

Используемые сварочные материалы

Защитные газы

Защитный газ выполняет несколько функций. Одна из них заключается в том, чтобы вытеснять собой из зоны сварки окружающий воздух и, тем самым, исключить его контакт со сварочной ванной и раскаленным вольфрамовым электродом. Он также выполняет важную роль в обеспечении прохождения тока и передаче тепла через дугу. При сварке ТИГ используются два инертных газа: аргон (Ar) и гелий (He), из которых первый газ используется чаще. Они оба могут быть смешаны друг с другом, или каждый из них с другим газом, который обладает восстановительной способностью, т.е. вступает в связь с кислородом. При сварке ТИГ в качестве газов с восстановительной способностью используются два газа, водород (H2) и азот (N2). Выбор типа защитного газа зависит от типа материала, подлежащего сварке.

Выбор надлежащего защитного газа.

В качестве защитного газа для корневой стороны сварного шва рекомендуется использовать смесь газов с восстановительной способностью N 2 /H 2 .

Более подробная информация о защитных газах, а также о присадочных прутках приведена в статье

Электроды

Неплавящиеся вольфрамовые электроды для дуговой сварки в защитных газах изготавливаются 4-х типов (согласно -80):

ЭВЧ – чистый вольфрам без специальных добавок;
ЭВЛ – вольфрам с добавкой окиси лантана (1,1 – 1,4%);
ЭВИ – вольфрам с добавкой окиси иттрия (1,5 – 3,5%);
ЭВТ – вольфрам с добавкой двуокиси тория (1,5 – 2%).

Диаметр вольфрамового электрода выбирают в зависимости от его марки, величины и рода сварочного тока. Электроды ЭВЧ используют для сварки на переменном токе, а прочие для сварки на переменном и постоянном токах прямой и обратной полярности.

Род тока и полярность влияют, прежде всего, на форму провара. Эта зависимость условно представлена на рисунке.

А - постоянный ток прямая полярность; Б - постоянный ток обратная полярность; В - переменный ток;

В процессе сварки происходит затупление электрода и, как следствие, уменьшение глубины провара. Затачивать конец электрода для сварки переменном током рекомендуется в виде сферы, а для сварки постоянным током – в виде конуса. Угол конуса должен быть 28 - 30°, длина конической части должна составлять 2 – 3 диаметров электрода. Конус после заточки должен быть притуплен, диаметр притупления должен быть от 0,2 до 0,5 мм.

Процесс заточки электрода показан на рисунке ниже. При заточке электрода могут использоваться переносные аппараты, или стационарные со специальными направляющими для электрода или без них.

Заточка W-электрода

Расход электродов диаметром 8 - 10 мм при беспрерывной работе в течение 5 часов:

ЭВЧ – 8,4 г/час, ЭВЛ – 1,2 г/час, ЭВИ – 0,18 г/час, ЭВТ – 1,4 г/час. Чтобы уменьшить расход электрода, подачу инертного газа следует начинать до включения сварочного тока, а прекращать после выключения тока и остывания электрода.

Циркониевые и гафниевые электроды используют в горелках для плазменной сварки. Сварка графитовым электродом используется очень редко – главным образом для получения сварных соединений неответственного назначения при изготовлении изделий из низкоуглеродистой стали, заваривании дефектов на чугунном литье и при сварке меди в азоте на постоянном токе прямой полярности.

Влияние полярности тока на процесс сварки тиг

Полярность тока сварки существенным образом сказывается на характере протекания процесса дуговой сварки в инертном газе вольфрамовым электродом. В отличии от сварки плавящимся электродом (к которой относится сварка ММА и МИГ/МАГ) при сварке неплавящимся электродом в защитной среде инертного газа различия в характере процесса сварки на обратной и прямой полярности носят противоположный характер.

Так при использовании обратной полярности процесс сварки ТИГ характеризуется следующими особенностями:

Сниженный ввод тепла в изделие и повышенный в электрод (поэтому при сварке на обратной полярности неплавящийся электрод должен быть большего диаметра при одном и том же токе; в противном случае он будет перегреваться и быстро разрушится);
- зона расплавления основного металла широкая, но неглубокая;
- наблюдается эффект катодной чистки поверхности основного металла, когда под действием потока положительных ионов происходит разрушение окисной и нитридной пленок (так называемое катодное распыление), что улучшает сплавление кромок и формирование шва.

В то время как при сварке на прямой полярности наблюдается:

Повышенный ввод тепла в изделие и сниженный в электрод;
- зона расплавления основного металла узкая, но глубокая.

