Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки: характеристики, маркировка

Как известно любому специалисту, для сварки, выполняемой в среде аргона, применяются вольфрамовые электроды, которые относятся к категории неплавящихся. Они отличаются большим разнообразием типов, определить каждый из которых помогает маркировка, наносимая на эти изделия в процессе производства.

Разновидности вольфрамовых электродов

Разбираемся в характеристиках вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды – это тугоплавкие стержни, при помощи которых формируется электрическая дуга, необходимая для расплавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала в процессе сварки. Используются такие электроды преимущественно для сварки в защитной среде аргона. С их помощью выполняют сварку различных конструкций, включая трубчатые. Вольфрам для этого выбран совсем не случайно, ведь именно он является самым тугоплавким металлом из всех имеющихся в природе.

Требования к маркировке, наносимой на стержни из вольфрама в процессе их производства, оговариваются в международных стандартах, что позволяет причислить эти изделия к определенному типу, в какой бы стране мира они ни были произведены. Согласно этим требованиям, в маркировке электрода должен быть отражен не только его тип, но и химический состав.

Определить вольфрамовые электроды можно по первой букве «W» (вольфрам), включенной в их обозначение. В составе большей части таких прутков присутствует небольшое количество легирующих добавок. Последние улучшают технические характеристики изделия и увеличивают срок его эксплуатации. О виде легирующего элемента, который содержится в вольфрамовом электроде, говорит вторая буква в маркировке.

В обозначении вольфрамовых прутков можно встретить следующие буквы, которые указывают на определенные легирующие добавки.

Вольфрамовые электроды, содержащие данную легирующую добавку, являются универсальными изделиями, они используются для сварки любым типом тока, поддерживают стабильное горение дуги даже при небольших его значениях.

Схема сварочного процесса в аргоне с использованием вольфрамовых электродов

Электроды из вольфрама, содержащие оксид церия, используются для сварки, осуществляемой на переменном токе. Применяя их, необходимо очень внимательно следить за тем, чтобы сварочная ванна не подвергалась даже минимальным загрязнениям. Дуга, создаваемая при помощи таких прутков, отличается стабильностью и высокой мощностью. По сравнению с изделиями других типов, вольфрамовые электроды с оксидом циркония способны выдерживать значительные токовые нагрузки.

Изделия, содержащие в своем составе данную легирующую добавку, обеспечивают легкий розжиг сварочной дуги и ее высокую устойчивость, а также быстрое повторное зажигание. При использовании таких прутков уменьшается риск прожига соединяемых деталей, значительно увеличивается рабочий ток. Эти электроды относятся к долговечным, они меньше загрязняют сварочную ванну, если сравнивать их с изделиями из чистого вольфрама.

Режимы сварки алюминиевых сплавов (переменный ток)

Электроды из вольфрама, содержащие в своем составе оксид тория, являются очень популярными, так как обладают массой достоинств. Чаще всего такие изделия используют для соединения заготовок из нержавеющей стали, производимой на постоянном токе. Между тем есть у этих вольфрамовых электродов и ряд недостатков. При их использовании для сварки в закрытых помещениях и при заточке следует оборудовать рабочее место вытяжной вентиляцией, так как торий – это радиоактивный металл, пары и пыль которого могут оказать негативное влияние на здоровье человека. Кроме того, при сварке такими электродами, осуществляемой на переменном токе, дуга может скакать по выступающим поверхностям, что приводит к ухудшению качества формируемого соединения.

Изделия данного типа считаются самыми устойчивыми из всех вольфрамовых электродов, именно поэтому их используют для сварки особенно ответственных конструкций. Сварку с их применением осуществляют на постоянном токе.

Данная буква, присутствующая в маркировке, указывает на то, что изделие выполнено из вольфрама на 99,5%. Вольфрамовые электроды, которые не содержат в своем составе легирующих добавок, обеспечивают устойчивость дуги при сварке, осуществляемой на переменном токе. Именно такие прутки используют при выполняемой в среде аргона сварке деталей из алюминия.

