Как варить вольфрамовым электродом инвертором


 Сварка вольфрамовым электродом: особенности и преимущества.

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.

 

Рекомендации по вольфрамовым электродам

Вольфрам - редкий металлический элемент, используемый для производства электродов для газовой вольфрамовой сварки (GTAW). Процесс GTAW основан на твердости вольфрама и устойчивости к высоким температурам, которые переносят сварочный ток в дугу. У вольфрама самая высокая температура плавления из всех металлов - 3410 градусов по Цельсию.

Эти неплавящиеся электроды бывают разных размеров и длины и состоят либо из чистого вольфрама, либо из сплава вольфрама и других редкоземельных элементов и оксидов.Выбор электрода для GTAW зависит от типа и толщины основного материала, а также от того, выполняете ли вы сварку на переменном (AC) или постоянном (DC) токе. Какой из трех вариантов подготовки концов вы выберете: срезанный, заостренный или усеченный - также имеет решающее значение для оптимизации результатов и предотвращения загрязнения и переделки.

Каждый электрод имеет цветовую маркировку, чтобы не было путаницы с его типом. Цвет появляется на кончике электрода.

Чистый вольфрам (цветовой код: зеленый)

Электроды из чистого вольфрама (классификация AWS EWP) содержат 99.50-процентный вольфрам, имеет самый высокий уровень расхода среди всех электродов и, как правило, дешевле, чем их легированные аналоги.

Эти электроды образуют чистый, скругленный кончик при нагревании и обеспечивают высокую стабильность дуги при сварке на переменном токе со сбалансированной волной. Чистый вольфрам также обеспечивает хорошую стабильность дуги при синусоидальной сварке на переменном токе, особенно алюминия и магния. Его обычно не используют для сварки постоянным током, поскольку он не обеспечивает сильного зажигания дуги, характерного для торированных или церированных электродов.

Торированные (цветовой код: красный)

Торированные вольфрамовые электроды (классификация AWS EWTh-2) содержат минимум 97,30% вольфрама и 1,70–2,20% тория и называются 2-процентными торированными. В настоящее время они являются наиболее часто используемыми электродами и предпочтительны из-за их долговечности и простоты использования. Торий увеличивает качество электронной эмиссии электрода, что улучшает зажигание дуги и обеспечивает более высокую токонесущую способность. Этот электрод работает намного ниже своей температуры плавления, что приводит к значительно более низкому уровню потребления и устраняет блуждание дуги для большей стабильности.По сравнению с другими электродами, торированные электроды осаждают меньше вольфрама в сварочной ванне, поэтому они вызывают меньшее загрязнение сварного шва.

Эти электроды используются в основном для специальной сварки на переменном токе (например, тонкого алюминия и материалов менее 0,060 дюйма) и сварки на постоянном токе с отрицательной или прямой полярностью на углеродистой стали, нержавеющей стали, никеле и титане.

Во время производства торий равномерно распределяется по электроду, что помогает вольфраму сохранять заостренную кромку - идеальную форму электрода для сварки тонкой стали - после шлифования.Примечание: торий радиоактивен; поэтому вы всегда должны следовать предупреждениям, инструкциям и паспорту безопасности материала (MSDS) производителя при его использовании.

Ceriated (Цветовой код: оранжевый)

Ceriated вольфрамовые электроды (классификация AWS EWCe-2) содержат минимум 97,30% вольфрама и 1,80–2,20% церия и называются 2% -ными. Эти электроды лучше всего подходят для сварки постоянным током при малых токах, но могут эффективно использоваться в процессах переменного тока.Благодаря отличному зажиганию дуги при низких значениях тока, церированный вольфрам стал популярным в таких областях, как изготовление орбитальных труб и труб, обработка тонкого листового металла и работы с мелкими и хрупкими деталями. Как и торий, его лучше всего использовать для сварки углеродистой стали, нержавеющей стали, никелевых сплавов и титана, а в некоторых случаях он может заменить 2-процентные торированные электроды. Церинованный вольфрам имеет несколько иные электрические характеристики, чем торий, но большинство сварщиков не заметят разницы.