Как и в случае сварки ММА и МИГ/МАГ, различия свойств дуги при прямой и обратной полярности при сварке ТИГ связаны с несимметричностью выделения энергии на катоде и аноде. Эта несимметричность, в свою очередь, определяется разностью в значениях падения напряжения в анодной и катодной областях дуги. В условиях сварки неплавящимся электродом катодное падение напряжения значительно ниже анодного падения напряжения, поэтому тепла на катоде выделяется меньше, чем на аноде.

Ниже приведен примерный объем выделения тепла на различных участках дуги применительно к сварке ТИГ при токе сварки 100 А и при использовании прямой полярности (как произведение падения напряжения в соответствующей области дуги на ток сварки):

В катодной области: 4 В х 100 А = 0,4 кВт на длине ≈ 0,0001 мм
- в столбе дуги: 5 В х 100 А = 0,5 кВт на длине ≈ 5 мм
- в анодной области: 10 В х 100 А = 1,0 кВт на длине ≈ 0,001 мм.

В связи с тем, что при сварке на прямой полярности наблюдается повышенный ввод тепла в изделие и сниженный в электрод, при сварке на постоянном токе используют прямую полярность. При этом, благодаря тому, что тепло выделяется, в основном, в анодной области, плавятся только те участки основного металла, на которые направляется дуга, т.е. где оказывается размещенным анод.

Основные международные обозначения, относящиеся к сварке ТИГ

TIG - Такое сокращение названия этого процесса принято в Европе. TIG - Tungsten Inert Gas (tungsten – вольфрам на английском языке).

WIG - Так принято для краткости называть этот процесс в Германии. WIG – Wolfram-Inertgasschweiβen (wolfram – вольфрам на немецком языке).

TIG-DC - способ ТИГ на постоянном токе (DC - direct current - постоянный ток на английском языке).

TIG-AC - способ ТИГ на переменном токе (AC – alternating current – переменный ток на английском языке).

TIG-HF - способ ТИГ с системой бесконтактного возбуждения дуги высоковольтным и высокочастотным разрядом; HF - high frequency – высокая частота на английском языке.

При этом используется осциллятор, который вырабатывает кратковременный импульс напряжения, обеспечивающий пробой и последовательное развитие искрового разряда вплоть до дугового. Благодаря высокой частоте и малой мощности осциллятора высокое напряжение неопасно для человека. Высокочастотный поджиг обеспечивает самое высокое качество сварного шва, так как при нем не происходит контакта вольфрамового электрода с изделием, и, поэтому, исключается попадание частичек вольфрама в сварочную ванну. При таком поджиге также не происходит разрушения торца вольфрамового электрода. Однако, применение осцилляторов может приводить к выходу из строя устройств чувствительных к электромагнитному воздействию.

TIG-Contact или SCRATCH START - способ ТИГ с контактным возбуждением дуги касанием вольфрамового электрода изделия ("чирканьем" торца вольфрамового электрода по поверхности изделия, наподобие того, как это делается при сварке покрытыми электродами). При этом способе зажигания дуги возможно попадание частичек вольфрама в сварочную ванну, а также имеет место разрушение торца вольфрамового электрода, так как в момент контакта электрода с изделием протекает ток короткого замыкания.

TIG-LIFT ARC (TIG-LIFT IGNITION, LIFTIG) - способ ТИГ с контактным возбуждением дуги когда в момент короткого замыкания протекает заблаговременно сниженный ток.

Этот способ зажигания дуги, хотя и не исключает контакта электрода с изделием, не имеет недостатков предыдущего способа, так как в момент КЗ протекает заблаговременно сниженный ток.

Настройка параметров сварки ТИГ

На рисунке ниже показана последовательность определения и регулировки параметров сварки ТИГ.

Техника сварки ТИГ

При сварке ТИГ боковой угол горелки должен всегда поддерживаться равным 90 градусам. Горелку следует держать под углом В то время как угол наклона горелки к поверхности изделия в направлении обратном сварке должен составлять 70 … 80 градусов. Присадка подается по мере перемещения горелки под углом от 15 до 30° к основному металлу.

Сварка ТИГ выполняется "углом вперед" (т.е. горелка наклонена в сторону формирующегося сварного шва) с регулярной подачей присадки мелкими шагами. При сварке очень важно, чтобы конец присадочной проволоки не выводился из зоны газовой защиты; в противном случае, будучи расплавленным или нагретым, он окислится от контакта с окружающим воздухом. Любая степень окисления или загрязнения присадочной проволоки неизбежно вызовет загрязнение сварочной ванны. Поэтому очень важно, чтобы сварщик использовал присадочные прудки чистые грязи, смазки или влаги. Обычно грязь и смазка попадает на присадочный металл с грязных рукавиц. Поэтому, непосредственно перед сваркой, очень желательно обрабатывать прутки, например, ацетоном. Смазка и влага, как на присадочном прутке, так и на основном металле могут вызвать серьезные дефекты сварного шва, такие как пористость, водородное растрескивание и др.

