Сварка вольфрама: особенности работы с металлом, различные сплавы, пайка, какие электроды нужны

Читайте также:

Многие исполнители относятся к требованиям правил безопасности при  ведении работ, мягко говоря, несерьезно. Первоочередной задачей руководителя любого уровня является постоянный контроль за соблюдением сварщиком этих правил.

Работа сварщика считается одним из самых опасных видов работ. Специалистам приходится иметь дело со сжатым воздухом, горючими и негорючими газами, электрическим током. Для того, чтобы свести риск получения травмы к минимуму необходимо знать особенности различных видов сварочного оборудования, соблюдать технологию работы и всегда при работе использовать средства защиты.

Эта статья в подробностях ознакомит вас с такой важной частью работы, как техника безопасности при работе с металлами. Это очень важная и необходимая рабочим информация, незнание которой может привести к тяжёлым последствиям. Ни в коем случае не следует начинать работу с металлами, не ознакомившись и не поняв технику безопасности.

Рекомендовано:

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)

Неплавящиеся электроды получили такое название из-за того, что будучи токопроводящими материалами, имеют очень высокую температуру плавления и в сварочном процессе не плавятся, а только незначительно обгорают. Бывают угольные, графитовые, вольфрамовые, они выпускаются в виде прутков. Здесь мы рассмотрим электроды из вольфрама.

Вольфрам как сварочный материал

Этот элемент относится к металлам. Он самый тугоплавкий, очень твердый и хрупкий, температура его плавления составляет почти 35000 С. Электрод в составе своем имеет непосредственно самого вольфрама от 95% до 99,5%. Остальное приходится на прочие добавки- оксиды тория, церия, лантана, циркония, иттрия. Перечисленные оксиды вводят в пруток исходя из назначения конкретной марки.

Назначение

Главное назначение этого электрода – сварка спецсталей, алюминия, магния и различных легких сплавов, тугоплавких металлов и металлов малых толщин, для работы, где предъявляются очень строгие требования.

Типы

Электроды из вольфрама делятся на три типа:
1.Для переменного тока. Используются для работы с магнием, алюминием,их разновидностями и сплавами, в случае необходимости защиты ванны от грязи.
2. Для постоянного тока. В эти прутки для сварки вводят иттрий или торий. Последний элемент радиоактивный. Не рекомендуется увлекаться работой в закрытых пространствах. Применяют для сварки меди, титана, никеля, тантала, бронзы, сталей аустенитного типа(нержавейки), углеродистых сплавов.
3
. Универсальные электроды. Замечательно проявляют себя в работе как на переменном, так и на постоянном токе. Применение «универсалов» распространено в работе на трубопроводах. Хорошо и незаметно соединяют тонколистовой металл.

Марки и маркировка

Электроды так же разбиваются по маркам, имеют буквенную маркировку, а концы прутков обозначаются определенны цветом.
1. WP(зеленый). Выполнен из вольфрама. Содержание в пределах 99,5%. Работают с магнием и алюминием.
2
. WC-20 (серый). Содержит 2% оксида церия. Этот стержень универсальный. Применяют для сварки трубопроводов на неповоротных стыках.
3
. WL-15, WL-20 (синий). С добавлением лантана, отличается устойчивой дугой. Самый используемый в промышленности. Швы из-под этого электрода долговечные и чистые. Работает на постоянном токе.
4. WT-20 (красный). В составе присутствует торий. Несмотря на радиоактивность, этот электрод очень «ходовой» благодаря отличным сварочным свойствам тория, который запросто соединяет самые «капризные» сплавы. Работает на постоянном токе.
5
. WZ-8 (белый). Сюда добавляется оксид циркония. Очень любит чистоту. Рекомендуется переменный ток. Приступая к работе, следует закруглить электрод. Хорошо работает по алюминию.
6
. WY-20 (темно-синий). Этот стержень покрывают тонким иттриевым слоем. Применяются для ответственных и важных конструкций.
Следует учитывать, что при выборе конкретного электрода определяют свойства свариваемого металла
. Иногда для одного изделия нужны разные марки.

