Правила сварки вольфрама: как проводить ее правильно

Технический прогресс привел к необходимости проведения сварочных работ с применением новых электродов, которые до этого не использовались и имеют уникальные свойства. В отечественной промышленности не обходится без химических активных и тугоплавких металлов. Речь идет о молибдене, вольфраме и цирконии. Начали разрабатываться революционные методики сварки, в основание которых были положены новейшие научные исследования. Сварка вольфрама проводится с использованием специальных электродов.

Вольфрам и его сплавы

Вольфрам принято считать самым тугоплавким металлом, так как плавится он при температуре 2019 градуса Цельсия. На его основе изготавливают сплавы.

К примеру, добавление кобальта и хрома придает повышенную твердость, стойкость и износоустойчивость.

Серебро и медь — для высокой тепло- и электропроводности, стойкости к механическим повреждениям. Их применяют при изготовлении электродов для завершения точечных сварок. Сварка вольфрамовым электродом дает возможность выполнять поставленные задачи, экономя расходные материалы.

Главный минус — хрупкость при снижении температуры до 20 градусов, потому механические обработки должны проводиться при значениях, превышающих предел хрупкости, — 300−500 градусов.

Вольфрамовые электроды

Давая ответ на вопрос, вольфрамовые электроды, для чего нужны — следует знать, какими они бывают:

  1. Переменные. Их посредством проводится сваривание с использованием переменного напряжения. Есть чистые и циркониевые, посредством данных изделий обрабатывают алюминий, магний и сплавы из них. Первый с зеленым оттенком, а второй — с белым.
  2. Универсальные. Процесс сварки возможен с использованием двух разных видов напряжения (переменное и постоянное). К данному типу принадлежат цериевые и лантарированные. У первых серый цвет, у вторых — синий и золотистый.

Особенности работы с металлом

Следует знать, что сварка может проводится в ручном, автоматическом либо полуавтоматическом режиме. Работу делают и не применяя присадку, пользуясь только расплавленным металлом с кончиков элементов для сварных швов, что значительно сокращает рабочие затраты. Необходимо учитывать ряд моментов:

  • пайка вольфрама возможна даже в тех случаях, если толщина элементов менее 0,1 мм;
  • во время работы воздушные массы должны устраняться с действующей зоны, расход газа зависит от показателя толщины изделия, скорости пайки, типа соединений;
  • дуга может поджигаться, не касаясь металла, в таком случае понадобится осциллятор;
  • нужно тщательно следить за выбором полярности тока, что позволит уменьшать трату электродов за счет сокращения нагревания металла;
  • аргон создает защитный шар, предотвращая окисление и уменьшая использование материалов.

Существует ряд требований относительно работы. Их следует обязательно придерживаться для сохранения высокого качества изделий, в частности:

  • следить за точным соблюдением размеров для получения швов высочайшего качества;
  • пользоваться определенными приспособлениями, упрощающими сборку;
  • обезжирить кончики электродов и обрабатываемые поверхности;
  • правильно подбирать силу тока для экономии электродов и сохранения формы их заточек;
  • не забывать вытеснять воздух из зоны работ;
  • если используются инертные защитные газы, нужно постоянно следить, чтобы газовое облако закрывало не только сварную ванну, но и электрод с кончиком разогретой проволоки;
  • при ускорении сваривания должна возрасти и скорость подачи инертных газов.

Ручная методика имеет ряд особенностей. Работы выполняются справа налево. Если сваривают самые тонкие компоненты, то горелку нужно держать под углом 60 градусов, если более толстые — 90 градусов. При выборе методики установки присадки учитывают толщину изделий.

У автоматического и полуавтоматического режимов также имеются особенности. Так, направление работы должно помогать перемещению присадочного прутка в передней части дуги. Электроды размещают в перпендикулярном положении к сварочным поверхностям, а присадка и проволока — под углом 90 градусов.

Сварка вольфрамовыми электродами

Трансформаторы выступают главными источниками питания, когда используется переменный ток, генераторы и выпрямители — если постоянный. У всех источников должна быть крутопадающая характеристика, которая поддержит постоянную величину напряжения, если нарушена длина дуги из-за перепадов.

Относительно того, что варят вольфрамовыми электродами. Такой тип сваривания используют при работе с молибденом, никелем, титаном и высоколегированными сталями. Источник высокой температуры — ток.

Компоненты — специальный электрод и газ аргон, то есть процесс происходит уже в защищенной среде, что приводит к улучшению характеристик сварочных швов, упрощая саму работу и делая ее более эффективной.

Вольфрам широко используется как тугоплавкий материал, а в сварке в том числе применяется для стабилизации дуги. Вольфрамовые электроды классифицируют по цветам, это делается, в первую очередь, для обозначения их химического состава. Данные электроды относятся к неплавящемуся типу, а в среде защитного газа они выдерживают высокую температуру и длительную работу без прерывания.