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 (Al 2 O 3). 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.

Достоинства и недостатки процесса ручной сварки ТИГ

По сравнению с другими способами сварки (ММА, МИГ/МАГ, сварка под флюсом) сварка ТИГ характеризуется следующими преимуществами:

Позволяет получить сварные швы высокого качества применительно к практически всем металлам и сплавам (включая трудносвариваемые и разнородные, например алюминий со сталью);
- обеспечивается хороший визуальный контроль сварочной ванны и дуги;
- благодаря отсутствию переноса металла через дугу не имеет места разбрызгивание металла;
- практически не требуется обработка поверхности шва после сварки;
- как и в случае сварочных процессов МИГ/МАГ и ММА сварку ТИГ можно выполнять во всех пространственных положениях;
- также как и в случае сварки МИГ/МАГ при сварке ТИГ нет шлака, а это означает, что не бывает шлаковых включений в металл шва.

К недостаткам этого способа сварки можно отнести низкую производительность, сложность и высокую стоимость источника питания (по сравнению со сваркой плавящимся электродом).

Охрана здоровья и охрана труда применительно к процессу сварки TIG

Вольфрамовые электроды используются при аргонодуговой сварке, то есть сварке неплавящимся электродом в среде защитного газа аргона.

Температура плавления вольфрама – 3410 °С, температура кипения – 5900 °С. Это самый тугоплавкий из существующих металлов. Вольфрам сохраняет твердость даже при очень высоких температурах. Это позволяет делать из него неплавящиеся электроды. В природе вольфрам встречается, в основном, в виде окисленных соединений - вольфрамита и шеелита.

При аргонодуговой сварке дуга горит между свариваемой деталью и вольфрамовым электродом. Электрод находится внутри сварочной горелки. Для сварки в среде защитных газов обычно применяют постоянный ток прямой полярности. Иногда используется ток обратной полярности или переменный ток. В таких случаях целесообразно использовать вольфрамовые электроды с легирующими добавками, которые повышают стабильность и устойчивость сварочной дуги.

Для улучшения качества электрода (например, устойчивости к высоким температурам, повышения стабильности горения дуги) в чистый вольфрам вводят в качестве добавки окислы редкоземельных металлов. Существует ряд разновидностей вольфрамовых электродов, в зависимости от содержания этих добавок. Этим определяется марка электрода. Марку электрода в наше время легко запомнить по цвету, в который окрашен один конец. Вольфрамовые электроды делятся на три типа: Постоянного (WT,WY), Переменного (WP, WZ) и Универсальные (WL,WC).

Международные марки электродов

WP (зеленый) - Электрод из чистого вольфрама (содержание не менее 99,5%). Электроды обеспечивают хорошую устойчивость дуги при сварке на переменном токе, сбалансированном или не сбалансированном с непрерывной высокочастотной стабилизацией (с осциллятором). Эти электроды предпочтительны для сварки на переменном синусоидальном токе алюминия, магния и их сплавов, так как они обеспечивают хорошую устойчивость дуги как в аргоновой, так и в гелиевой среде. Из-за ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец электрода из чистого вольфрама формируют в виде шарика.

Алюминий, магний и их сплавы.

Ознакомиться с ценами на WP (зеленые) электроды, можно по ссылке .

WZ-8 (белый) - Электроды с добавлением оксида циркония предпочтительны для сварки на переменном токе, когда не допускается даже минимальное загрязнение сварочной ванны. Электроды дают чрезвычайно стабильную дугу. Допустимая токовая нагрузка на электрод несколько выше, чем на цериевые, лантановые и ториевые электроды. Рабочий конец электрода при сварке на переменном токе обрабатывается в форме сферы.

Основные свариваемые материалы: алюминий и его сплавы, бронза и ее сплавы, магний и его сплавы, никель и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WZ-8 (белые) электроды, можно по ссылке .