Область применения в сварочном производстве

Работать вольфрамовым электродом хорошо при работе с металлом толщиной от 0,1 до 6 мм. Допускается работать без присадки, при толщине стенки не пболее 2мм.Шов формируется за счет расплавленных кромок. Для более толстого металла требуется присадочный материал в виде присадочной проволоки или пластин, которые подаются в зону дуги или уложены в разделку. Стыковые и угловые швы в любом положении в пространстве выполняют автоматически, полуавтоматически или вручную.

Важнейшим условием для работы является ограждение сварочной ванны от воздействия воздуха. Поэтому сварочный процесс вольфрамом ведется в защите от инертных газов (чаще всего аргона), а сварку такой назвали аргонно-дуговой. Аргон — газ инертный. Это значит, что он не вступает в реакцию с расплавленным металлом, и поскольку аргон тяжелее воздуха, он его вытесняет и надежно защищает ванну. Необходимо, чтобы в защите аргона была вся сварочная ванна, конец присадки и сам электрод.

Подготовка и сборка кромок

Чтобы качество сварки обеспечивалось надежно, особенно когда конструкция тонколистовая, необходима правильная и точная подготовка, предварительную сборку и прихватку кромок выполнять в сборочно-сварочных приспособлениях.

Чистота соединения

Следует особое внимание обращать на чистоту свариваемого соединения и самой рабочей части стержня. Если конец электрода будет загрязненным или обгоревшим, кромки соединения не зачищены, есть опасность попадания кусочка вольфрама в ванну и образования в структуре шва вредного включения. Во избежание лишнего соприкосновения электрода с поверхностью металла, используют осциллятор – устройство для бесконтактного возбуждения дуги.

Режим сварки

Обязательно нужно строго соблюдать сварочный режим, то есть подобрать силу тока, следить за расходом газа, соблюдать скорость подачи электрода вдоль шва — это залог качества соединения.

Особенности сварки электродами из вольфрама
Главная особенность вольфрама — это его высокая температура плавления. А в совокупности с инертной аргоновой защитой эти электроды творят просто сварочные чудеса! Достаточно сказать, что диапазон толщин имеет размах от десятых долей миллиметра до десятков миллиметров, сила тока может быть от нескольких ампер до сотен ампер. Нет в природе такого металла, стали или сплава, который не мог бы быть сварен аргонно-дуговой сваркой. В последние годы, наряду с художественной ковкой, с художниками-кузнецами все больше приобретают популярность художественная аргоновая сварка и художники-сварщики.

Некоторые обязательные технологические требования:
При ручной сварке, следует соблюдать следующие требования
• движение ведется справа налево;
• при работе с изделиями толщиной до 2-2,5мм горелку необходио держать под углом 60 градусов к поверхности изделия, а когда толщина деталей больше 2-2,5мм, то угол настраивать примерно в 90 градусов .Поперечные колебания не рекомендуются.
Если процесс проходит в автоматическом или полуавтоматическом режиме, то пруток направляется так, чтобы он двигался впереди дуги.

Сварка алюминия

Ведется на переменном токе. Перед началом сварки нужно обязательно зачистить и подвергнуть травлению (смачиванию кислотой) кромок.

Недостатки аргонно-дуговой сварки вольфрамом
Как и у всякого способа сварки, этот метод так же имеет и минусы. Это проблемы при работе на улице, на сквозняке, процесс становится труднее при работе на большом токе (работа с алюминием), так как требуется принудительное охлаждение.
Некоторые обязательные правила аргонодуговой сварки

Чтобы правильно провести сварку, нужно следовать простым правилам:
1. В работе с тонколистовым металлом, для получения точности нужно использовать сборочно-сварочную оснастку.
2. Стержни должны иметь идеальную чистоту на конце.
3
. Рекомендуется подобрать правильный режим сварки.
4. Надежно защищать и держать ванну под струей аргона.
Придерживаясь всех правил и пользуясь нужными знаниями для проведения сварочных работ, вы добьетесь качественного шва и наградите себя долгими годами спокойствия.