Использование церированных электродов при более высоких значениях силы тока не рекомендуется, поскольку более высокие значения силы тока вызывают быструю миграцию оксидов в тепло на наконечнике, удаляя содержание оксидов и сводя на нет преимущества процесса.

Лантаноат (цветовой код: золото)

Вольфрамовые электроды из лантана (классификация AWS EWLa-1.5) содержат минимум 97,80% вольфрама и от 1,30% до 1,70% лантана, или лантана, и известны как 1,5% лантана. Эти электроды обладают отличным зажиганием дуги, низкой скоростью выгорания дуги

, хорошей стабильностью дуги и отличными характеристиками повторного зажигания - многие из тех же преимуществ, что и церированные электроды.Электроды с лантаном также обладают характеристиками проводимости 2-процентного торированного вольфрама. В некоторых случаях 1,5% лантана можно заменить 2% торированного без внесения значительных изменений в программу сварки.

Электроды из вольфрама с лантаном идеально подходят, если вы хотите оптимизировать свои сварочные возможности. Они хорошо работают с отрицательными электродами переменного или постоянного тока с заостренным концом, или их можно скомпоновать для использования с источниками питания синусоидальной волны переменного тока. Вольфрам с добавлением лантана хорошо сохраняет заостренное острие, что является преимуществом при сварке стали и нержавеющей стали на постоянном или переменном токе от источников прямоугольной формы.

В отличие от торированного вольфрама, эти электроды подходят для сварки на переменном токе и, как и церированные электроды, позволяют зажигать и поддерживать дугу при более низких напряжениях. По сравнению с чистым вольфрамом добавление 1,5% лантаны увеличивает максимальную токонесущую способность примерно на 50% для данного размера электрода.

Цирконий (цветовой код: коричневый)

Циркониевые вольфрамовые электроды (классификация AWS EWZr-1) содержат минимум 99,10% вольфрама и 0.От 15 до 0,40 процента циркония. Циркониевый вольфрамовый электрод создает чрезвычайно стабильную дугу и устойчив к разбрызгиванию вольфрама. Он идеально подходит для сварки на переменном токе, поскольку сохраняет скругленный наконечник и обладает высокой устойчивостью к загрязнениям. Его токонесущая способность равна или больше, чем у торированного вольфрама. Ни при каких обстоятельствах не рекомендуется использовать диоксид циркония для сварки постоянным током.

Редкоземельный (цветовой код: серый)

Редкоземельные вольфрамовые электроды (классификация AWS EWG) содержат неуказанные добавки оксидов редкоземельных элементов или гибридные комбинации различных оксидов, но производители должны указывать каждую добавку и ее процентное содержание на пакет.В зависимости от добавок желаемые результаты могут включать стабильную дугу в процессах как переменного, так и постоянного тока, большую долговечность, чем у торированного вольфрама, возможность использовать электрод меньшего диаметра для той же работы, использование более высокого тока для электрода аналогичного размера. , и меньше выплевывания вольфрама.

Препарат из вольфрама - со стенками, заостренными или усеченными?

После выбора типа электрода следующим шагом будет выбор препарирования концов. Доступны три варианта: сгруппированный, заостренный и усеченный.

Рисунок 1
Типичные диапазоны тока для электронов с защитой аргоном.

Гофрированный наконечник обычно используется на электродах из чистого вольфрама и циркония и рекомендуется для использования с процессами переменного тока на машинах GTAW с синусоидальной волной и обычной прямоугольной волной. Чтобы правильно закруглить конец вольфрама, просто примените силу переменного тока, рекомендованную для данного диаметра электрода (см. , рис. 1 ), и на конце электрода сформируется шарик.Диаметр скругленного конца не должен превышать 1,5 диаметра электрода (например, электрод диаметром 1/8 дюйма должен образовывать конец диаметром 3/16 дюйма). Большая сфера на конце электрода может снизить стабильность дуги. Он также может выпасть и загрязнить сварной шов.

