Как выбрать вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки (TIG)

12.02.2021

Как же подобрать вольфрамовые электроды?

В настоящее время существует несколько основных видов неплавящихся вольфрамовых электродов, между которыми и будет стоять выбор начинающего аргонщика. Европейская маркировка выглядит следующим образом: электроды
WC-20, WL-15, WL-20, WP, WT-20, WZ-8, WY-20.
Отечественные электроды также являются аналогами основных европейских марок, но у них есть своя специфика: электроды имеют мерную длину до 1 м. Вольфрам довольно хрупок, поэтому в партии товара встречаются и короткие электроды около 200 мм. Это допускается по ГОСТ. Продается отечественная продукция килограммами. А электроды европейского образца (сейчас массово производятся в КНР) обычно имеют длину 175 мм и продаются поштучно (или в упаковках от 10 штук), что делает их самыми востребованными на рынке.

Существует три категории вольфрамовых электродов:

1. Электрод переменного тока (WZ, WP)
2. Электрод постоянного тока (WY, WT)
3. Универсальный электрод (WL, WC)

Начать практику в аргонодуговой сварке можно с универсальных электродов. Они способны работать как на постоянном, так и на переменном токе, а также стабильно сваривают большинство самых часто встречающихся металлов и сплавов. К универсальным

вольфрамовым электродам относятся
WC-20, WL—15
и
WL—20.
Классический тип электродов — для сварки
на постоянном токе
. К нему относятся
WT-20
и
WY-20.
Первые широко известны с советских времен, но имеют важную особенность, о которой всегда говорится в их описании. Вторые являются их безопасным аналогом. К третьему типу относятся электроды для сварки
на переменном токе
— это
WP
и
WZ-8.

WC-20

Вольфрамовые электроды
WC-20
(в состав, помимо чистого вольфрама входит 2 % оксида церия) относятся к группе универсальных, так как подходят для сварки на
постоянном (прямой полярности) и переменном токе
, а также для различных металлов: нержавеющих сталей, молибдена, тантала, меди, никеля, титана, а также их сплавов. Среди отличительных особенностей данного типа электродов выделяются полная безопасность для человеческого здоровья, устойчивость к повышенным значениям сварочного тока, сбалансированное расходование электрода в процессе сварки.

Следует помнить, что чем ближе значение сварочного тока к максимуму при работе с электродом WC-20, тем больше оксида церия концентрируется на стыке со сварочной дугой, и это может влиять на качество сварочного шва.

Считается, что электроды марки WC-20 отлично подходят для сварки корневых швов трубопроводов, орбитальной сварки, а также сварки изделий из тонколистовой стали.

Сферы использования вольфрамовых электродов различных марок

У вольфрамовых электродов, относящихся к каждому виду, есть отличительные характеристики, которые и определяют область их применения.

WP – зеленый наконечник

Электроды, выполненные из чистого вольфрама (WP), используются преимущественно для сварки на переменном токе, выполняемой в среде аргона. С их помощью производят аргонодуговую сварку изделий, выполненных из алюминия, алюминиевой бронзы (медно-алюминиевый сплав), магния, никеля, а также их сплавов.

Электроды данного вида имеют такие характеристики, как:

• плохая зажигаемость дуги;
• короткий срок службы;
• плохая переносимость значительной токовой нагрузки;
• безопасность для человеческого здоровья.

Режимы сварки меди вольфрамовым электродом (для стыковых соединений на медной охлаждаемой водой подкладке или подушке из флюса)
WC 20 – серый наконечник
Электроды WC 20 также используются для сварки в среде аргона, но с их помощью получают соединения деталей, выполненных из высоколегированных, в том числе нержавеющих сталей, высокосплавляющихся металлов (молибден, тантал и др.), меди, никеля, титана, а также их сплавов. Сварку такими прутками осуществляют на постоянном токе, подключаемом по прямой полярности.

К отличительным характеристикам вольфрамовых электродов этого типа следует отнести:

• хорошую зажигаемость дуги;
• продолжительный срок службы;
• хорошую переносимость значительных токовых нагрузок;
• безопасность для человеческого здоровья.

