Правила сварки вольфрама: как проводить ее правильно

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)

Cуществует множество способов сварки вольфрама. Ниже описаны некоторые методы. При аргоно-дуговой сварке вольфрам склонен к образо­ванию трещин. Рекомендуется подогрев до 500.° С и свар­ка без жесткого закрепления деталей. Вакуумный отжиг при 1800° С в течение 1 ч несколько повышает пластичность сварных соединений, температура перехо­да в хрупкое состояние которых составляет 700° С. Фирмой General Electris разработан новый порошко­вый вольфрам GE-15, при дуговой сварке которого пор и трещин не образуется. В камере, заполненной арго­ном, можно сваривать фольгу, листы и пластины толщи­ной от 0,125 до 16 мм. При сварке пластин толщиной 3,2 мм следует точно выдерживать скорость свар­ки 7,5—9 м/ч. Первую откачку камеры проводят до да­вления 10~3 мм рт. ст., далее заполняют аргоном и про­водят вторую откачку до 0,8—10~3 мм рт. ст. и повторно заполняют аргоном. Сварку проводили при непрерывной дополнительной подаче инертного газа в горелку. Поток инертного газа охлаждает шов, и происходит удаление вредных газов, выделяющихся при сварке, что обеспечивает получение чистых по примесям внедрения швов. При сварке пла­стин толщиной до 1,5 мм в горелку подают смесь 50% Аг + 50% Не, при сварке материала большей толщины — только гелий. Как правило, дуговую сварку вольфрама ведут с предварительным, сопутствующим и последующим подо­гревами до 300—650° С. При испытаниях на загиб температура перехода составляла около 600° С. Проч­ность сварных образцов несколько ниже прочности ос­новного металла до температуры 1650° С. Достаточно хорошо подогреть свариваемые детали, а при охлаждении в вакууме как бы создавались условия отжига  после сварки. Введение в расплавленный металл добавок молибдена и окислов титана и циркония способствовало измельчению зерна в структуре швов. Разработан способ соединения тонких листов вольфрама при температурах ниже температуры рекристаллизации. По этому способу производят пайку вольфрама с следующей выдержкой при температуре пайки, при горой происходит взаимодиффузия, что приводит к образованию соединения с высокой температурой повторного расплавления (выше 2760°С). Из 12 опробованных сплавов-припоев наиболее подходящим признан сплав 50 Сг—50 Ni. Пайку производили в вакууме при 1400° С без специальной подготовки листов. Выдержка при температуре пайки составляла 15—30 мин. Этим особом были успешно изготовлены сегментные горловинные вставки ракетных двигателей, которые были стойкими в течение 20 с в газовом потоке реактивного двигателя при 3300° С. Для сравнительно больших поверхностей соединяемых деталей перспективным является способ диффузионной сварки в вакууме. Сварку молибдена и вольфрама проводили на образцах с площадью контакта 6X16, 12X12 и ЮХЮ мм; проводили также сварку фольги из тантала.Сварные соединения на плоских образцах вольфрама толщиной 3,88 мм, а также на цилиндрах (по образую­щей и опоясывающим швом), полученные электроннолу­чевой сваркой без предварительного нагрева).

Сварка вольфрама с другими металлами

Разработана и исследована технология электроннолуче­вой сварки вольфрама с никелем применительно к изго­товлению вольфрамо-никелевых выводов электрова­куумных приборов. Исследования проводили на двухлу­чевой установке с целью выбора оптимального режима сварки обеспечивающего минимальный «наплыв» нике­ля на вольфрам. Получение качественного соединения вольфрама с никелем возможно при действии лучей на околостыковой участок никелевого звена и при осадке вольфрамового звена. Наилучшее качество сварного соединения достигается при использовании жестких режимов сварки, что обеспечивает уменьшение зоны ре кристаллизованного никеля и отсутствие прослойки твердого раствора вольфрама в никеле.Сварные соединения вольфрама с другими тугоплав­кими металлами (V, Nb, Та, Мо), полученные аргоно­дуговой сваркой, характеризуются весьма высокими температурами хладноломкости (как правило, более 700°С).Предложен способ соединения дуговой точечной сваркой в среде защитных газов элементов крепления из мо­либдена к вольфрамовому отражателю регенеративной лампы. Концы молибденовых фиксаторов диамет­ром 0,62 мм вставляют в отверстия в вольфрамовом от­ражателе толщиной 0,12 мм и приваривают точечной ар­гоно-дуговой сваркой с лицевой стороны отражателя, при этом улучшаются доступ к зоне сварки, контроль за процессом, повышается качество и надежность сварного соединения.Трубки диаметром 12,7 мм с толщиной стенки 1 мм из танталового сплава Та 111 (Та—8W—2Hf) и из воль­фрамового сплава (W—25 Re—30 Мо) подвергали элек­троннолучевой сварке и сварке-пайке1. Образцы свари­вали встык без разделки кромок в вакууме 1-10-4 мм рт. ст. при скорости сварки 50 см/мин. При сварке-пайке между образцами помещали прокладку из молибдена, ниобия или сплава Мо—50 Re толщиной 0,46 мм.

Перейдя по ссылкам ниже вы сможете купить вольфрам по привлекательным ценам.

  1. Мы предлагаем следующую продукцию из вольфрама: вольфрамовую полосу, вольфрамовую проволоку, вольфрамовый пруток, вольфрамовый штабик, вольфрамовые электроды.