Рисунок 2
Подготовка вольфрама для отрицательной сварки электродом постоянного тока и переменного тока с источниками питания с формированием волны.

Заостренный и / или усеченный наконечник (для чистого вольфрама, церированного, лантанированного и торированного типов) следует использовать для инверторных сварочных процессов на переменном и постоянном токе.Для правильной шлифовки вольфрама используйте шлифовальный круг, специально предназначенный для шлифования вольфрама (для предотвращения загрязнения) и шлифовальный круг, сделанный из Borazon® или алмаза (чтобы противостоять твердости вольфрама). Примечание. Если вы измельчаете торированный вольфрам, убедитесь, что вы контролируете и собираете пыль; иметь соответствующую систему вентиляции на шлифовальной станции; и следуйте предупреждениям, инструкциям и MSDS производителя.

Заточите вольфрам прямо на круге, а не под углом 90 градусов (см. Рисунок 2 ), чтобы следы шлифования шли по длине электрода.Это уменьшает количество выступов на вольфраме, которые могут вызвать блуждание дуги или плавление в сварочной ванне, вызывая загрязнение.

Обычно необходимо отшлифовать конус вольфрама на расстояние, не превышающее 2,5 диаметра электрода (например, для электрода 1/8 дюйма, отшлифуйте поверхность от 1/4 до 5/16 дюймов в длину). Шлифовка вольфрама до конуса облегчает переход дуги зажигания и создает более сфокусированную дугу для улучшения сварочных характеристик.

При сварке слабым током на тонких материалах (от 0.005 до 0,040 дюйма), лучше всего измельчить вольфрам до острия. Заостренный наконечник позволяет сварочному току передавать сфокусированную дугу и помогает предотвратить деформацию тонких металлов, таких как алюминий. Использование остроконечного вольфрама для приложений с более высоким током не рекомендуется, поскольку более высокий ток может сдуть кончик вольфрама и вызвать загрязнение сварочной ванны.

Для приложений с более высоким током лучше всего шлифовать усеченный наконечник. Чтобы добиться этой формы, сначала отшлифуйте вольфрам до конуса, как описано ранее, а затем отшлифуйте 0.От 010 до 0,030 дюйма плоская земля на конце вольфрама. Эта плоская поверхность помогает предотвратить перенос вольфрама по дуге. Это также предотвращает образование шара.

Майк Сэммонс - менеджер по продажам и маркетингу компании Weldcraft, 2741 N. Roemer Road, Appleton, WI 54911, 920-882-6811, факс 920-882-6844, customerservice@weldcraft.com, www.weldcraft.com.

.

Выбор и изготовление вольфрамовых электродов

Любимая аналогия с вольфрамовым электродом заключается в том, что у вас может быть лучшее сварочное оборудование в мире, но без должным образом подготовленных вольфрамовых электродов для передачи дуги ваша сварочная операция похожа на езду на Porsche на колесах.

Вольфрамовый электрод - один из наиболее важных и, тем не менее, один из наиболее часто игнорируемых технологических параметров процесса дуговой сварки постоянным током. Выбор и подготовка их к сварке включает в себя три критических области:

  1. Геометрия электродов
  2. Подготовка электродов
  3. Оборудование для подготовки электродов

Геометрия электрода

Полная геометрия электрода для сварки постоянным током включает диаметр электрода и угол наклона (конусность) , и наконечник (плоский) (см. Рисунок 1 ).

Выбор геометрии всегда влияет на срок службы электрода, зажигание дуги, проплавление и форму дуги. Независимо от выбранной геометрии конфигурация электродов должна быть проверена при разработке процедуры сварки. Геометрию следует отметить как критическую переменную процесса для процедуры сварки и придерживаться жестких допусков для всех последующих сварных швов.

Диаметр электрода. При выборе диаметра электрода лучше всего обратиться к рекомендациям производителя сварочного оборудования.В то время как небольшие диаметры легче зажигать дугу, большие диаметры выдерживают более высокие токи и служат дольше, чем меньшие диаметры. Однако, если уровни тока выше рекомендуемых, вольфрам слишком быстро испортится, упадет в сварочную ванну и загрязнит сварной шов. И наоборот, если сила тока слишком мала для диаметра электрода, дуга станет нестабильной.