Для того чтобы специалист мог получить более полную информацию о вольфрамовых электродах, в их маркировке присутствуют и цифровые обозначения.

Первые цифры, стоящие после букв, указывают на точное содержание легирующей добавки в процентах. Так, цифра 20 означает, что в материале электрода содержится 2,0% соответствующей добавки, цифра 15 – 1,5% и т.д. Вторые цифры в обозначении прутка, отделенные от первых дефисом, указывают на длину изделия, выраженную в миллиметрах.

Наиболее распространенной является длина 175 мм, но также выпускаются электроды длиной 50, 75 и 150 мм. Детали с разными геометрическими параметрами варятся вольфрамовыми электродами различного сечения, значение которого может составлять 1; 1,6; 2; 2,4; 3; 3,2; 4; 4,8; 5,6; 6,4 мм.

Таблица для выбора диаметра вольфрамового электрода для сварки в аргоне с учетом силы и рода тока

Для примера расшифруем маркировку электрода WL 10-75. В нем, кроме вольфрама, содержится 1,0% оксида лантана. Длина данного изделия, согласно его обозначению, составляет 175 мм.

Для того чтобы с первого взгляда можно было определить, к какому виду относится вольфрамовый электрод и для чего его можно использовать, концы изделий разных марок окрашиваются разными цветами. Такие метки могут быть нанесены одним из следующих цветов:

• зеленый – изделия из чистого вольфрама, обозначаемые буквами WP;
• серый – электроды марки WC 20, в которых содержится 2% оксида церия;
• золотой – изделия марки WL 15, их состав дополнен 1,5% оксида лантана;
• черный – прутки марки WL 10, в состав которых добавлен 1% оксида лантана;
• синий – WL 20, в таких электродах имеется 2% оксида лантана;
• белый – электроды WZ 8, состав которых обогащен 0,8% оксида циркония;
• желтый – электроды марки WT 10, содержащие 1% оксида тория;
• красный – прутки WT 20, в составе которых имеется 2% оксида тория;
• фиолетовый – электроды WT 30, содержащие 3% оксида тория;
• оранжевый – изделия марки WT 40, включающие 4% оксида тория;
• темно-синий – вольфрамовые электроды WY 20, которые содержат 2% иттрия.

Цветовая маркировка вольфрамовых электродов

Сферы использования вольфрамовых электродов различных марок

У вольфрамовых электродов, относящихся к каждому виду, есть отличительные характеристики, которые и определяют область их применения.

Электроды, выполненные из чистого вольфрама (WP), используются преимущественно для сварки на переменном токе, выполняемой в среде аргона. С их помощью производят аргонодуговую сварку изделий, выполненных из алюминия, алюминиевой бронзы (медно-алюминиевый сплав), магния, никеля, а также их сплавов.

Электроды данного вида имеют такие характеристики, как:

• плохая зажигаемость дуги;
• короткий срок службы;
• плохая переносимость значительной токовой нагрузки;
• безопасность для человеческого здоровья.

Режимы сварки меди вольфрамовым электродом (для стыковых соединений на медной охлаждаемой водой подкладке или подушке из флюса)

Электроды WC 20 также используются для сварки в среде аргона, но с их помощью получают соединения деталей, выполненных из высоколегированных, в том числе нержавеющих сталей, высокосплавляющихся металлов (молибден, тантал и др.), меди, никеля, титана, а также их сплавов. Сварку такими прутками осуществляют на постоянном токе, подключаемом по прямой полярности.

К отличительным характеристикам вольфрамовых электродов этого типа следует отнести:

• хорошую зажигаемость дуги;
• продолжительный срок службы;
• хорошую переносимость значительных токовых нагрузок;
• безопасность для человеческого здоровья.