WT-20 (красный) - Электрод с добавлением оксида тория. Наиболее распространенные электроды, поскольку они первые показали существенные преимущества композиционных электродов над чисто вольфрамовыми при сварке на постоянном токе. Тем не менее, торий - радиоактивный материал низкого уровня, таким образом, пары и пыль, образующаяся при заточке электрода, могут влиять на здоровье сварщика и безопасность окружающей среды.
Сравнительно небольшое выделение тория при эпизодической сварке, как показала практика, не являются факторами риска. Но, если сварка производится в ограниченных пространствах регулярно и в течение длительного времени или сварщик вынужден вдыхать пыль, образующуюся при заточке электрода, необходимо в целях безопасности оборудовать места производства работ местной вентиляцией.
Торированные электроды хорошо работают при сварке на постоянном токе и с улучшенными источниками тока, при этом, в зависимости от поставленной задачи можно менять угол заточки электрода. Торированные электроды хорошо сохраняют свою форму при больших сварочных токах даже в тех случаях, когда чисто вольфрамовый электрод начинает плавиться с образованием на конце сферической поверхности.
Электроды WT-20 не рекомендуется использовать для сварки на переменном токе. Торец электрода обрабатывается в форме площадки с выступами.

Основные свариваемые материалы: нержавеющие стали, металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WT-20 (красные) электроды, можно по ссылке .

WY-20 (темно-синий) - Иттрированый вольфрамовый электрод, наиболее стойкий из используемых сегодня неплавящихся электродов. Используется для сварки особо ответственных соединений на постоянном токе прямой полярности, содержание окисной добавки - 1,8-2,2%, иттрированый вольфрам повышает стабильность катодного пятна на конце электрода, вследствие чего улучшается устойчивость дуги в широком диапазоне рабочих токов.

Основные свариваемые материалы: сварка особо ответственных конструкций из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов на постоянном токе (DC).

Ознакомиться с ценами на WY-20 (темно-синие) электроды, можно по ссылке .

WC-20 (серый) - Сплав вольфрама с 2% оксида церия (церий - самый распространенный нерадиоактивный редкоземельный элемент) улучшает эмиссию электрода. Улучшает начальный запуск дуги и увеличивает допустимый сварочный ток. Электроды WC-20 - универсальные, ими можно с успехом сваривать на переменном токе и на постоянном прямой полярности.
По сравнению с чисто вольфрамовым электродом, цериевый электрод дает большую устойчивость дуги даже при малых значениях тока. Электроды применяются при орбитальной сварке труб, сварке трубопроводов и тонколистовой стали. При сварке этими электродами с большими значениями тока происходит концентрация оксида церия в раскаленном конце электрода. Это является недостатком цериевых электродов.

Основные свариваемые материалы: металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе

Ознакомиться с ценами на WC-20 (серые) электроды, можно по ссылке .

WL-20 , WL-15 (синий, золотистый) - Электроды из сплава вольфрама с оксидом лантана имеют очень легкий первоначальный запуск дуги, низкую склонность к прожогам, устойчивую дугу и отличную характеристику повторного зажигания дуги.
Добавление 1,5% (WL-15) и 2,0% (WL-20) оксида лантана увеличивает максимальный ток, несущая способность электрода примерно на 50% больше для данного типоразмера при сварке на переменном токе, чем чисто вольфрамового. По сравнению с цериевыми и ториевыми, лантановые электроды имеют меньший износ рабочего конца электрода.
Лантановые электроды более долговечны и меньше загрязняют вольфрамом сварной шов. Оксид лантана равномерно распределен по длине электрода, что позволяет длительное время сохранять при сварке первоначальную заточку электрода. Это серьезное преимущество при сварке на постоянном (прямой полярности) или переменном токе от улучшенных источников сварочного тока, сталей и нержавеющих сталей. При сварке на переменном синусоидальном токе рабочий конец электрода должен иметь сферическую форму.

Основные свариваемые материалы: высоколегированные стали, алюминий, медь, бронза. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе.

Ознакомиться с ценами на WL-20 и WL-15 по ссылке .

На постоянном токе свариваются (сталь, нержавейка, титан, латунь, медь, чугун а также разнородные соединения). Для каждого материала нужна своя присадочная проволока и чем лучше вы подберете ту которая соответствует по химическому составу, тем крепче, красивее и надежней будет соединение. Горелка должна подключатся в «-», а зажим заземления в «+». При этом мы получаем прямую полярность, которая дает нам более стабильную направленную дугу и глубокое проплавление. При выборе вольфрамового электрода нужно обратить внимание на его диаметр т.к. он выбирается исходя из толщин свариваемых деталей.