Отличительные характеристики

Сварочные стержни из чистого вольфрама используются крайне редко, т. к. для работы с такими электродами необходимы только аппараты TIG. Поэтому добавляются легирующие элементы. Согласно этим добавкам – их цветовое обозначение наконечников:

  • зеленый цвет сообщает о стержне из чистого вольфрама, маркировка WP. Для сваривания алюминия и меди;
  • серый цвет – это добавка оксида церия, обозначается как C. Используется для сварки с любым видом тока;
  • красный наконечник – обозначение для диоксида тория, маркировка T. Для сваривания цветного металла, нержавеющей и углеродистой стали. Главный минус – радиоактивность тория: работая с ним, необходимо придерживаться строгой техники безопасности;
  • темно-синий цвет означает диоксид иттрия, маркируется Y. Используется для сварки на постоянном токе прямой полярности для разного металла (нержавеющая, углеродистая сталь, медь, титан);
  • белый цвет – обозначение для добавления оксида циркония, маркировка Z. Используется для сваривания алюминия и меди с помощью аргона на переменном токе, важно обеспечить чистоту сварочной области;
  • золотой цвет характеризует добавление оксида лантана, маркировка WL-15. Используется для сварки двумя видами тока (постоянным и переменным), содержание легирующего элемента 1,5%;
  • синий цвет тоже обозначает добавление оксида лантана, но в соотношении уже 2%.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Категории вольфрамовых электродов:

  • постоянного электротока;
  • переменного электротока;
  • универсальные.

Преимущества использования вольфрамовых электродов и сфера их применения

Технические преимущественные характеристики обусловлены химическим составом данного типа электродов. Поэтому неплавящиеся стержни используют для TIG-сварки, а этот способ широко распространен в энергетической, машиностроительной, авиационной, нефтеперерабатывающей промышленности.

Основная область применения вольфрамовых электродов – соединение или ремонт металлов с толщиной от 0,1 до 6 мм.

В бытовых условиях часто используют аргонодуговую сварку для ремонта кондиционеров, автомобильных обогревателей.

Преимущества:

  1. Во время работы с нержавеющей сталью или с другим материалом наконечник играет роль проводника электрической энергии. В отличие от плавящихся электродов вольфрамовые стержни имеют одинаковую форму наконечника.
  2. При выполнении правильной заточки электрода можно сформировать стабильную сварочную дугу.
  3. Большой выбор вольфрамовых электродов с разными легирующими добавками, подходящих для сваривания разных материалов.
  4. Вольфрам самый тугоплавкий металл, его температура плавления 2019 оС. Поэтому для аргоновой сварки использование таких электродов максимально экономично.
  5. Возможность использования неплавящихся электродов для изделий с толщиной от 0,1 мм, также нет ограничений в максимально возможной толщине.

Способы и режимы сварки

Наиболее распространена ручная аргонодуговая сварка с применением вольфрамовых электродов. В мировой практике данная сварка классифицируется как TIG. С режимом TIG могут работать сварочные инверторы и выпрямители. Возможна работа автоматическим или полуавтоматическим способом. Менее распространенный метод – сварка плазменной дугой. Способ сварки погруженной дугой примечателен тем, что применяют электрод повышенного диаметра и при этом используют повышенный ток.

Ручная аргонодуговая сварка может быть выполнена в двух режимах – AC и DC. Их отличия:

  1. AC – работа с переменной электрической энергией, прямоугольным импульсом.
  2. DC – применяется стабилизированный ток, импульсный.

Сварка вольфрамовым электродом с использованием инвертора

Для работы с вольфрамовыми электродами используют универсальный источник электрической энергии – инвертор. Менее распространено использование сварочных выпрямителей (только для постоянного тока) и трансформаторов (для переменного электричества). Инвертор востребован, благодаря своей практичности, для работы с двумя видами сварочного напряжения.

Примерная стоимость инверторов для сварки на Яндекс.маркет

Оборудование для сварки инвертором

Для данного вида сварки необходимы:

  • сварочный инвертор;
  • горелка;
  • аргон;
  • неплавящийся электрод;
  • присадочная проволока;
  • осциллятор;
  • средства индивидуальной защиты (маска, перчатки для аргонодуговой сварки, спецодежда).

Схема аргонодуговой сварки

Сварочная горелка используется для жесткой фиксации вольфрамовых электродов в необходимом положении. Она подводит ток и равномерно распределяет подачу аргона вокруг сварочной ванны.

Защитный газ применяется, в первую очередь, для вытеснения воздуха из области сварки и, чтобы убрать его контакт с работающим стержнем. Также аргон или гелий обеспечивают прохождение тока и передачу тепла через дугу. Выбор конкретного типа газа зависит от свариваемого материала.