Режимы аргонодуговой сварки титановых сплавов

Электроды с маркировкой WL (WL 10, WL 15, WL 20) предназначены для выполнения работ на переменном, а также постоянном токе (используется прямая полярность), с их помощью осуществляют напыление, плазменную сварку, соединение деталей небольшой толщины, изготовленных из обычных и высоколегированных сталей.

Перечислим характеристики вольфрамовых электродов данного типа:

• удовлетворительная зажигаемость дуги;
• длительный срок службы;
• хорошая переносимость токовых нагрузок;
• безопасность для человеческого здоровья.

Режимы ручной сварки нержавеющей стали вольфрамовым электродом

Электроды WZ 8 (наконечник белый) используются для сварки на переменном токе в среде аргона. Применяя их, выполняют аргонодуговую сварку изделий, выполненных из алюминия, медно-алюминиевых сплавов (алюминиевая бронза), магния, никеля и сплавов данных металлов.

К отличительным характеристикам вольфрамовых изделий данной марки относятся:

• удовлетворительная зажигаемость сварочной дуги;
• достаточно длительный срок службы;
• хорошая переносимость токовых нагрузок;
• безопасность для человеческого здоровья.

Изделия с маркировкой WT 20 применяются для арогонодуговой сварки на постоянном токе (используется прямая полярность). Такими изделиями варят заготовки из высоколегированных сталей, высокосплавляющихся металлов, меди, никеля, титана, их сплавов.

Характеристики вольфрамовых электродов данного вида:

• хорошая зажигаемость сварочной дуги;
• достаточно длительный срок службы;
• хорошая переносимость значительных токовых нагрузок;
• возможная опасность для человеческого здоровья.

К группе вольфрамовых электродов, в которых присутствует торий, также относятся изделия марок WT 30 и WT 40. Из-за значительного содержания данного радиоактивного элемента в составе электродов применять их не рекомендуется, пары от них наносят вред окружающей среде и человеческому здоровью.

Критерии выбора электрода из вольфрама

При выборе вольфрамовых прутков необходимо ориентироваться на такие их параметры, как:

• тип, химический состав и наличие легирующих добавок;
• диаметр, который оказывает влияние на толщину формируемого сварного шва;
• геометрия острия, определяющая многие характеристики сварочного процесса;
• качество заточки.

Естественно, на выбор электрода определенной марки значительное влияние оказывают и характеристики соединяемых деталей: размеры, состав материала и др. При выборе вольфрамовых прутков можно обращаться к справочным таблицам или собственному опыту.

Основные критерии выбора электродов исходя из их свойств

Особенности и способы заточки

Заточка вольфрамовых электродов – это важный параметр, на который следует обращать особое внимание. От формы заточки неплавящегося электрода зависят такие важные параметры, как давление сварочной дуги и распределение энергии, которую она передает металлу соединяемых деталей. Именно поэтому от того, как заточен электрод, зависят размеры зоны проплавления соединяемого металла и, соответственно, глубина, а также ширина сварного шва.

Форму заточки рабочего конца электрода выбирают в зависимости не только от параметров соединяемых деталей, но и от того, какой вид электрода применяется для выполнения сварки.

Так, для изделий марки WP, WL 10, WL 20 и WL 15 используют сферическую заточку рабочего конца, так как тепловая нагрузка на него не такая значительная. А на концах электродов WT 20, в отличие от изделий марок WP, WL 10 и др., делают лишь небольшую выпуклость. На форму заточки также оказывает влияние тип используемого для сварки тока. Познакомиться с точными параметрами заточки вольфрамовых электродов и рекомендациями по ее выбору можно в справочной литературе.

Машинка для заточки вольфрамовых электродов

Заточка неплавящихся электродов, обучиться которой несложно даже по видео, может выполняться при помощи:

• такого приспособления, как машинка для заточки вольфрамовых электродов;
• настольного точильного станка;
• автоматизированного станка;
• химических средств.

На видео, демонстрирующем приемы заточки вольфрамовых прутков, можно также увидеть, как от ее типа меняются формы и размеры шва.