Угол в комплекте с электродом (конус). Электроды для сварки постоянным током следует шлифовать продольно и концентрически алмазными кругами до заданного угла в сочетании с подготовкой наконечника / плоской поверхности.

Тупой конус с большим прилегающим углом приводит к увеличению срока службы электрода, лучшему провару сварного шва, более узкой форме дуги и способности выдерживать большую силу тока без эрозии. Острый конус с малым внутренним углом обеспечивает меньшее отклонение дуги и более широкую и стабильную дугу.

Наконечник (плоский). Форма наконечника вольфрамового электрода является важным параметром процесса при прецизионной дуговой сварке, поскольку с увеличением плоского размера увеличивается вероятность блуждания дуги и затруднений при запуске.Однако увеличение плоской поверхности также улучшает проплавление сварного шва и увеличивает срок службы электрода (см. , рис. 2, ).

Неправильная плоская поверхность может привести к падению заостренного электрода в сварочную ванну. Это также может привести к нестабильности дуги, сокращению срока службы электрода и изменениям напряжения дуги от одного электрода к другому.

Подготовка электрода

Вольфрамовый электрод является важнейшим носителем в процессе сварки, его необходимо правильно отшлифовать и отрезать. Неправильно подготовленный электрод приводит к блужданию дуги, расщеплению, отслаиванию, несоответствиям или дорогостоящим ошибкам.Правильно заземленные и обрезанные электроды улучшают зажигание дуги и стабильность.

Рисунок 1 Геометрия электрода включает три фактора: диаметр электрода, угол наклона (конусность) и кончик (плоский).

Алмазные круги рекомендуются для шлифования и резки любых вольфрамовых электродов. Хотя вольфрам - очень твердый материал, поверхность алмазного круга тверже, что обеспечивает плавное шлифование. Шлифовка с использованием других типов кругов может привести к образованию неровностей кромок, дефектов или невидимой плохой обработки поверхности, что приведет к несогласованности и дефектам сварных швов.

Подготовка наконечника (плоского). В зависимости от процесса сварки плоская подготовка может выполняться на новом электроде или на ранее использованном электроде. Если конец использованного электрода сильно загрязнен, его следует удалить перед плоской подготовкой. Чтобы восстановить электрод с минимальным загрязнением, новый или отрезанный, поместите электрод точно под углом 90 градусов к стороне колеса.

Шлифование конусов. Наиболее важным элементом правильной шлифовки электрода является продольная шлифовка электрода.Вольфрамовые электроды производятся с молекулярной структурой зерна, идущим в продольном направлении, поэтому шлифование крестообразно шлифует по зерну (см. Рисунок 3 ).

Что еще более важно, электроны с большей плотностью движутся по поверхности электрода. Если электроды шлифовать или полировать крест-накрест, электроны должны прыгать через следы шлифования. Дуга начинается раньше вершины, расширяется и обычно блуждает. Вольфрамовый электрод перегревается и быстрее изнашивается.При продольном шлифовании зерна электроны постоянно направляются к крайнему концу вольфрамового электрода. Дуга начинается прямо и остается узкой, концентрированной и стабильной.

Алмазный шлифовальный круг не должен использоваться для шлифования чего-либо, кроме вольфрама. Это поможет гарантировать, что круг и вольфрамовый наконечник не будут загрязнены во время операции шлифования и не попадут в сварной шов.

Раскрой по длине. Загрязненный электрод вызывает неустойчивую дугу и загрязненный сварной шов.Лучший способ убедиться, что все загрязнения удалены с наконечника, - это отрезать эту часть вольфрама. Шлифовка загрязненного наконечника может не удалить все загрязнения и привести к отложению загрязнения на шлифовальном круге, которое будет снова улавливаться при шлифовании в будущем.

