Сварка в инертных газах вольфрамовым электродом (TIG). Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки Вольфрам для аргоновой 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:

• 1 мм – до 50 А;
• 1,6 мм – до 100 А;
• 2 / 2,4 мм – до 200 А;
• 3,2 мм – до 300 А;
• 4 мм – свыше 300 А.

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:

• постоянного тока (WY, WT);
• переменного тока (WZ, WP);
• универсальные (WL, WC).

Расход количества электродов при использовании аргонной сварки зависит от типа самой сварки, диаметра применяемого прутка, вида тока и ещё ряда дополнительных показателей.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки имеют следующую маркировку, обозначенную цветовыми кодами:
WP (зелёный): электроды состоят из чистого вольфрама, используются для сварки таких металлов, как магний, алюминий и их разнообразных сплавов. Ток переменный, на постоянном не применяются, так как заточить их гораздо сложнее, чем другие.
WZ (белый): состав этих электродов включает оксид циркония. Дуга при сварке имеет высокую стабильность. Применяются при сварке бронзы, алюминия, никеля, а так же их сплавов.
WT (красный): в качестве добавки к основным химическим элементам используется оксид тория. Эта марка электродов имеет широкое применение, но необходимо помнить, что торий является низкорадиоактивным металлом. При использовании аргонной сварки необходимо соблюдать дополнительные требования безопасности. Помещение должно быть оснащено системой вентиляции. Данные электроды необходимы при сварке деталей из нержавеющей стали, тантала, молибдена.
WY (тёмно-синий): применяются в особых случаях для сварки ответственных, сложных соединений в конструкциях как из углеродистых сталей, так и из низколегированных. Необходим также при сварке нержавеющих сталей и титана.
WL (золотистый): эти электроды универсального действия. Ими осуществляется сварка самых разных составов сталей и сплавов. Неоходимы для переменного и постоянного тока.
WC (серый): также универсальный электрод для аргонной сварки как на переменном, так и на постоянном видах электрического тока. В качестве добавки служит оксид церия.

Заточка вольфрамовых электродов

Перед сваркой на постоянном токе вольфрамовые электроды необходимо заточить. Угол и направление заточки важно скорректировать так, чтобы кончик электрода стал очень острым. Это необходимо для того, чтобы сварочная дуга была полностью сфокусирована на малом диаметре сварочной ванны.
Сварочная ванна – это объём полностью расплавленного металла, образовавшегося при сварке плавлением при высоких температурах. Образование такой сварочной ванны – главный этап получения неразъёмных соединений при сварке плавлением, так как от формы и размеров ванны зависят геометрические размеры швов. Если электрод не будет заточен, то размер дуги будет слишком большим в диаметре и тепловложение окажется недостаточным.
Для сварки металлов на переменном токе электрод тоже нужно заточить. Но в этом случае кончик электрода должен быть немного притуплен. При сварке на переменном токе вольфрамовый электрод сильнее греется и немного подплавляется, что и требуется для получения более рассеянной дуги. Чтобы электрод держал форму, нужно правильно подбирать диаметр электрода в зависимости от диаметра сварочных швов.

Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (tig)

При сварке неплавящимся электродом обязательно используют . 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:

• электроды марки WP – от 3657 руб/кг;
• электроды марки WZ – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WT – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WY – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WL – от 5000 руб/кг;
• электроды марки WC – от 4730 руб/кг.

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.

Время чтения: ≈7 минут

Вольфрамовые неплавящиеся электроды часто применяются в профессиональной и полупрофессиональной сварке. Чтобы их использовать необходим опыт и навыки. Но обучившись однажды вы уже существенно расширите свои профессиональные умения. Ведь с помощью вольфрамовых электродов можно варить практически все известные металлы, получая при этом швы превосходного качества.

В этой статье мы расскажем все, что вам нужно про вольфрамовые электроды. Вы узнаете, что это такое и какие существуют марки вольфрамовых стержней.

Вольфрамовые электроды - это металлические стержни длиной в среднем 175 миллиметров. Могут быть изготовлены из чистого вольфрама или с примесями других металлов. Используются только при или полностью автоматической . Вместо аргона можно использовать и любой другой защитный газ, например, гелий.

