какие вольфрамовые электроды применяются при аргонодуговой сварке нержавейки
Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки по цветам. Сводная таблица с основными характеристиками и свойствами
В промышленности и в быту часто используется аргонодуговая сварка металлов. При такой сварке, проводимой в защитной среде аргона, металл защищен от влияния внешней кислородной среды. При проведении сварки такого типа используются неплавящиеся электроды из вольфрама. Вольфрамовые электроды могут длительное время выдерживать высокую температуру и плавиться гораздо медленней других металлов.
Для повышения качества сварки в вольфрам добавляют окиси редкоземельных элементов. В зависимости от их содержания производится маркировка таких электродов.
Классификация
Вольфрамовые электроды классифицируются в соответствии с международным стандартом DIN EN 26848. В соответствии с этим стандартом длина электрода может быть 50, 75, 150 и 175 мм. Диаметр может быть от 0,5 до 10 мм. Наиболее часто используемые диаметры – 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 и 4 мм.
Диаметр электрода определяется величиной сварочного тока. При этом электрод диаметром в 1 мм может применяться при сварочных токах до 50 А, диаметром в 1,6 мм – до 100 А, диаметром в 2 мм – до 200 А, диаметром в 3,2 мм – до 300 А, а диаметром в 4 мм – свыше 300 А.
Вольфрам имеет высокую температуру плавления, поэтому электроды из него производят методами порошковой металлургии (спеканием, сжатием и упрочнением). При этом перед спеканием в вольфрам могут добавляться от 0,4 до 4% оксидов тория (Th), циркония (Zr), лантана (La), иттрия (Y) или церия (Ce). По сравнению с электродами из чистого вольфрама у оксидосодержащих электродов есть преимущества:
Маркировка отражает характеристики электрода – состав материала и его длину.
При этом для электрода из вольфрама первый символ в маркировке – буква «W», что обозначает вольфрам. Второй символ обозначает тип металла добавки. Первое число обозначает содержание добавок на 1000 долей W. То есть число 20 обозначает 2% примесей, 8 – 0,8%. Второе число обозначает длину электрода. Наиболее распространенная длина – 175 мм.
Для облегчения использования электроды в зависимости от типа маркируются различными цветами.
Основные марки следующие:
Таблица с данными по вольфрамовым электродам
Данные по вольфрамовым электродам для аргонодуговой сварки приведены в таблице.
Как выбрать вольфрамовый электрод?
В этой статье мы расскажем, как правильно выбрать вольфрамовый электрод для аргонодуговой сварки, какие разновидности вольфрама бывают, их отличительные свойства, и как состав влияет на качество сварного шва.
Но в самом начале мы хотим обратить ваше внимание, что в ассортименте фирменной продукции ПТК появились вольфрамовые электроды марок WL-15, WL-20, WС-20, WY-20 и WZ-8.
Наши вольфрамовые электроды прошли рентгеноспектральный микроанализ элементного состава в Национальном Исследовательском Центре «Курчатовский институт». Это платное исследование мы провели по собственной инициативе, чтобы продемонстрировать дилерам и потребителям высшее качество нашей продукции.
Анализ проводился на растровом электронном микроскопе «Tescan Vega II», который позволяет получать СЭМ-изображения и проводить анализ элементного состава в реальном времени, что необходимо для контроля качества продукции и материалов.
Ознакомиться с протоколами исследований и результатами элементного состава вольфрамовых электродов производства ПТК вы можете в отчетных документах.
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 (-) достигает 3000 °C, а температура анодного пятна (+) достигает 4000°C. Из-за этого электрод не расходуется во время сварки, а выгорает.
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.
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.
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.
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.
1% La₂O₃
1,5% La₂O₃
2% La₂O₃
1% ThO₂
2% ThO₂
3% ThO₂
4% ThO₂
2% Y₂O₃
0,3% ZrO₂
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.
Свойства присадочных металлов и их влияние на качество сварного шва
Вольфрамовый электрод WP (зеленый)
Чистые вольфрамовые электроды классифицируется как WP и имеют зеленый цветовой код. Содержание вольфрама в них не менее 99,5%.
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.
Вольфрамовые электроды WL-10 (черный), WL-15 (золотой) и WL-20 (голубой)
WL-10 — это электрод с содержанием оксида лантана (La₂O₃), черный цветовой код. Массовая доля оксида лантана достигает до 1%.
WL-15 — это электрод с содержанием оксида лантана (La₂O₃), золотой цветовой код. Массовая доля оксида лантана варьируется от 1,4 до 1,6%.
WL-20 — это электрод с содержанием оксида лантана (La₂O₃), массовая доля которого достигает до 2,2%. Цветовой код электрода — голубой.
В ассортименте фирменной продукции ПТК есть вольфрамовые электроды WL-15 диаметром от 1,6 до 4,0 мм и WL-20 диаметром от 1,0 до 4,0 мм.
Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки
Аргонная сварка – это современная сварка с применением неплавящегося электрода из вольфрама, в среде инертного газа. Такая сварка ограждает металл от взаимодействия с кислородной средой, вызывающей его окисление и азотирование. В виде защиты чаще всего при работе применяется инертный газ аргон, но возможно использование азота, гелия и различных газовых смесей. В TIG сварке, Ar (аргон) имеет повсеместное применение, а вот He (гелий) используют в редких случаях, для решения определённых производственных задач.
Постоянное применение в данной сварке имеют газовые составляющие. И действительно, аргон не образует с атмосферой взрывоопасной смеси. Он немного тяжелее чем воздух и более практичен при сварке, чем гелий. Но сама дуга при применении гелия имеет в 1,5–2 раза больше энергии, чем при использовании того же аргона. Повсеместное применение при проведении сварочных работ имеет смесь с такими составляющими: 35–40% чистого аргона плюс 60–65% чистого гелия. Аргон полностью стабилизирует дугу, а гелий качественно сплавляет металл.
У аргонодуговой сварки всего два международных названия. TIG – сварка неплавящимися специальными электродами из вольфрама в среде инертного газа. MIG/MAG – сварка самой электродной проволокой непосредственно в среде инертного аргона или даже
углекислого газа.
Маркировка вольфрамовых электродов
В аргонодуговой сварке используют вольфрамовые электроды. Использование вольфрама в этом случае оправдано, так как он тугоплавкий – способен выдерживать высокие температуры не плавясь.
В настоящий период времени наша промышленность выпускает электроды длиной 175 мм и такими диаметрами: 1 мм; 1,6 мм; 2 мм; 2,4 мм; 3,2 мм; 4 мм. Разница между размерами обусловлена необходимостью работы при определённых диапазонах сварочных токов:
Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки производятся из чистого вольфрама, а также тарированного и лантанированного, что способствуют повышению качества и стабильности сварочной дуги. Марка электродов квалифицируется от процентного содержания примесей и добавок. В настоящее время существует всего три категории вольфрамовых сварочных электродов:
Расход количества электродов при использовании аргонной сварки зависит от типа самой сварки, диаметра применяемого прутка, вида тока и ещё ряда дополнительных показателей.
Заточка вольфрамовых электродов
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (tig)
При сварке неплавящимся электродом обязательно используют сварочный осциллятор. Так как из-за тугоплавкости вольфрама, плавление которого происходит при температуре около 5000 °C, сам электрод практически не сгорает. В связи с этим образование газов, ведущих к ионизации и зажиганию дуги не происходит. Кроме осциллятора, для образования сварочного шва применяют присадочный материал.
Аргонодуговая сварка плавящимся электродом
Электродом в данном случае является стержень из металла. Он покрыт слоем рутила. Сварочная дуга зажигается из-за паров расплавленного металла, которые в аргоне дают ионизацию. Осциллятор в данном случае не применяется.
Цены на электроды этих категорий зависят не только от страны-производителя, но и от ценовой политики предприятий их выпускающих. В настоящее время вольфрамовые электроды имеют такую стоимость:
Применение вольфрамовых электродов
Аргонную сварку применяют в самых разных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Возможность аппаратом TIG ac/dc соединить различные углеродистые, нержавеющие, конструкционные стали, а также современные сплавы металлов, характеризует эту технологию как самую востребованную в производстве на данный момент. Аэрокосмическая отрасль, как правило, является основным пользователем данного типа сварки.
В промышленности tig-сварку используют для соединения деталей различных конфигураций. Аргонную сварку применяют для создания переходов между трубами различного диаметра. Сварочные швы алюминия после tig-сварки не образовывают трещин, имеют химическую целостность металла, что позволяет использовать этот режим сварки для герметизации ёмкостей с ядерными отходами в связи с их утилизацией.
В связи с простой технологией аргонной сварки алюминия, её можно применить в быту, используя домашние инверторы TIG ac/dc. В бытовых условиях возможно организовать даже сварочный процесс нержавейки. Надёжность получаемого шва не вызывает сомнений, так как сварочный шов являет собой единое целое со свариваемым металлом. Современные технологии сварочных работ ставят аргонодуговую сварку с применением вольфрамовых электродов на одно из первых мест в мире по качеству производимых работ.
Уроки сварки: Как выбрать газ, электрод и сварочную проволоку для TIG-сварки?
Этап подготовки к аргонодуговой сварке включает не только настройку инструмента, но и подбор верных расходных материалов. От правильности выбора расходки напрямую зависит результат работы, что делает его важным и требует внимания не только новичка.
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.
Зачем тут присадочный пруток? Он подается вручную для формирования шва. Под действием дуги металл плавится, находясь в защищенной среде газа, и создает качественное соединение.
Сварочный газ – аргон или смеси?
Мы уже упоминали о том, что защиту процесса обеспечивает инертный газ. При TIG-сварке чаще используется чистый аргон, немного реже гелий и их смеси. Именно в этой среде вольфрамовый электрод изнашивается меньше всего, а внешний вид и качество шва оптимальны.
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.
Таблица. Вольфрамовые электроды – состав и свойства