Режимы аргонодуговой сварки титановых сплавов
WL – синий наконечник
Электроды с маркировкой WL (WL 10, WL 15, WL 20) предназначены для выполнения работ на переменном, а также постоянном токе (используется прямая полярность), с их помощью осуществляют напыление, плазменную сварку, соединение деталей небольшой толщины, изготовленных из обычных и высоколегированных сталей.

Перечислим характеристики вольфрамовых электродов данного типа:

• удовлетворительная зажигаемость дуги;
• длительный срок службы;
• хорошая переносимость токовых нагрузок;
• безопасность для человеческого здоровья.

Режимы ручной сварки нержавеющей стали вольфрамовым электродом
WZ – белый наконечник
Электроды WZ 8 (наконечник белый) используются для сварки на переменном токе в среде аргона. Применяя их, выполняют аргонодуговую сварку изделий, выполненных из алюминия, медно-алюминиевых сплавов (алюминиевая бронза), магния, никеля и сплавов данных металлов.

К отличительным характеристикам вольфрамовых изделий данной марки относятся:

• удовлетворительная зажигаемость сварочной дуги;
• достаточно длительный срок службы;
• хорошая переносимость токовых нагрузок;
• безопасность для человеческого здоровья.

WT 20 – красный наконечник
Изделия с маркировкой WT 20 применяются для арогонодуговой сварки на постоянном токе (используется прямая полярность). Такими изделиями варят заготовки из высоколегированных сталей, высокосплавляющихся металлов, меди, никеля, титана, их сплавов.

Характеристики вольфрамовых электродов данного вида:

• хорошая зажигаемость сварочной дуги;
• достаточно длительный срок службы;
• хорошая переносимость значительных токовых нагрузок;
• возможная опасность для человеческого здоровья.

К группе вольфрамовых электродов, в которых присутствует торий, также относятся изделия марок WT 30 и WT 40. Из-за значительного содержания данного радиоактивного элемента в составе электродов применять их не рекомендуется, пары от них наносят вред окружающей среде и человеческому здоровью.

WL-15

Вольфрамовые электроды
WL—15
(в состав, помимо чистого вольфрама входит 1,5 % оксида лантана) относятся к группе универсальных, так как подходят для сварки на
постоянном (прямой полярности) и переменном токе
, а также для различных металлов: любых типов сталей, меди, бронзы, алюминия и его сплавов. Среди отличительных особенностей данного типа электродов выделяются полная безопасность для человеческого здоровья, высокая износостойкость, отсутствие прожигов, повышенная длительность сохранения заточки электрода (опережает даже WL-20), легкий поджиг дуги.

Электроды марки WL—15отлично подходят для сварки любых изделий из всех типов сталей.

Они хороши для новичков в аргонодуговой сварке, так как могут сглаживать в процессе работы неправильные настройки аппарата (играет роль их универсальность, безопасность и стабильность). Если провести правильную заточку электрода WL-15, он справится и со сваркой алюминия, магния, а также их сплавов.

Конструкция и свойства

Вольфрам-лантановые электроды с маркировкой WL выпускаются зарубежными производителями. Они соответствуют требованиям, изложенным в российском ГОСТе 23949-80 и стандартах европейских и международных: DIN EN 26848:1991, ISO 6848:2004 и ANSI/AWS A5.12/A5.12M-98.

Рисунок 1 — Вольфрамовые электроды WL

Электрод представляет собой электропроводный металлический стержень определенного диаметра и длины, состоящий из вольфрама, оксида лантана и примесей в небольшом количестве. Поставляются в специальных пластиковых пеналах диаметром до 4 мм – в количестве 10 штук, большего диаметра – по 5 штук.

На пенале имеется маркировка в виде английских букв и цифр. Например, аббревиатура WL-15 расшифровывается следующим образом:

• W – вольфрамовый;
• L – с добавкой оксида лантана;
• 15 – среднее количество которого составляет 1,5%.