Характеристики вольфрамовых электродов следующие. Температура плавления достигает 3400 градусов по Цельсию, это очень высокое значение. Поэтому за время сварочного процесса электрод практически не меняется в размере, хотя и возможно небольшое испарение металла. Поэтому такие стержни называют неплавящимися.

Выше мы писали, что вольфрамовые электроды могут быть изготовлены не только из чистого вольфрама, но и с добавлением других металлов. Это необходимо для улучшения свойств электрода. Например, для стабилизации горения или для сварки тугоплавких материалов.

У вольфрамовых электродов есть своя маркировка. Обычно маркировка вольфрамовых электродов состоит из двух латинских букв и цифры. Для того, чтобы лучше запомнить марку, необязательно смотреть на название. Можно просто запомнить цвет. Каждой марке присущ свой цвет, которым окрашивается конец электрода. Все марки можно разделить на три категории: для работы с постоянным током, с переменным и универсальные. Давайте рассмотрим их подробнее. Мы расскажем о самых популярных марках.

Марки вольфрамовых электродов

Марка WP

Вольфрамовые электроды марки WP - это стержни на 99% изготовленные из вольфрама. При сварке такими стержнями дуга горит стабильно на любом токе. Но мы рекомендуем варить на переменном токе. Электроды марки WP отлично подходят для сварки , магния и их сплавов. При этом не важно, какой газ вы используете: аргон или гелий. В любом случае качество шва приятно вас удивит. Электроды имеют на конце характерную зеленую отметину. Иногда производители окрашивают всю упаковку в тон отметины.

Марка WZ-8

Электроды WZ 8 состоят из вольфрама с добавлением диоксида циркония. Предназначены для сварки на переменном токе, при этом должна быть обеспечена хорошая защита сварочной зоны от попадания кислорода. Горение дуги чрезвычайно стабильно, даже выше, чем при работе с маркой WP. Электроды WZ 8 способны выдерживать большие токовые нагрузки, чем остальные марки. Перед сваркой необходимо сферично заточить конец электрода. Варить можно алюминий, магний, бронзу, никель и их сплавы. У электродов есть отметина белого цвета.

Марка WT-20

Вольфрамовые электроды WT 20 сделаны из вольфрама и оксида тория. Поэтому такие электроды часто называют ториевыми. Данная марка - самая распространенная. Она появилась после того, как были изобретены обычные вольфрамовые электроды марки WP. При этом по сравнению с ними WT 20 показали себя с наилучшей стороны. А потому и стали самыми популярными на рынке.

Электроды данной марки также рекомендуется затачивать перед сваркой. Но обратите внимание, что при заточке могут выделяться опасные для дыхательных путей пары и пыль. Ведь торий относится к радиоактивным металлам. Так что затачивайте электроды в специальной маске, чтобы не навредить своему здоровью.

Данная марка предназначена для работы с нержавеющей сталью, медью, бронзой, никелем и титаном. Отмечены красным цветом.

Марка WY-20

Вольфрамовые электроды WY 20 - это самые долговечные и стойкие электроды из всех возможных марок вольфрамовых стержней. Для сварки необходимо использовать постоянный ток и прямую полярность. Дуга горит очень устойчиво в большом диапазоне сварочных токов. Поэтому такие стержни используют для сварки особо ответственных металлических конструкций. Можно работать с различными сталями (низколегированными, углеродистыми или ), а также с титаном и медью. Отметина темно-синего цвета.

Марка WC-20

Вольфрамовые электроды WC 20 состоят из вольфрама и оксида церия. Церий не является радиоактивным элементом, поэтому такие электроды можно затачивать без риска для здоровья. Такие стержни позволяют легко зажигать дугу и варить на высоком значении сварочного тока. Варить можно и на постоянном, и на переменном токе. Поэтому марка WC 20 считается универсальной.

Такие электроды хорошо зарекомендовали себя в работе. Им под силу сварка трубопроводов (в том числе, ) и сварка тонких листов стали. Единственный недостаток - это большая концентрация церия на конце стержня во время его нагрева. Зато можно варить молибден и тантал, медные детали, бронзовые, никелевые и титановые. А также все типы сталей. Отметина серого цвета.

Марки WL-15 и WL-20

Вольфрамовые электроды WL 15 и вольфрамовые электроды WL 20 обычно относят к одному типу. А все потому, что обе марки содержат в составе лантан. Благодаря лантану дуга горит стабильно и легко зажигается, прожоги исключены. Также такие электроды можно потушить в середине процесса и затем снова без проблем зажечь. Изнашиваются медленно.