Поскольку вольфрам - очень твердый материал, правильная резка требует использования алмазного отрезного круга для получения однородных и чистых резов. Многие сварщики неправильно режут вольфрам одним из следующих способов:

  • Разрыв электрода вручную или кусачками
  • Скручивание электрода двумя парами плоскогубцев
  • Надрезание электрода на шлифовальном круге с последующим разрывом его вручную. молотком или плоскогубцами
  • Удар электрода молотком по острой металлической кромке

Все эти методы могут вызвать проблемы с безопасностью и сваркой.Электрод может незаметно расколоться или расколоться, что может привести к нестабильности дуги и дефектам сварки, а также к риску травмы глаз или рук. Гораздо проще быстро и правильно разрезать электрод с помощью подходящего режущего инструмента, специально разработанного с учетом твердости и хрупкости вольфрама.

Использование алмазного отрезного круга помогает гарантировать, что разрез будет чистым и гладким, без трещин или сколов. Инструмент должен быть быстрым и простым в использовании, иметь защитные крышки и иметь шкалу, позволяющую точно измерить и отрезать длину.

Обработка поверхности уголка электрода. Гладкость отделки подготовленного кончика электрода определяет некоторые характеристики процесса сварки. В общем, острия следует отшлифовать как можно тоньше, чтобы улучшить сварочные свойства и увеличить срок службы электрода. Слишком грубая шлифовка электродов приводит к возникновению нестабильной дуги.

Рис. 2 Правильная форма вольфрама предотвратит блуждание дуги и затруднения при запуске.В таблице указаны рекомендуемые размеры наконечников в зависимости от диаметра электрода.

Стандартная отделка со средней шероховатостью (RA) около 20, которая все еще показывает продольные шлифованные линии невооруженным глазом, является универсальной качественной отделкой для любого применения. Полированная зеркальная отделка примерно от 6 до 8 RA, на которой видно мало линий или их не видно, лучше для долговечности электрода, потому что это снижает риск загрязнения, «прилипающего» к острию электрода и вызывающего эрозия.Однако для источников питания для сварки, которые не обладают хорошими характеристиками зажигания дуги, окончательная обработка около 20 RA лучше, потому что продольные линии заземления помогают устойчиво направлять электроны к крайней точке электрода, что способствует зажиганию дуги.

Оборудование для подготовки электродов

В большинстве случаев очень важно иметь специальный шлифовальный станок для вольфрамовых электродов. Стандартное шлифовальное оборудование на большинстве предприятий не предлагает средств для надлежащего продольного алмазного шлифования или согласованности подготовки от одного электрода к другому.Кроме того, неспециализированный станок загрязняет электрод инородным материалом, что снижает качество сварки по ряду причин.

Для эффективного изготовления однородных и повторяемых электродов и сварных швов следует учитывать следующие характеристики шлифовального станка:

  • Продольное шлифование
  • Алмазный шлифовальный круг
  • Режущий инструмент с измерительным прибором, который может резать достаточно коротко для применения, особенно в случае орбитальной сварки
  • 20 RA или лучше
  • Точное шлифование вольфрама менее чем за одну минуту
  • Возможность соблюдения требуемых допусков по углу, длине и плоскости
  • Простая, последовательная операция, которую можно изменить легко, когда требуются различные геометрические формы
  • Улавливание пыли, особенно для электродов из радиоактивного 2-процентного торированного вольфрама

Рисунок 3 Электроды изготавливаются с продольным движением зерна.При шлифовании по длине электроны стабильно попадают на крайний конец электрода

.

Выбор типа вольфрамового электрода, размера для алюминия TIG

В: Я слышал разные мнения о том, какой размер и тип вольфрамового электрода мне следует использовать для газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW) алюминия. Не могли бы вы прояснить мне эту тему?

A: Как вы знаете, мы используем отрицательный электрод постоянного тока (DCEN) или электрод прямой полярности для сварки сталей и нержавеющих сталей. Для этого типа сварки почти всегда рекомендуются электроды из 2-процентного торированного вольфрама, зашлифованные до конической формы.Чтобы сделать этот тип электрода, мы диспергируем мелкие частицы оксида тория или тория в вольфраме, так что они составляют 2 процента от объема электрода.