К преимуществам лантанированных вольфрамовых изделий относят:

• высокую степень износостойкости, тепло- и электропроводности;
• выполнение сварки в широком диапазоне рабочих токов в любом пространственном положении;
• легкую зажигаемость дуги;
• стабильность горения дуги на протяжении всего процесса сварки;
• возможность сваривать металл любого химического состава;
• длительное время сохраняют заточку, что увеличивает срок эксплуатации;
• качество шва соответствует всем нормам, действующим в области контроля сварных соединений.

Электроды лантановые, выпускаемые разными зарубежными производителями, отличаются высокой стоимостью.

Особенности разновидностей электродов WL представлены в таблице.

WL-20

Вольфрамовые электроды
WL—20
(в состав, помимо чистого вольфрама входит 2,0 % оксида лантана) относятся к группе универсальных, так как подходят для сварки на
постоянном (прямой полярности) и переменном токе
, а также для различных металлов: любых типов сталей, меди, бронзы, алюминия и его сплавов. Среди отличительных особенностей данного типа электродов выделяются полная безопасность для человеческого здоровья, высокая износостойкость, отсутствие прожигов, повышенная длительность сохранения заточки электрода (уступает лишь WL-15), легкий поджиг дуги, стабильная работа на малых токах (опережает WL-15).

Электроды марки WL—20отлично подходят для сварки любых изделий из всех типов сталей.

Они хороши для новичков в аргонодуговой сварке, так как могут сглаживать в процессе работы неправильные настройки аппарата (играет роль их универсальность, безопасность и стабильность). Если провести правильную заточку электрода WL-20, он справится и со сваркой алюминия, магния, а также их сплавов.

WT-20

Вольфрамовые электроды
WT—20
(в состав, помимо чистого вольфрама входит 2,0 % оксида тория) имеют наибольшее распространение в России, так как на протяжении десятилетий показывали высокую эффективность, стабильность и относительную универсальность.
Данные электроды подходят для сварки всех типов стали, а также тантала, молибдена и многих других материалов на постоянном токе.
Технически способны работать и на переменном токе, но не предназначены для этого. Обладают легким поджигом дуги, относительной долговечностью. Но
существенный минус WT-20
в данный момент снижает их потребление — торий является
радиоактивным
химическим элементом. Пыль от электрода при его заточке, вдыхаемая в легкие человека, может оказать существенное воздействие на его здоровье. Также опасны и плохо проветриваемые помещения, предназначенные для работы с WT-20, и длительный характер самих работ. Все вышеперечисленное не означает, что сразу же стоит отказаться от ториевых вольфрамовых электродов, но желательно
строго соблюдать технику безопасности
при работе с ними.

Общая характеристика

Вольфрамовые стержни имеют среднюю около 175 мм. Могут изготавливаться из чистого металла, также при изготовлении могут использоваться различные присадки.

Используются с автоматами и полуавтоматами. Обычно при таких работах используется аргон, однако возможно применение различных газов, таких как гелий, углекислота, а также газовых смесей.

Вольфрамовые стержни имеют высокую температуру плавления, около 3400оС. Во время сварки материал электрода испаряется, однако очень незначительно. Электрод при сваривании почти не уменьшается в размерах. Поэтому их еще называют «неплавящимися».

Добавки к вольфраму при изготовлении электродов используют для улучшения их качеств, например, для получения стабильной дуги. Также стержни с различными добавками используются для особых случаев, например, для сваривания тугоплавких металлов.

Маркируются такие электроды по-разному. Существует буквенная маркировка, как правило, это две латинские буквы и цифра. Еще эти электроды можно различать по окраске конца стержня. Каждая марка имеет свой определенный цвет.

Основных категорий вольфрамовых стержней три – для различного тока, постоянного и переменного, а также универсальные. Ниже представлены самые используемые марки таких стержней.

WY-20

Вольфрамовые электроды
WY-20
(в состав, помимо чистого вольфрама входит 2 % оксида иттрия) относятся к той же группе, что и WT-20, так как созданы для сварки
на постоянном токе.
Но в отличие от ториевых электродов, иттриевые
безопасны для здоровья человека
. Считаются самыми
устойчивыми
к высоким сварочным токам среди вольфрамовых электродов. Не загрязняют сварочный шов. Исходя из совокупности положительных сторон, данные электроды
применяются при сварке особо ответственных конструкций.
Заточка электродов требует навыка, так как, по отзывам, с ней возникают проблемы.

