Вибір і підготовка вольфрамових електродів для GTAW мають важливе значення для оптимізації результатів і запобігання забруднення та повторної обробки.Getty Images
Вольфрам — це рідкісний металевий елемент, який використовується для виготовлення електродів для газового вольфрамового дугового зварювання (GTAW).Процес GTAW покладається на твердість і стійкість до високих температур вольфраму для передачі зварювального струму в дугу.Температура плавлення вольфраму є найвищою серед усіх металів і становить 3410 градусів Цельсія.
Ці невитравні електроди мають різні розміри та довжину та складаються з чистого вольфраму або сплавів вольфраму та інших рідкоземельних елементів і оксидів.Вибір електрода для GTAW залежить від типу та товщини підкладки, а також від того, чи використовується для зварювання змінний (AC) або постійний (DC) струм.Яку з трьох кінцевих підготовок ви виберете, сферичну, загострену чи усічену, також має вирішальне значення для оптимізації результатів і запобігання забрудненню та повторній обробці.
Кожен електрод має кольорове кодування, щоб уникнути плутанини щодо його типу.Колір з'являється на кінчику електрода.
Електроди з чистого вольфраму (класифікація AWS EWP) містять 99,50% вольфраму, який має найвищий рівень споживання з усіх електродів і, як правило, дешевший, ніж електроди зі сплавів.
Ці електроди утворюють чистий сферичний кінчик під час нагрівання та забезпечують чудову стабільність дуги для зварювання змінним струмом зі збалансованими хвилями.Чистий вольфрам також забезпечує хорошу стабільність дуги при зварюванні змінним струмом синусоїдальним струмом, особливо алюмінію та магнію.Зазвичай він не використовується для зварювання постійним струмом, оскільки він не забезпечує сильного початку дуги, характерного для торієвих або церієвих електродів.Не рекомендується використовувати чистий вольфрам на інверторних машинах;для досягнення найкращих результатів використовуйте гострі церієві або лантаноїдні електроди.
Торієві вольфрамові електроди (класифікація AWS EWTh-1 і EWTh-2) містять принаймні 97,30% вольфраму та від 0,8% до 2,20% торію.Є два види: EWTh-1 і EWTh-2, що містять 1% і 2% відповідно.Відповідно.Це широко використовувані електроди, яким віддають перевагу через тривалий термін служби та простоту використання.Торій покращує якість електронної емісії електрода, тим самим покращуючи запуск дуги та забезпечуючи більшу пропускну здатність по струму.Електрод працює набагато нижче температури плавлення, що значно знижує споживання та усуває дрейф дуги, тим самим покращуючи стабільність.Порівняно з іншими електродами торієві електроди відкладають менше вольфраму в розплавлену ванну, тому вони спричиняють менше забруднення зварного шва.
Ці електроди в основному використовуються для зварювання негативним електродом постійного струму (DCEN) вуглецевої сталі, нержавіючої сталі, нікелю та титану, а також для деяких спеціальних зварювальних робіт змінним струмом (наприклад, тонкого алюмінію).
Під час виробничого процесу торій рівномірно розподіляється по всьому електроду, що допомагає вольфраму зберігати гострі краї після шліфування — це ідеальна форма електрода для зварювання тонкої сталі.Примітка. Торій є радіоактивним, тому ви завжди повинні дотримуватися попереджень виробника, інструкцій і паспорта безпеки матеріалу (MSDS) під час його використання.
Церієвий вольфрамовий електрод (класифікація AWS EWCe-2) містить принаймні 97,30% вольфраму та від 1,80% до 2,20% церію та називається 2% церію.Ці електроди найкраще працюють при зварюванні постійним струмом при низьких налаштуваннях струму, але їх можна вміло використовувати в процесах змінного струму.Завдяки чудовому запуску дуги при низькій силі струму церієвий вольфрам популярний у таких сферах застосування, як виробництво залізничних труб і труб, обробка листового металу та робота з невеликими й точними деталями.Як і торій, його найкраще використовувати для зварювання вуглецевої сталі, нержавіючої сталі, нікелевих сплавів і титану.У деяких випадках він може замінити 2% торієві електроди.Електричні властивості церій-вольфраму та торію дещо відрізняються, але більшість зварників не можуть їх відрізнити.
Використання церієвого електрода з більшою силою струму не рекомендується, оскільки більша сила струму спричинить швидку міграцію оксиду до тепла наконечника, видалення вмісту оксиду та знищення переваг процесу.
Використовуйте загострені та/або усічені наконечники (для чистого вольфраму, церію, лантану та торію) для інверторних процесів зварювання змінним і постійним струмом.
Лантанові вольфрамові електроди (класифікації AWS EWLa-1, EWLa-1.5 і EWLa-2) містять щонайменше 97,30% вольфраму та від 0,8% до 2,20% лантану або лантану, і називаються EWLa-1, EWLa-1.5 і EWLa-2 Lanthanum Department елементів.Ці електроди мають чудову здатність запалювати дугу, низьку швидкість вигоряння, добру стабільність дуги та чудові характеристики повторного запалювання – багато з тих же переваг, що й церієві електроди.Електроди з лантаноїдів також мають провідні властивості 2% торію вольфраму.У деяких випадках лантан-вольфрам може замінити торій-вольфрам без істотних змін у процедурі зварювання.