Thoria используется по двум причинам. Во-первых, это делает вольфрамовый электрод более устойчивым к провисанию или деформации при высоких температурах, которых он достигает во время сварки. Во-вторых, это облегчает испускание электронов вольфрамовым электродом. Вместе это означает, что электрод из торированного вольфрама может пропускать больший ток, чем электрод из чистого вольфрама того же диаметра.

При сварке DCEN на работу уходит около 80 процентов энергии дуги, а вольфрамовый электрод должен рассеивать только около 20 процентов. Поскольку нам не нужно рассеивать много тепла, мы можем сваривать электродами относительно небольшого диаметра. Электрод диаметром 3/32 дюйма может выдерживать до 250 ампер. Это также означает, что мы можем заточить кончик электрода до острой конической точки, чтобы сконцентрировать дугу, и она не испортится быстро.

Алюминий бывает разным. Хотя можно сваривать алюминий, используя DCEN и защитный газ гелий, это сложнее и требует строгой предварительной очистки.Для алюминиевых сплавов чаще всего используют GTAW на переменном токе.

Когда мы используем переменный ток, отрицательная часть электрода (EN) волны переменного тока дает хорошее проникновение, которое нам нужно, в то время как положительная часть электрода (EP) волны переменного тока удаляет любые оставшиеся оксиды с поверхности алюминия, которые нам нужно.

Эта очистка облегчает получение хорошего сварного шва. Фактически, вы это видите. Если вы посмотрите на хороший GTAW, вы увидите яркую морозную полосу шириной от 1/16 до 1/8 дюйма прямо рядом с валиком сварного шва.Это область, где оксиды были удалены дугой переменного тока.

Ранние источники питания переменного тока GTAW использовали простой синусоидальный переменный ток с периодом 60 циклов, который давал равные количества EN и EP. Однако это не оптимально. В новых источниках питания используется прямоугольная волна переменного тока, что позволяет изменять баланс между EP и EN. Нам не нужно 50% EP для хорошей очистки, а EP нагревает вольфрамовый электрод больше.

Кроме того, мы хотим максимизировать количество EN, чтобы получить наибольшее проплавление шва. Обычные источники питания переменного тока GTAW обычно используют при 65% EN и 35% EP для достижения наилучших результатов.

Какое отношение все это имеет к вашему выбору?

Соединение между источниками питания, вольфрам

Вольфрамовый электрод при GTAW переменного тока проходит больше тепла, чем при DCEN GTAW. Это означает две вещи. Во-первых, вам понадобится вольфрамовый электрод большего диаметра для переноса, например, 200 ампер переменного тока, чем для переноса 200 ампер постоянного тока (см. , рис. 1, ).

Во-вторых, если вы измельчите вольфрам до точки и используете его при сварке на переменном токе, наконечник быстро изнашивается.Традиционное решение этой проблемы - не шлифовать вольфрам острием. Большая часть GTAW на переменном токе выполняется с помощью электрода с тупым концом. Во время сварки этот наконечник быстро образует круглый шар.

Если у вас есть 2-процентный шарик торированного электрода, вы обнаружите, что по мере его поворота на поверхности появляются небольшие неровности. Затем дуга переходит от одной неровности к другой на вершине и становится несколько нестабильной. По этой причине электроды с 2-процентным торированием обычно не рекомендуются для сварки на переменном токе.

Вместо этого используйте электроды из чистого вольфрама или циркония. Совсем недавно стали доступны электроды из редкоземельных металлов - церированные и лантановые. Эти электроды заменяют оксид церия или оксид лантана оксидом тория в вольфраме и могут хорошо работать как на постоянном, так и на переменном токе. У них есть дополнительное преимущество в том, что они не радиоактивны, но они дороже, чем электроды других типов.

