Электроды вольфрамовые

Уже, исходя из названия «вольфрамовые электроды», можно точно сказать, что состоят они большей частью из вольфрама. В таблице известного физика Д.И.Менделеева этот химический элемент расположился на 74 ступени. Что характеризуется тугоплавкостью металла. Поэтому используют в основном вольфрам при изготовлении жаропрочных сплавов, которые обладают достаточно высокой, более 5500 °С, температурой кипения и небольшим испарением. Обладает вольфрам в разы меньшей способностью проводить электрический ток, чем медь. Из-за некоторых недостатков применение материалов, изготовленных на вольфрамовой основе, ограничено. Они имеют большую плотность, хорошо ломаются и подвержены окислению при невысоких температурах. Поэтому в промышленности вольфрам поддается обработке только под воздействием высоких температур, и для создания изделий с высокой прочностью.

 Наиболее широко вольфрам используется при изготовлении проволоки и электродов. Чем отличается электрод, или по-другому пруток, от проволоки? И так, проволока – это заготовка определенного размера с поперечным сечением. Внешне она представлена в виде бухты или катушки. Электрод – это тоже полуфабрикат определенного размера с поперечным сечением. А отличие заключается в том, что прямая, проскальзывающая через две точки периметра сечения, расположена внутри плоскости, и представлена в виде отрезка. Изготовить электрод вольфрамовый можно посредством литья, ковки, прессования или прокатки.

 Что получится из вольфрама: проволока или электрод? Ответ на этот вопрос зависит от технических данных используемого металла. Если обрабатывать металлические изделия под высоким давлением, то в результате получиться проволока. Улучшить и усовершенствовать определенные свойства вольфрама поможет использование методов порошковой металлургии. Чтобы получить готовый вольфрамовый электрод, сначала выпускают штабик, который сильно нагревают и на специальной машине выковывают. В результате получается современный электрод диаметров в среднем около 2-3 мм. Благодаря своим химическим и техническим характеристикам, электроды широкое применение нашли в производстве элементов сопротивления в нагревательных и отопительных печах, работающих при температуре нагрева до 3000°С.

Вольфрамовая сварка – основные составляющие

 Вольфрамовые электроды предназначаются для работы в аргоной дуговой сварке металлов. Вольфрам (W) имеет температуру плавления 3422°C с удельным весом 19,3 г/см³. Это самый тугоплавкий металл. Ручная или автоматическая вольфрамовая сварка необходима для получения чистого и точного сварного шва, например, в автомобилестроении. Расход вольфрама при этом минимален, поэтому TIG (WIG или GTA) сварочные аппараты очень экономные.

 Чтобы не допустить окисла рабочей поверхности, сварка проводится в инертной среде, для чего используются инертные газы аргон (Ar), ксенон (Xe) или криптон (Kr).

Также в сварке TIG может использоваться гелий (He), азот (N) или газовые смеси из вышеперечисленных газов. Самым дешевым является аргон, поэтому вольфрамовая сварка с его использованием более популярна. Вольфрамовые электроды для эффективности сварного шва покрывают оксидами редкоземельных элементов – церия (Ce), лантана (La), иттрия (Y), тория (Th), циркония (Zr).

Этот защитный слой ограждает расплавленный металл от контакта с кислородом, стабилизирует сварочную дугу, легирует и рафинирует металл сварного шва.