Для сварки на постоянном токе нужно помнить самое главное требование, вольфрамовый электрод должен быть заточен очень точно и остро. На крупных предприятиях для заточки вольфрамовых электродов используют специальные машинки и станки с алмазным кругом, но не имея такового можно использовать обычный лепестковый круг с мелким зерном или точильный станок. Заточка производится к острию электрода при этом не допускать его перегрева т.к. вольфрам становится более хрупким и начинает попросту крошиться. Так же нужно помнить о защитном газе, это должен быть аргон высокой частоты (объемная доля аргона должна быть не менее. 99,998 %).

Если же газ плохой, то он сразу даст о себе знать, самый главный признак, это потемнение сварочного шва. На баллоне должен быть установлен регулятор, он может быть как с манометрами так и поплавкового типа. Все чаще большинство серьезных предприятий используют импортные редукторы с двумя ротаметрами и второй используют для поддува. Это в свою очередь дает защиту обратного валика шва (сварка листов и труб).

Сама сварка производится справа налево, в правой руке горелка, в левой руке присадочный материал (если он необходим). Если на аппарате присутствуют функции «спад тока» и «газ после сварки» то про них не нужно забывать, первая даст Вам плавный спад тока в конце сварки, а вторая продолжит защиту сварочного шва в процессе остывания. Горелка должна находиться под углом 70 0 до 85 0 , присадка подается приблизительно под углом 20 0 плавно и поступательно. По окончанию сварки не нужно торопиться и отрывать горелку от места сварки т.к. это приведет к удлинению дуги и плохой защиты шва.

На переменном токе сваривается алюминий, вольфрам при подготовке не затачивают как иглу, а только слегка закругляют. При сварке алюминия важную часть нужно уделить подготовке как материала так и присадки. Во первых, поверхность должна быть зачищена и обезжирена. Во вторых снять фаски, если толщина не позволяет сделать полный провар. К присадке тоже уделяется должное внимание, необходимо грамотно подобрать хим. состав, это может быть чистый АL 99%, AlSi (силумин) или AlMg (дюраль). В остальном нужна только практика.

Как себя обезопасить

И в конце хотелось бы отметить что при данном виде сварке нужно должным образом относиться к средствам защиты. Выбирайте только те средства защиты в которых будет не только комфортно но и безопасно т.к. при TIG сварке очень сильное ультрафиолетовое излучение, а глаза нам даны только одни.
Рекомендуем Вам рассмотреть современное высокоэффективное средство защиты -

Вольфрамовые электроды — широко распространенное понятие среди сварщиков и прочих специалистов, связанных с работой по металлу. Представляют собой небольшие стержни, предназначенные для подвода тока к сваренным изделиям. Конечно же, как и любой предмет, они имеют свои разновидности и виды. Для удобства и условного обозначения применяется установленная маркировка, которая напрямую указывает на технические характеристики используемого сварочного материала.

Вольфрамовые электроды необходимы для передачи тока к свариваемым изделиям.

Типы вольфрамовых электродов и их предназначение

Вольфрам — металл, который практически невозможно встретить в чистом виде. Зачастую его применяют в процессе , поскольку этот металл довольно тугоплавкий, поэтому он способен удержать собственную прочность даже при длительной сварке. Металл вольфрам экономичный. Во время сварки его используемое количество ничтожно мало.

Самым крупным поставщиком представленного металла является Китай. Именно на их территории наблюдаются огромные запасы вольфрама. В связи с этим фактом, приобретая в магазине вольфрамовые электроды, обратите внимание на производителя. Если вы обнаружите европейскую страну, значит, можете быть уверены, что при покупке вы переплатите денежные средства. Европейские страны выпускают электроды только после приобретения металла в Китае.

Сварочный материал подразделяется на три типа, в число которых входят:

1. Электроды переменного тока. Основными материалами, которые свариваются при воздействии тока, являются магний, алюминий и их разновидности, сплавы. Представленная разновидность широко применяется в случаях, когда необходимо обезопасить сварку от попадания загрязнений.
2. Электроды постоянного тока. Здесь в вольфрамовый электрод добавляют такие металлы, как иттрий или торий. В случае с последним следует помнить о его радиоактивности, которая может существенно навредить людям, находящимся в закрытом помещении. Поэтому электроды с применением тория используют для сварки на открытых местностях или в складских помещениях, где имеется надежная действующая вентиляция. Эти изделия применяются для сварки следующих металлов:

• медь;
• титан;
• никель;
• тантал;
• бронза;
• сталь, не подверженная ржавчине в процессе эксплуатации;
• углеродистые сплавы.

Здесь следует отметить технику безопасности при сварке.