Электроды этих марок практически не загрязняют соединение расплавленным вольфрамом, что очень важно. Также во время сварки довольно долго сохраняется заточка. Варить можно и на постоянном, и на переменном токе. Заточите конец электрода сферически, если варите на переменном токе. Работать можно с высоколегированными сталями, бронзой, алюминием и медью. Также можно варить все другие типы сталей на любом роде тока. WL 15 помечены золотистым цветом, а WL 20 - синим.

Вместо заключения

Как видите, существует много марок вольфрамовых электродов. И в этой статье мы перечислили только самые популярные. А ведь существуют еще другие марки, например, вольфрамовые электроды WS2. И у них тоже есть свои характерные особенности и краткие характеристики. В целом, вам достаточно той информации, которую можно почерпнуть из этой статьи. Вы уже можете выбрать подходящие электроды и начать варить. Желаем удачи в работе!

Вольфрамовый электрод нашел применение в среде защитных газов (гелий, аргон). Реже используется при плазменной резке и наплавке.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки обладают высокой тугоплавкостью (3000 градусов). Изготовляются методом порошковой прессовки. Кроме вольфрама (температура кипения 5800 градусов) в составе в зависимости от марки изделия, присутствуют оксиды:

• церия;
• тория;
• иттрия;
• лантана;
• циркония.

Для удобства сварщиков на неплавящиеся электроды наносится цветная маркировка.

1) WP (зеленый наконечник) — содержание вольфрама 99,5%, для сварочных работ с магнием (сплавами), алюминием. Большое содержание вольфрама повышает устойчивость дуги на переменном токе в среде гелия и аргона. Рабочую зону электрода делают в виде нароста-шарика.

2) WT-20 (красный код) — добавлен диоксид тория (2%).

Соединение на постоянном токе: меди, титана и нержавеющих, низколегированных, углеродистых сталей. Марка востребованная, но торий — радиоактивный материал, при заточке торированных электродов образуется пыль вредящая здоровью человека. Рабочая зона сварщика нуждается в хорошей вентиляции. WT-20 сохраняют форму электрода при любой силе тока, а угол заточки изменяется под сварочные нужды.

3) WС-20 (серый наконечник) — добавлен диоксид церия (2%).

Марка применяется для сварки сталей и сплавов на постоянном и переменном токе. Деоксид церия (нерадиоактивный элемент) улучшает запуск дуги и повышает допустимые значения тока. WС-20 используется для сварки тонколистовой стали, трубопроводов и орбитальных труб. Недостаток цериевых изделий в концентрации оксида в рабочей зоне электрода.

4) WY-20 (тёмно-синий наконечник) с добавкой диоксида иттрия (2%).

Варят на постоянном токе медь, титан (сплавы) и стали — нержавеющие, углеродистые, низколегированные. Иттрированная добавка улучшает устойчивость дуги во всех токовых режимах.

5) WZ-8 (белая маркировка) — оксид циркония (0.8%).

Для сварки на переменном токе алюминия, магния и сплавов. Рабочая зона электродов с цирконием в форме сферы, превосходит по токовой нагрузке другие изделия.

6) Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки с включениями окиси лантана:

WL-15 (цвет золотистый), 1.5% оксида лантана;
WL-20 (код синий), 2% лантана;
WR-2 (бирюзовый наконечник) — оксид лантана (1.4%).

Изделия с оксидом лантана имеют легкий запуск и устойчивую дугу, прожоги металла минимальные, уменьшенный износ рабочей зоны электрода. Применяются для всех видов сталей и сплавов.

Размеры и цены на электроды:

• длина — 175 мм;
• диаметр от 1 до 5 мм.

Самые популярные диаметры — 1,6-2,5 мм.

Цена на вольфрамовые изделия зависит от производителя, марки и диаметра электрода.

Стоимость WL-15 из Китая (1.0 мм, универсальный) — 40 рублей. Германское изделие TBi D (3.0 мм, красный для нержавеющей стали) обойдется в 340 рублей. За китайский WT-20 (5.0 мм, красный для нержавеющей стали) придется выложить 900 рублей.

Как правильно затачивать вольфрамовые изделия

Перед работой электроды для аргонной сварки затачиваются. Для получения правильной длины заточки, аргонщики советуют простую формулу: диаметр электрода умножить на 2,5.