Якщо ви хочете оптимізувати зварювальну здатність, ідеальним вибором стане лантан-вольфрамовий електрод.Вони підходять для змінного струму або DCEN з наконечником, або їх можна використовувати з синусоїдальним джерелом живлення змінного струму.Лантан і вольфрам можуть дуже добре підтримувати гострий кінчик, що є перевагою для зварювання сталі та нержавіючої сталі на постійному або змінному струмі за допомогою прямокутного джерела живлення.
На відміну від торієвих вольфрамових електродів, ці електроди підходять для зварювання змінним струмом і, як і церієві електроди, дозволяють запускати та підтримувати дугу при нижчій напрузі.У порівнянні з чистим вольфрамом, для даного розміру електрода додавання оксиду лантану збільшує максимальну пропускну здатність приблизно на 50%.
Вольфрамовий цирконієвий електрод (класифікація AWS EWZr-1) містить щонайменше 99,10% вольфраму та від 0,15% до 0,40% цирконію.Цирконієвий вольфрамовий електрод може генерувати надзвичайно стабільну дугу та запобігати бризкам вольфраму.Це ідеальний вибір для зварювання змінним струмом, оскільки він зберігає сферичний наконечник і має високу стійкість до забруднень.Його струмова здатність дорівнює або перевищує торій-вольфрам.Ні в якому разі не рекомендується використовувати цирконій для зварювання постійним струмом.
Рідкоземельний вольфрамовий електрод (класифікація AWS EWG) містить невизначені рідкоземельні оксидні добавки або змішану комбінацію різних оксидів, але виробник повинен вказати кожну добавку та її відсотковий вміст на упаковці.Залежно від добавки, бажані результати можуть включати генерування стабільної дуги під час процесів змінного та постійного струму, довший термін служби, ніж торієвий вольфрам, можливість використовувати електроди меншого діаметру в тій самій роботі та використання електродів подібного розміру Більший струм, і менше бризок вольфраму.
Після вибору типу електрода наступним кроком є вибір кінцевої підготовки.Три варіанти: сферичний, загострений і усічений.
Сферичний наконечник зазвичай використовується для чистих вольфрамових і цирконієвих електродів і рекомендований для процесів змінного струму на синусоїдальних і традиційних прямокутних машинах GTAW.Щоб правильно тераформувати кінець вольфраму, просто подайте змінний струм, рекомендований для даного діаметра електрода (див. Малюнок 1), і на кінці електрода утвориться кулька.
Діаметр сферичного кінця не повинен перевищувати в 1,5 рази діаметр електрода (наприклад, електрод діаметром 1/8 дюйма повинен утворювати кінець діаметром 3/16 дюйма).Більша сфера на кінчику електрода знижує стабільність дуги.Він також може відпасти і забруднити зварний шов.
Наконечники та/або усічені наконечники (для типів чистого вольфраму, церію, лантану та торію) використовуються в інверторних процесах зварювання змінним і постійним струмом.
Щоб правильно подрібнити вольфрам, використовуйте шліфувальний круг, спеціально розроблений для шліфування вольфраму (щоб запобігти забрудненню), і шліфувальний круг із бури або алмазу (щоб протистояти твердості вольфраму).Примітка. Якщо ви подрібнюєте торієвий вольфрам, будь ласка, переконайтеся, що контролюєте та збираєте пил;подрібнювальна станція має відповідну систему вентиляції;і дотримуйтеся попереджень виробника, інструкцій і паспорту безпеки.
Подрібніть вольфрам безпосередньо на колі під кутом 90 градусів (див. Малюнок 2), щоб переконатися, що сліди шліфування простягаються вздовж довжини електрода.Це може зменшити присутність виступів на вольфрамі, які можуть спричинити дрейф дуги або розплавлення у зварювальну ванну, що призведе до забруднення.
Як правило, потрібно відшліфувати конусність на вольфрамі не більше ніж у 2,5 рази більше діаметра електрода (наприклад, для 1/8-дюймового електрода довжина шліфованої поверхні становить від 1/4 до 5/16 дюймів).Шліфування вольфраму в конус може спростити перехід від початку дуги та створити більш концентровану дугу, щоб отримати кращу продуктивність зварювання.
Під час зварювання тонких матеріалів (від 0,005 до 0,040 дюйма) за низького струму найкраще подрібнити вольфрам до точки.Наконечник дозволяє передавати зварювальний струм у сфокусованій дузі та запобігає деформації тонких металів, таких як алюміній.Не рекомендується використовувати загострений вольфрам для застосувань із високим струмом, тому що вищий струм здує кінчик вольфраму та спричинить забруднення зварювальної ванни.
Для застосування з більшою силою струму найкраще відшліфувати усічений кінчик.Щоб отримати цю форму, вольфрам спочатку шліфують до конусності, описаної вище, а потім шліфують до 0,010-0,030 дюйма.Плоский грунт на кінці вольфраму.Ця плоска поверхня запобігає проходженню вольфраму через дугу.Також запобігає утворенню кульок.
WELDER, раніше відомий як Practical Welding Today, демонструє реальних людей, які виготовляють продукцію, якою ми користуємося та працюємо щодня.Цей журнал обслуговує зварювальне співтовариство Північної Америки вже більше 20 років.
Час публікації: 23 серпня 2021 р