Рекомендации

Итак, следуйте этим трем рекомендациям:

  1. При сварке алюминия переменным током используйте электрод из чистого вольфрама или циркония.Не используйте электрод из 2-процентного торированного вольфрама.
  2. Убедитесь, что вы используете вольфрамовый электрод достаточно большого диаметра, чтобы выдерживать сварочный ток, который вы планируете использовать. Помните, что для сварки на переменном токе требуются вольфрамовые электроды большего диаметра.
  3. Пусть вольфрам образует на конце круглый шар. Это произойдет естественным образом при сварке.

Все эти рекомендации действительны для традиционных источников питания GTAW. Однако в последние несколько лет большинство производителей представили источники питания GTAW на основе инверторной технологии, которая позволяет изменять частоту переменного тока в диапазоне примерно от 20 до 150 Гц.Это означает, что вольфрам уходит меньше тепла, чем при сварке с использованием обычных источников питания. Кроме того, эти источники питания могут производить приемлемые сварные швы на переменном токе с использованием обратной полярности от 10 до 15 процентов.

В инверторных источниках питания вы можете использовать вольфрам меньшего диаметра и измельчить его до точки. Если у вас низкий сварочный ток, точка прослужит долго. Если сила тока выше, она быстрее испортится.

Итак, какой электрод следует использовать для сварки алюминия переменным током? Все сводится к вашему источнику питания.Если вы используете обычный источник питания, используйте чистый вольфрам или циркониевый вольфрам и дайте его концу сформировать шар. Если вы используете инверторную машину, используйте 2-процентный торированный вольфрам, заземленный до точки.

.

Выбор правильного вольфрама

Но это уже не так, поскольку сварочная промышленность перешла на использование инверторных аппаратов для GTAW переменного тока, в которых используется технология прямоугольной волны.

Выбор правильного вольфрама становится все более важной проблемой для инверторной технологии, чтобы максимизировать ее преимущества. В прошлом чистый вольфрам был лучшим выбором для GTAW переменного тока, но сегодня отраслевые эксперты рекомендуют редкоземельные вольфрамы вместо чистого вольфрама при использовании источника питания инверторного типа.

Технология прямоугольной волны: основы

Технология прямоугольной волны обеспечивает улучшенное зажигание дуги, более стабильную дугу и контроль баланса. С помощью управления балансом оператор может изменить продолжительность полупериода переменного тока, регулируя отрицательный электрод (EN) от 45 до 68 процентов. На ранних сварочных аппаратах частота была зафиксирована на уровне 60 Гц, как и основная мощность.

Сегодняшние инверторные машины переменного тока GTAW улучшили свою скорость, расширили контроль баланса переменного тока с 30 до 99 процентов EN и их способность позволять вам регулировать выходную частоту сварки переменным током от 20 до 250 Гц.

Инверторный аппарат для GTAW переменного тока подходит для сварки алюминия, поскольку он позволяет точно настраивать профиль сварного шва за счет управления формой конуса дуги и силой дуги за счет улучшенного баланса и управления частотой, обеспечивая улучшенное управление направлением.

Это помогает рассматривать регулирование частоты переменного тока как регулируемое сопло на пожарном шланге: оно изменяет форму и силу воды - или, в данном случае, сварочного тока - с широкого вентилятора на более сфокусированный поток. Если требуется более мягкая и широкая дуга, вы понижаете частоту переменного тока.Если вы хотите получить более мощную и жесткую дугу, вы можете увеличить частоту.

Точка обслуживания из редкоземельных элементов

Рисунок 1
В режиме DCEN 30 процентов тепла идет на электрод, а 70 процентов - на работу. В режиме переменного тока ток чередуется между рабочим и вольфрамовым.

До тех пор, пока не была разработана передовая технология прямоугольных импульсов, сварщики использовали чистый вольфрам для применений на переменном токе, поскольку он образовывал гладкий шар.Электроды из редкоземельного вольфрама, хотя и подходят для применения с отрицательными электродами постоянного тока (DCEN), при использовании в обычных приложениях имеют тенденцию образовывать небольшие узелки, а не гладкий шар.