Например, диаметр 3,2 мм умножаем на 2,5 и получаем длину заточки 8 мм (рисунок выше).

При на переменном токе, шарик на вольфрамовом изделии образуется САМ. Специально притуплять электрод, делая полусферой — не обязательно.

Электрод стачивается вдоль, как карандаш. Если затачивать поперек, то риски от абразива создадут препятствия для стабильной дуги.

Точить можно наждаком или болгаркой, вращая изделие в руках. Для равномерной заточки, можно стержень закрепить в патроне шуруповерта или электродрели, выставив малые обороты вращения.

По технике безопасности, одевайте маску для защиты органов дыхания от пыли.

Автоматизация процесса заточки

Продаются специальные машинки для заточки вольфрамовых электродов для аргоновой сварки. В комплектацию входит — ударопрочный чемодан для хранения прибора, электромашинка, приспособление для фиксации электрода в держателе.

Устройство машинки включает:

• абразивный алмазный диск с односторонним покрытием;
• регулировка количества оборотов;
• фильтр для мелкодисперсной вольфрамовой пыли;
• регулировка угла заточки от 15 до 180 градусов.

Желающие приобретают это устройство для домашних нужд.

P.S. В процессе практики, вы отдадите предпочтение полюбившимся электродным маркам, которые будете использовать чаще всего.

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.

Единственно верным выбором для сварки TIG являются электроды из вольфрама &ndash. только они способны выдерживать предельные температуры при сварке металла. Помимо этого обязательного свойства, вольфрам обладает хорошими показателями термоэлектронной эмиссии и стойкости к эрозии.

Сварку с применением инертного газа и неплавких электродов используют на постоянном токе (TIG-DC) для сталей, а на переменном (TIG-AС) для деталей из алюминия (Al) и магния (Mg).

В случае с постоянным током, электроды предварительно должны пройти подготовку к работе &ndash. заточку. В зависимости от требований сварки, допустимый угол заточки от 20°. до 90°., а наилучшая стабильность дуги наблюдается при углах 30°.-60°. (Рис.1). В зависимости от этого угла, изменяется ширина сварочного шва и проплавляющая способность электрода.

При работе сварки в режиме TIG-AC рабочий конец электрода самостоятельно принимает сферическую форму, поэтому его достаточно лишь немного обточить, либо просто сохранить первоначальную форму (Рис.2).


Успешной практикой стало добавление в вольфрамовый электрод примесей, для повышения его сварочных характеристик.

По виду внесённой примеси, различают следующие вольфрамовые электроды:

Маркировка: WP
Цветовой код: зелёный
Легирующая добавка: нет
Электрод без примесей. Имеет хорошие показатели сварочной дуги в режиме TIG-AC. С его помощью обычно варят алюминиевые и магниевые детали.

Маркировка: WT-20
Цветовой код: красный
Легирующая добавка: торий (~ 2%)
Самый популярный тип вольфрамового электрода. Некоторые и вовсе считают его универсальным и используют буквально для любых задач. Профессионалы же придерживаются несколько иного мнения &ndash. добавка тория действительно улучшила способность термоэлектронной эмиссии и сделала его лидером по показателям среди тугоплавких электродов, но целесообразнее всего его использовать для работ по нержавейке, титану и никелевым сплавам в режиме TIG-DC.
Внимание! Из-за радиоактивной природы тория, использование электродов WT-20 может спровоцировать возникновение серьёзных заболеваний. Поэтому работа с ними должна проходить в строжайшем соответствии со всеми требованиями техники безопасности и в помещениях с хорошей вентиляцией.

Маркировка: WC-20
Цветовой код: серый
Легирующая добавка: оксид церия (~ 2%)
Этот электрод имеет более высокие показатели работы сварки, по сравнению с WP и считается лучшей "чистой" альтернативой ториевого. Он обеспечивает хорошую стабильность дуги при низком токе, поэтому нашёл широкое применение в сварке тонколистного металла в режиме TIG-DC.

Маркировка: WL-15
Цветовой код: золотистый
Легирующая добавка: оксид лантана (~ 1,5%)
Ещё одна возможная замена электрода WT-20. Имеет хорошие показатели при сварке на любом токе и является лучшим вариантом для работы с алюминием.