Важно! Поскольку некоторые сплавы и металл могут в процессе горения выделять ядовитые вещества, сварщик должен надевать защитную амуницию, где будут закрыты органы дыхания и глаза.

Также необходимо использовать защитный газ аргон.

Универсальные электроды. Универсальные вольфрамовые электроды применяются в случае, когда необходимо сварить изделия из меди, алюминия, бронзы, тантала, никеля, титана и практически всех типов стали. Эти электроды отлично работают на переменном и постоянном токах, что несколько упрощает задачу. Частое применение можно наблюдать в сварке трубопровода, поскольку с их помощью можно соединить тонкие листы металла и сделать шов незаметным.

Использование определенного типа для сварки требует правильного выбора при покупке. Поэтому, чтобы осуществить сварку, необходимо иметь базовые знания о поведении и свойствах свариваемого металла. Зачастую профессиональные сварщики имеют соответствующую специализацию и образование.

Вернуться к оглавлению

Маркировка вольфрамовых электродов

Важно! Маркировка вольфрамовых электродов необходима специалистам, поскольку содержит в себе весь перечень характеристик и используемых металлов как при изготовлении электрода, так и подходящих для сварки.

Установленная и принятая маркировка для удобства различается по обозначению и цвету.

К вольфрамовым электродам применяется следующая маркировка:

1. WP (цвет зеленый) — здесь электрод практически полностью состоит из вольфрама. Его содержание составляет 99,5%. Применяют для сварки магния и алюминия. Возможное использование электрода представленной маркировки заключается в сварке синусоидальным током. Для защиты используют два вида газа: аргон и гелий.
2. WC-20 (серый) — на 2% состоит из оксида церия. Относятся к универсальным электродам, поскольку используются в сварке с переменным током и с применением положительной полярности. Задействуются в соединении трубопроводов в неповоротных стыках.
3. WL-15, WL-20 (синий) — здесь имеется примесь лантана, которая позволяет добиться устойчивой дуги, и повторный розжиг, что делает электрод этой марки часто используемым в промышленности. Кроме того, применение в электроде лантана способно увеличить рабочий ток и уменьшить износ вполовину. Швы, произведенные с помощью представленного вида электрода, долговечны и менее загрязнены. Для работы электроду необходимо придать сферичную форму конца.
4. WT-20 (красный) — здесь в состав входит торий. Как уже было описано выше, его пыль при работе несколько опасна для здоровья человека. Несмотря на этот факт, представленную маркировку иногда используют чаще, чем электроды, практически полностью состоящие из вольфрама. Эта особенность объясняется отличными свойствами тория, способного за считаные секунды соединить самые «привередливые» металлы. При работе рекомендуется использовать постоянный ток, поскольку при синусоидальном использовании тока полученная дуга может прыгать по свариваемой поверхности. Такие неприятности допускать нельзя.
5. WZ-8 (белый) — здесь имеется менее процента оксида циркония. При работе необходимо внимательно следить за чистотой. Рекомендуется использовать переменный ток. Перед использованием следует придать электроду сферическую форму конца. Лучше применять для сварки алюминия.
6. WY-20 (темно-синий) — вольфрамовые электроды с тонким покрытием иттрия. Их принято считать самыми устойчивыми электродами, поэтому применяют их зачастую для сварки ответственных и важных конструкций.

При выборе электродов необходимо определиться с методом сварки и свойствами свариваемого металла, потому как для соединения одной конструкции могут потребоваться несколько типов и маркировок вольфрамовых электродов.

Вернуться к оглавлению

Аргонодуговая сварка: ее особенности и технология

Аргонодуговая сварка представляет собой соединение металлов под защитой аргона. Осуществляется представленный процесс двумя способами, каждый из которых следует рассмотреть детально.

Сварка ручным способом вольфрамовым электродом под защитой аргона. Этот метод включает в себя несколько этапов:

1. К горелке подводят аргон и необходимый ток. Вторую фазу тока приводят к поверхности, где и будет сварка. Между электродом, прикрепленным к горелке, и поверхностью возникает дуга. К ней подается проволока для присадки.
2. Далее необходимо зажечь дугу. Для этого лучше использовать угольную пластину, чтобы не испортить свариваемую поверхность, поскольку подобная оплошность может привести к загрязнению шва.
3. Затем дугу возбуждают. Здесь часто используют осциллятор.
4. Следим за движением электрода, поскольку его траектория должна прокладываться ровно по шву, в любом другом случае следует прекратить работу, потому как эта неприятность может сигнализировать о начале плавления электрода.

Здесь допускается применение переменного тока, потому как во время сварочных работ будет образовываться составляющая постоянного тока.