Сварка переменным током отличается от сварки постоянным током (см. Рисунок 1 ). При сварке на переменном токе, поскольку ток чередуется между рабочим и вольфрамовым, на электрод направляется больше тепла, чем при DCEN. Это проблема, потому что электроды из редкоземельного вольфрама начинают трескаться и раскалываться под воздействием тепла обычной сварки на переменном токе, а электричество - или дуга - излучается под разными углами.Поскольку электричество идет по пути наименьшего сопротивления, дуга будет блуждать. Также существует повышенный риск включения вольфрама в основной материал.

В то время как чистый вольфрам демонстрирует необходимые свойства образования комков для обычной GTAW на переменном токе, он плохо выдерживает нагрев. Редкоземельные элементы - торий, церий и лантан - добавляются в вольфрам для увеличения его пропускной способности по току, что позволяет ему выдерживать больше тепла и сохранять остроту.

Рисунок 2
Обратите внимание на различия между этими вольфрамовыми наконечниками (слева направо): заостренные, усеченные и скрученные.Усеченная точка предпочтительна, поскольку она обеспечивает узкую сфокусированную дугу.

Использование редкоземельного вольфрама имеет смысл в инверторной технологии, потому что инверторы забирают больше тепла от вольфрама. Инвертор делает это за счет улучшенного контроля баланса и регулируемой выходной частоты переменного тока. Благодаря меньшему количеству тепла, направляемому на вольфрам, образование шариков сводится к минимуму, и на электроде может оставаться острие. Поскольку заостренный электрод обеспечивает узкую сфокусированную дугу, вы можете улучшить управление дугой и более точно направить тепло на стык.Это помогает контролировать ширину валика, которая напрямую влияет на искажение.

Для сварки на переменном токе с инвертором GTAW вольфрам следует подготавливать таким же образом, как и для сварки DCEN. Как только дуга установится, форма электрода будет определяться балансом переменного тока и частотой переменного тока. Чем выше процент EN и частота, тем острее останется точка. Однако это нормально, если кончик электрода слегка закругляется, сохраняя при этом большую часть конуса (см. , рис. 2, ).

Конечно, если ваша процедура сварки предусматривает использование чистого вольфрама, инверторы с расширенным контролем баланса и регулировкой частоты переменного тока могут направлять тепло в сварной шов и от электрода. Однако чистый вольфрам все равно будет иметь тенденцию к образованию комков.

Рисунок 3

Эксперты взвешивают

Рекомендуя электроды из редкоземельного вольфрама, отраслевые эксперты предлагают коммерчески доступные варианты (см. Рисунок 3 ).Большинство экспертов рекомендуют церированные и лантановые электроды для сварки как на переменном, так и на постоянном токе из-за их рабочих характеристик и отсутствия излучения. Испытания показали, что церированные и лантановые электроды по своим сварочным свойствам равны торированным электродам и могут использоваться практически для любых сварочных работ.

Следует помнить, что не все марки электродов одинаковы. Качественный электрод имеет равномерное распределение оксида в вольфрамовой матрице.Мелко и равномерно распределенные оксиды положительно влияют на такие сварочные свойства, как стабильность дуги, характеристики зажигания, уровень расхода и срок службы.

Рис. 4

Различия существуют даже среди редкоземельных вольфрамов (см. Рис. 4 ). В результате процесса деформации при изготовлении электродов оксиды удлиняются и проявляются в структуре в виде линейных фаз.Производители электродов ввели проверки качества, которые проверяют ряд факторов: химический состав, размер зерна, плотность, диаметр, твердость, длину, прямолинейность и шероховатость.

Если металл, который вы свариваете, требует инвертора, один вольфрам может работать практически во всех областях. Если вы свариваете алюминий или магний с помощью инвертора переменного тока и используете неподходящий вольфрам, вы не получите максимальных преимуществ от передовой технологии прямоугольной волны. Использование подходящего вольфрамового электрода - это первый шаг к реализации всех преимуществ инверторной технологии.

Брент Уильямс - менеджер по продукции TIG Solutions в Miller Electric Mfg. Co., 1635 W. Spencer St., P.O. Box 1079, Appleton, WI 54912-1079, 920-734-9821, www.millerwelds.com.

.

Смотрите также