Важным условием для качественного итогового шва является изначальная подготовка кромок детали.

Техника сварки

Для ручной сварки с помощью инвертора необходимо выполнять следующие правила:

  1. Сваривание происходит по направлению справа налево.
  2. Для изделий с маленькой толщиной горелку располагают под углом 60о.
  3. Для толстых деталей горелка размещается под углом 90о.
  4. Способ ведения присадочной проволоки зависит от толщины свариваемого металла.

Важнейшее условие для качественного сварочного шва – стабильная дуга. Достигнуть этого можно с помощью постоянного тока с прямой полярностью. Также имеет значение заточка неплавящегося стержня. В процессе заточки необходимо следить за тем, чтобы электрод не перегрелся, в таком случае стержень становится хрупким во время сварки.

Присадочную проволоку вводят не в центр дуги, а немного сбоку возвратно-поступательным передвижением, если толщина металла до 10 мм. Для сварки металлов с большей толщиной проволоку ведут поступательно-поперечными движениями.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

В связи с техническим прогрессом возникла потребность в сварке с использованием новых, ранее не применявшихся электродов, с уникальными свойствами. В современной промышленности: авиационной, атомной, приборостроительной и других, широко применяются химические активные и тугоплавкие металлы — молибден, вольфрам, цирконий и др. Их использование способствовало разработке новых методов сварки, которые основаны на современных научных принципах.

Вольфрам и его сплавы

Вольфрам —

самый тугоплавкий металл

, так как температура его плавления равна 2019 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. Они применяются в производстве электродов для выполнения точечной сварки. Сварка вольфрамовыми электродами позволяет выполнить все поставленные производственные задачи и сэкономить расход сварочных материалов, в том числе электродов вольфрама.

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.

Электроды из вольфрама

Вольфрамовые электроды бывают:

  1. Переменными, предназначенными для осуществления сваривания переменным током. К этим электродам относятся вольфрамовый чистый и циркониевый, используемые для сварки алюминия, магния и их сплавов. Первый имеет зеленый цветовой код, а второй — белый.
  2. Универсальными, при которых процесс сварки происходит постоянным и переменным током. К данным электродам относятся цериевые и лантарированные. Первые характеризуются серым цветом, а вторые синим и золотым. Эти электроды используются для сварки большинства сплавов и стали.

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.

Требования, предъявляемые к сварке

  • Необходимо в точности соблюдать размеры для прочного и качественного сварного шва.
  • С помощью электродов из вольфрама можно обеспечивать сборку кромки сварных деталей.
  • В работе использовать специальные приспособления для сварки и сборки.
  • Проводить обезжиривание концов электродов и рабочих поверхностей для получения сварного шва хорошего качества.
  • Правильно выбрать силу тока, чтобы уменьшить расход электрода и сохранить его форму заточки.
  • Из рабочей зоны сварки вытеснить воздух.
  • При использовании инертных защитных газов обратить внимание, чтобы область облака газа захватывала всю сварную ванную, электрод и конец разогретой проволоки.
  • Надо увеличивать скорость продвижения (потока) газа инертного при более высокой скорости процесса сварки.

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.

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.

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.

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

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.

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. Панели управления современных конструкций способствуют запуску защитного газа до момента зажигания дуги, а также продолжают его подачу после прекращения электрического тока. Это

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.

Сварочные материалы

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.

Электроды

Электроды из вольфрама бывают четырех типов:

  1. Вольфрам чистый без примесей (ЭВЧ).
  2. Соединение «вольфрам + окись лантана».
  3. Соединение «вольфрам + окись иттрия».
  4. Соединение «вольфрам + двуокись тория».

Размер диаметра электрода зависит от вида и величины тока, а также его марки. Электроды типа ЭВЧ применяют во время сварки электрического переменного тока, а другие — для процессов сваривания электрического переменного и постоянного тока разных полярностей (прямая и обратная).

В ходе сваривания электроды затупляются и поэтому уменьшается размер провара (глубина). Конец электрода можно заточить в виде сферы при сварке на переменном токе или в форме конуса при сварке на постоянном токе. С целью заточки используются стационарные и переносные аппараты с направляющими или без них. Для уменьшения расходов электродов, нужно начинать подачу потока инертного газа до подключения тока сварки, и заканчивать после окончания подачи тока и охлаждения электрода.

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. Работники должны знать все особенности и правила работы на оборудовании для сварки и соблюдать меры безопасности. Для защиты органов зрения и лица применяются сварочные щитки и маски.

  • Автор: Виталий Данилович Орлов
  • Распечатать

Оцените статью:

(1 голос, среднее: 1 из 5)