Автоматическая сварка вольфрамовым электродом. Этот метод часто используется для сварки трубопроводов в неповоротных стыках.

Автоматическая сварка осуществляется специальными агрегатами, имеющими разные конструкции, которые самостоятельно проводят весь процесс сварки.

Здесь сварочная дуга возникает между поверхностью металла и концом проволоки, в качестве которой выступает электрод.

Зачастую представленные аппараты невозможно применить в некоторых сферах. В особенности это связано с невозможностью сделать короткий шов.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки содержат следующую маркировку: WP, WZ, WT, WY. Это связано с их надежностью и универсальностью в использовании. Многие из представленных типов электродов применяют для сварки тонких листов металла. В этом случае часто требуется тонкая конусная заточка электрода.

В том случае, когда к сварному шву предъявляются особенно строгие требования, касающиеся его чистоты и точности, не обойтись без аргонодуговой сварки. Такими качествами должен обладать шов, выполняемый, например, при изготовлении автомобилей. Применяемая в данной ситуации сварка вольфрамовым электродом позволяет не только выполнить все необходимые условия, но и существенно сэкономить расход подручных материалов, то есть непосредственно самих электродов.

Особенности вольфрамовых электродов и сварки ими.

Вольфрам - это наиболее тугоплавкий из всех применяемых для изготовления электродов металлов. Температура его плавления составляет 3422 градуса Цельсия. Вследствие этого расход электродов при выполнении аргоновой сварки сводится к минимальным значениям.

Вести такую сварку можно как в ручном, так и в полуавтоматическом или автоматическом режиме. При этом можно вообще не применять присадку, используя в качестве материала для формирования сварного шва металл с расплавляемых кромок детали. Такой подход еще больше повышает экономичность сварочных работ.

Вольфрамовые неплавящиеся электроды применяют для сварки металлических изделий, толщина которых может начинаться с 0,1 мм. Максимальная толщина в данном случае не ограничена.

Одним из главных условий получения качественного и точного сварного шва является тщательная подготовка кромок и сборка свариваемых деталей. Особенно важно это в том случае, если ведется соединение заготовок из тонколистового металла. Здесь необходимо произвести предварительную сборку изделия с помощью прихваток, выполняемых тем же вольфрамовым электродом. При промышленном производстве в этом случае обычно используются специальные сборочные станки.

Еще одно важное условие - это вытеснение воздуха из зоны сварки. Для этого работы ведутся в среде защитных газов (чаще всего аргона). Количество необходимого газа зависит от многих факторов: от толщины металла, от его химического состава, от размера свариваемых деталей, от типа сварного соединения. Кроме того, на расход газа влияет и скорость сварки - чем быстрее она ведется, тем более мощным должен быть защитный газовый поток. Важно, чтобы под действие аргона попадала вся сварочная ванна, а также разогретый конец присадки (если она применяется) и сам электрод.

Существенной особенностью сварки при помощи вольфрамового электрода является то, что зажигание дуги требуется производить без прикосновения его конца к металлу свариваемого изделия. Сделать это можно при помощи осциллятора. Дело в том, что в момент зажигания дуги при контакте электрода и основного металла вольфрам на его конце сплавляется с металлом, то есть появляется состав, температура плавления которого гораздо ниже, чем у чистого вольфрама. А это приводит к снижению качества сварного соединения. Также очень важно правильно выбрать сварной ток - это позволит свести к минимуму расход электрода при сварке и надолго сохранить форму заточки его конца.

Использование прямой полярности сварного тока позволяет добиться минимального нагрева вольфрама, а значит, и снизить расход электрода. Также этому способствует и аргоновая защита электрода от окисления кислородом воздуха. В результате за час работы сварщика вольфрамовый электрод уменьшается на десятые, а иногда и на сотые доли грамма. Другими словами, одного такого изделия может хватить на несколько полных рабочих смен.

Технологические характеристики сварки вольфрамовым электродом.

Вольфрамовый электрод с успехом применяется для сварки изделий из разных видов металлов, толщина которых варьируется от самых маленьких значений до 6-8 мм. Также допускается использование данных видов электродов и для выполнения более толстых соединений, но на практике это встречается редко. Применение в таком случае плавящихся электродов позволяет получить шов с более высокими технико-физическими характеристиками и повысить производительность труда.

Выбор технологии проведения сварки зависит от того, выполняется ли она ручным способом или в автоматическом режиме.