WP

Вольфрамовые электроды
WP
(в состав входит не менее 99,5% чистого вольфрама)
предназначены для сварки алюминия, магния и их сплавов на переменном токе.
Обладают низкой устойчивостью к сварочному току (его тепловому воздействию) и долговечностью. Заточка электрода из-за этого производится в виде шарика (скругление). Несмотря на существенные недостатки, электроды WP обладают важным плюсом:
они не вносят никаких добавок в состав сварочного шва, так как состоят из чистого вольфрама, за что очень ценятся при работах, когда к химическому составу шва предъявляются высокие требования.

Классификация

Вольфрамовые электроды классифицируются в соответствии с международным стандартом DIN EN 26848. В соответствии с этим стандартом длина электрода может быть 50, 75, 150 и 175 мм. Диаметр может быть от 0,5 до 10 мм. Наиболее часто используемые диаметры – 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 и 4 мм.

Диаметр электрода определяется величиной сварочного тока. При этом электрод диаметром в 1 мм может применяться при сварочных токах до 50 А, диаметром в 1,6 мм – до 100 А, диаметром в 2 мм – до 200 А, диаметром в 3,2 мм – до 300 А, а диаметром в 4 мм – свыше 300 А.

Вольфрам имеет высокую температуру плавления, поэтому электроды из него производят методами порошковой металлургии (спеканием, сжатием и упрочнением). При этом перед спеканием в вольфрам могут добавляться от 0,4 до 4% оксидов тория (Th), циркония (Zr), лантана (La), иттрия (Y) или церия (Ce). По сравнению с электродами из чистого вольфрама у оксидосодержащих электродов есть преимущества:

• меньший нагрев;
• лучшая зажигаемость дуги;
• больший ток нагрузки;
• повышенная стойкость.

Маркировка отражает характеристики электрода – состав материала и его длину.

При этом для электрода из вольфрама первый символ в маркировке – буква «W», что обозначает вольфрам. Второй символ обозначает тип металла добавки. Первое число обозначает содержание добавок на 1000 долей W. То есть число 20 обозначает 2% примесей, 8 – 0,8%. Второе число обозначает длину электрода. Наиболее распространенная длина – 175 мм.

Для облегчения использования электроды в зависимости от типа маркируются различными цветами.

Основные марки следующие:

1. WP – выполнен из чистого вольфрама (99,5%). Используется для сварки Al, Mg и их сплавов. Применяется для сварки переменным током. Из-за ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец формируют в виде шарика. Цвет – зеленый.
2. WZ-8 содержит 0,8% оксида Zr. Применяют для сварки Al, бронзы, Mg Ni и их сплавов. Для сварки переменным током. Могут выдерживать наибольшую токовую нагрузку. Цвет – белый.
3. WT-20 содержит 2% оксида Th. Для сварки нержавейки, молибдена, тантала, Ni, Ti и их сплавов. Торированные электроды хорошо работают при большом токе. Но Th является радиоактивным элементом и требует дополнительных мер безопасности. Цвет – красный.
4. WC-20 содержит 2% церия. Для сварки высокотемпературных металлов (молибдена, тантала), Ni, Ti и их сплавов. Такие электроды могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Позволяет легко запускать дугу и поддерживать ее даже при малом сварочном токе. Цвет – серый.
5. WL-15, WL-20 содержат 1,5 и 2% La соответственно. Для сварки высоколегированных сталей, AL, Cu. Сварка возможна как постоянным, так и переменным током. Наличие La увеличивает ток сварки и делает более чистым сварной шов. Цвет – золотистый (WL-15) и синий (WL-20).
6. WY-20 – содержит около 2% диоксида Y. Применяется для сварки ответственных узлов из углеродистой, низколегированной и нержавеющей стали, а также Ti и Cu. Наиболее устойчивый электрод для сварки постоянным током. Цвет – темно-синий.