Вольфрамовая сварка: преимущества, варианты и особенности процесса

О чем речь? Вольфрамовая сварка – техника дугового сваривания с использованием стойкого вольфрамового электрода. Вольфрам – тугоплавкий металл. В сварке его применяют для стабилизации дуги.

На что обратить внимание? Вольфрамовые электроды не плавятся, а в среде защитного газа выдерживают максимальные значения высокой температуры. Для классификации по химическому составу их маркируют разными цветами и буквенными обозначениями.

Из этого материала вы узнаете:

• Основная информация о вольфрамовой сварке
• Преимущества вольфрамовых электродов и сфера их применения
• Цвет вольфрамового электрода для сварки
• Процесс сварки вольфрамовым электродом
• Варианты вольфрамовой сварки
• Заточка вольфрамового электрода для сварки
• Часто задаваемые вопросы о вольфрамовой сварке

Основная информация о вольфрамовой сварке

Процесс дугового сваривания металлических заготовок, в ходе которого сварные швы формируются неплавящимися вольфрамовыми электродами, в США называют газовой вольфрамовой дуговой сваркой GTAW, а в Европе – вольфрамовой сваркой в защитной атмосфере инертного газа (TIG или WIG).

Для защиты расплава в сварочной ванне от контакта с атмосферным кислородом используется защитная атмосфера из инертных газов – аргона или гелия. Чаще всего в формировании сварных соединений с помощью этих методов участвует присадочный металл в виде прутков или проволоки, однако создание автогенных сварных швов и мест соединений, создаваемых плавлением, выполняется без присадки. Постоянный электрический ток, поступающий от источника питания, участвует в формировании потока сильно ионизированного газа с парами металла – плазмы.

Процесс дуговой сварки вольфрамовым электродом легко контролировать, в отличие от дуговой в среде защитного газа или газовой, благодаря чему сварщик имеет возможность добиваться высокой прочности и отличного качества сварных соединений. Главный недостаток сваривания неплавящимися электродами (TIG) заключается в относительной сложности этой технологии. Кроме того, процесс формирования швов протекает медленно, если сравнивать с другими методами.

Преимущества вольфрамовых электродов и сфера их применения

Химический состав вольфрамовых электродов для аргонодуговой сварки обуславливает их преимущества. Стержни из этого металла широко применяются для TIG-сваривания в самых разных областях современного промышленного производства (энергетике, машиностроении, самолетостроении, нефтедобыче, газодобыче и т. д).

Вольфрамовые электроды для TIG-сварки позволяют выполнять ремонтные работы и соединять заготовки из металла толщиной от 0,1 до 6 мм.

С помощью аргонодуговой сварки ремонтируют кондиционеры и автомобильные обогреватели.

Преимущества сварки неплавящимся вольфрамовым электродом:

• при сваривании заготовок из нержавеющих стальных сплавов и прочих металлов вольфрамовый стержень проводит электрический ток, формируя дугу, а его наконечник сохраняет изначальную форму;
• правильная заточка наконечника неплавящегося вольфрамового электрода повышает стабильность сварочной дуги;
• в зависимости от химического состава материала соединяемых заготовок сварка выполняется электродами из вольфрама с добавлением соответствующих легирующих элементов;
• благодаря высокой температуре плавления вольфрама (+3442 °C) аргонодуговая сварка обеспечивает максимальную экономию;
• неплавящиеся электроды эффективно сваривают крайне тонкий листовой металл (от 0,1 мм), но и максимальная толщина заготовок практически не ограничена.

Цвет вольфрамового электрода для сварки

Вольфрамовые электроды для аргоновой сварки имеют удобную общепринятую цветовую маркировку, которая облегчает выбор.

Электроды бывают:

• зелеными (WP) – такими электродами из чистого вольфрама (99,9 %) сваривают заготовки из алюминиевых, магниевых и никелевых сплавов;
• красными (WT) – эти электроды из вольфрама с добавлением 2%-ного тория используются для работы со стальными, никелевыми и титановыми заготовками;
• серыми (WC) с добавлением церия – ими сваривают медные, титановые, молибденовые заготовки;
• темно-синими (WY) – такими электродами с добавлением иттрия, как правило, соединяют элементы особо ответственных металлоконструкций;
• золотыми (WL-15) и синими (WL-20) – с помощью этих электродов, изготовленных из вольфрама с добавлением лантана, сваривают стальные, алюминиевые, медные и бронзовые заготовки;
• белыми (WZ) – такие вольфрамовые электроды с добавлением циркония применяются для сварки алюминия, а также медных сплавов (бронза, латунь и т. д.).