При ручной сварке необходимо соблюдать следующие требования:

• сварка производится по направлению справа налево;
• при сварке изделий небольшой толщины горелка располагается под углом в 60 градусов к поверхности свариваемого изделия;
• если сварке подвергаются детали большой толщины, горелка располагается как при сварке угловых швов, то есть под углом в 90 градусов к поверхности детали;
• способ ведения присадочного прутка также зависит от толщины изделия. Если речь идет о деталях из тонколистового металла, пруток вводится сбоку от столба дуги при совершении возвратно-поступательных колебаний. При сварке же значительных по толщине деталей движения прутка должны быть поступательно-поперечными.

Если сварка выполняется в автоматическом или полуавтоматическом режиме, то направление выбирается таким образом, чтобы присадочный пруток шел перед дугой. При этом вольфрамовый электрод должен располагаться под углом в 90 градусов к поверхности свариваемых заготовок. Угол между электродом и присадочным прутком также должен быть прямым.

Отличительные черты аргонодуговой сварки алюминия вольфрамовым электродом.

Аргонодуговая сварка применяется сегодня при выполнении неразъемного соединения деталей из самых разных металлов: стали, никеля, меди, а также их сплавов. Но наибольшую популярность она получила при сварке алюминиевых изделий, особенно если речь идет об изготовлении ответственных конструкций для самолетостроения или машиностроения.

Теоретические рекомендации гласят, что сварка алюминия вольфрамовым электродом должна вестись на постоянном токе обратной полярности (с «плюсом» на электроде). Но практика показывает, что в данном случае добиться устойчивого, ровного горения дуги практически невозможно. А это приводит к тому, что кромки свариваемых деталей расплавляются недостаточно хорошо, а расход дорогостоящего вольфрамового электрода увеличивается в разы. Именно поэтому чаще всего практикующие сварщики производят работы с алюминием на переменном токе нормальной частоты.

В этом случае период сварки делится на два полупериода:

• в одном из них ток меньше, а на электроде находится «плюс»,
• в другом ток больше, а на электроде «минус».

В том полупериоде, когда электрод имеет положительный заряд, поверхность свариваемого металла очищается. Когда же электрод заряжен отрицательно, металл усиленно расплавляется, при этом нагрев самого вольфрама снижается. Свойство металла очищаться во время проведения сварки позволяет выполнять работы без применения специальных флюсов.

Некоторые нюансы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом.

Одно из важных условий для получения качественного сварного соединения - это стабильная дуга. Добиться от дуги непрерывного, ровного горения помогает постоянный ток прямой полярности. При этом значения тока могут быть совсем небольшими - от 5 А, а напряжение - от 12 В. На постоянном токе производят сварку стали, меди, латуни, чугуна, титана и их сплавов.

Большое значение при сварке на постоянном токе имеет заточка вольфрамового электрода - его конец должен быть острым и четко очерченным. При промышленной сварке электроды затачивают с помощью специального оборудования - станков с алмазным кругом. При их отсутствии подойдет и обычный точильный станок или мелкозернистый круг. Заточка производится по направлению к концу электрода. При этом необходимо внимательно следить за тем, чтобы электрод в процессе подготовки не перегрелся. Превышение температуры вольфрама выше допустимых значений делает его очень хрупким - такой электрод будет просто крошиться в процессе сварки.

Кроме того, для выполнения аргонодуговой сварки необходим защитный газ высокой чистоты - в нем должно содержаться не менее 99,99% аргона. В противном случае говорить о высоком качестве сварного шва не придется. Кстати, именно сварной шов поможет определить качество аргона - если газ содержит большое количество посторонних примесей, материал сварного шва будет темнеть.

Обратите внимание! Использование аргона надежно защищает изделия от появления на их поверхности в процессе сварки оксидной пленки. Но при этом оксиды, которые находились на металле изначально, аргон не удаляет. Поэтому до начала сварки необходимо тщательно зачистить кромки свариваемых заготовок.

Сварку алюминия и его сплавов, как уже упоминалось, ведут на переменном токе. Заточка электрода здесь также имеет большое значение. Правда, в этом случае электрод не оттачивается остро, как жало - достаточно немного закруглить его конец. Кроме того, перед сваркой алюминия очень важно правильно подготовить детали и точно подобрать присадочный материал. Что касается подготовки, то это, в первую очередь, зачистка и обезжиривание свариваемых поверхностей, а также снятие с них фаски, если детали выполнены из толстого металла. В качестве присадки при сварке вольфрамовым электродом алюминия может выступать как чистый алюминий (Al 99%), так и его сплавы - силумин (сплав алюминия с кремнием AlSi) или дюраль (алюминий плюс магний AlMg).