Электроды для вольфрамовой сварки

• Марка WP (цветной код — зеленый) — содержание вольфрама 99,5 %. Устойчивая дуга при сварке переменным током, сбалансированным или не сбалансированным, с осциллятором. Марка WP используется при сварке переменным синусоидальным током алюминиевых деталей, изделий из магния. Вольфрамовые электроды создают и поддерживают устойчивую дугу в любой инертной среде, предпочтительно это аргон или гелий. Тепловая нагрузка на рабочий конец WP ограничена, поэтому его часто выполняют в виде шара.
• Марка WC-20 (цветной код — серый) — содержит 2 % оксида церия (СеО2). Этот редкоземельный металл повышает эмиссию с улучшением первоначального запуска сварочной дуги. Вольфрамовые электроды WC-20 – это универсальные изделия, которые применяются для сварки переменным током и током положительной прямой полярности. Вольфрамовые электроды, содержащие оксид церия, поддерживают устойчивую сварочную дугу даже при небольшом значении тока. Маркировка WC-20 используется при сварочных работах с трубопроводами, а также для тонколистовых стальных изделий и при сварке неповоротных стыков трубопровода орбитальными автоматами.
• WL-15, WL-20 (цветной код — синий) — марка, содержащая оксид лантана (La2O3) с легким первоначальным запуском сварочной дуги и маленькой склонностью к прожигу. Устойчивая первичная дуга и отличный повторный розжиг дуги электродом с оксидом лантана выдвигают марку WL-20 на первые места в промышленном применении. Добавки в виде 1-2 % оксида лантана значительно увеличивают рабочий ток и уменьшают износ на 50 % по сравнению с вольфрамовым изделием. Изделия с добавками лантана загрязняют сварной шов меньше обычных вольфрамовых изделий, также они долговечнее. Слой La2O3 распределяется равномерно по всей поверхности, поэтому заточка сохраняется очень долго. Такое свойство является большим преимуществом при сварке черной и нержавеющей стали постоянным током прямой полярности или переменным током при запитывании от современных сварочных ИП. Сварка переменным синусоидальным током требует сферической формы рабочего конца электрода.
• WT-20 (цветной код — красный). Эта марка вольфрамовых электродов распространена больше других, так как именно WT-20 выявила значительные преимущества легированных вольфрамовых электродов над обычными вольфрамовыми изделиями марки WP. В состав легированного слоя входит торий (Th), но этот элемент является радиоактивным металлом низкого уровня, поэтому пыль, которая неизбежна при заточке электродов, может быть вредной для здоровья сварщика и небезопасной для окружающей среды. Если сваривание деталей проводится эпизодически, то такие незначительные выделения тория не могут нанести ущерб здоровью. Но при регулярных сварных работах в помещениях с ограниченным пространством, а также при длительных работах настоятельно рекомендуется для безопасности сварщика оборудовать рабочее место местной системой вентиляции. При проведении сварочных работ переменным током концу вольфрамового электрода не нужно придавать сферическую форму – достаточно сделать небольшую выпуклость. Сварка на синусоидальном переменном токе имеет особенность — сварочная дуга скачет по выступающим поверхностям, вызывая так называемое «брожение», чего нельзя допускать при производстве большинства сварочных работ с любыми металлами. Марка WT-20 используется при сварке нержавеющей стали постоянным током.
• Марка WZ-8 (цветной код — белый) – в них добавляется 0,8% оксида циркония (ZrO2). Их лучше использовать для сварки переменным током, при этом нельзя допускать даже минимального загрязнения сварочной ванны. Электроды WZ-8 способны создавать очень сильную и стабильную сварочную дугу. Нагрузка по току на изделие марки WZ-8 может быть намного больше, чем на электроды с цериевым, лантановым и ториевым покрытием. Рабочий торец циркониевого электрода необходимо обработать для придания ему сферической формы при сварке переменным током. Электродами марки WZ-8 хорошо соединять детали из алюминия и сплавов.
• WY-20 (цветной код – темно-синий). Применяется при сварке ответственных узлов и конструкций из низколегированной, нержавеющей и углеродистой стали, меди, титана и сплавов постоянным током. Вольфрамовый электрод с покрытием слом иттрия считается самым устойчивым из всех неплавящихся электродов, известных на сегодня. Применяется при сварке постоянным током прямой полярности ответственных деталей и узлов. Содержание иттрия в изделии — 1,8-2,2%. Иттрированый вольфрамовый электрод делает катодное пятно на конце более стабильным, поэтому устойчивость дуги значительно повышается.