В таблице приведены виды вольфрамовых электродов для аргонодуговой сварки по цветам:

Процесс сварки вольфрамовым электродом

TIG-сварка относится к сложным технологиям. Этот метод используют квалифицированные сварщики, имеющие соответствующие навыки. Работа чаще всего выполняется двумя руками – одной необходимо контролировать движение сварочного пистолета, регулируя длину дуги и не допуская касания металла заготовок наконечником электрода, а другой – подачу присадочного материала.

Сварочная дуга зажигается от электрической искры, которая генерируется высокочастотным устройством, схожим с катушкой Теслы, когда кончик электрода отделяет от поверхности заготовок расстояние от 1,5 до 3 мм (от 0,06 до 0,12 дюйма).

Затем сварщику требуется сформировать зону плавления – сварочную ванну, совершая вольфрамовым наконечником круговые движения небольшого радиуса (последний выбирается в зависимости от размера электрода и ампеража). Далее нужно немного отвести пистолет от соединяемых деталей и отклонить его на угол от 10 до 15 градусов от вертикали. Подача присадочного материала регулируется оператором вручную.

Нередко сварщики пользуются техникой, предусматривающей сочетание быстрого движения кончика электрода вдоль соединяемых кромок (при этом продвигается сварочная ванна) с добавлением в нее присадочного материала. Последний, который нужно извлекать из зоны плавления, пока она продвигается вперед, однако должен по-прежнему находиться в защитной газовой среде, предотвращающей контакт с атмосферным кислородом. В противном случае поверхность электрода быстро окисляется. Если присадку выполняют легкоплавким металлом, например, алюминием, его нужно держать на дистанции от дуги, не покидая при этом газовую защиту.

По мере приближения к концу шва ампераж плавно снижается для того, чтобы избежать резкого охлаждения расплавленного металла. Иначе можно столкнуться с растрескиванием и порообразованием, снижающими качество сварных соединений.

В сварке GTAW участвуют сложные термо- и гидродинамические, плазменные процессы. В зависимости от выбранной полярности неплавящемуся вольфрамовому электроду, участвующему в формировании дуги, отводится роль анода или катода. Первоначальное зажигание дуги происходит в инертном газе. Величина напряжения пробоя, генерируемого сварочным оборудованием, составляет 1 кВ/мм. Этого достаточно для преодоления электрического сопротивления газовой атмосферы. Далее вольтаж снижается до рабочих величин.

Дуга обладает высокой температурой, но основной механизм передачи тепловой энергии при TIG-сварке включает в себя несколько сложных процессов, в том числе термодинамику, физику плазмы и гидродинамику. Неплавящийся вольфрамовый электрод может использоваться в качестве катода или анода и применяется для создания электрической дуги между электродом и заготовкой.

Для того чтобы первоначально зажечь дугу, область сварки заполняется инертным газом, и сварочный аппарат генерирует высокое напряжение пробоя (обычно 1 кВ на 1 мм), чтобы преодолеть электрическое сопротивление атмосферы, окружающей место сваривания. После образования дуги напряжение понижается, между заготовкой и электродом начинает протекать ток. Несмотря на высокую температуру электрической дуги, основным механизмом теплопередачи при сварке GTAW является резистивное нагревание.

Варианты вольфрамовой сварки

Импульсный ток

При использовании импульсного тока происходит переключение между высоким (импульсный) и низким (фоновый ток) уровнями. На пике металл соединяемых деталей плавится и смешивается в сварочной ванне с расплавленным присадочным материалом, а при падении до фоновых значений начинается остывание и отвердение расплава. Эта технология позволяет формировать сварные соединения с меньшей тепловой нагрузкой на заготовки, что препятствует их деформированию и короблению, особенно если речь идет о тонколистовом металле.

Облегчается контроль сварочной ванны, увеличиваются глубина проплавления, производительность и качество сварных соединений. Применение программируемой сварки GTAW дает возможность задавать требуемые скорость и амплитуду изменения тока.

TIG-перо или фломастер

Если требуется высокая точность при формировании сварочных швов на стыке деталей из тонколистового металла, прибегают к этой технологии, позволяющей имитировать движение холодного или горячего присадочного материала при ручной сварке. Проволока подается в зону плавления автоматически. Такой способ применяется при работе импульсным током для сваривания деталей из титана, никеля и инструментальных типов стали. С помощью данного метода восстанавливают уплотнения в реактивных двигателях, а также изготавливают пилы, фрезы, сверла и ножи газонокосилок.

Заточка вольфрамового электрода для сварки

Получить качественные сварные швы можно только при правильной подготовке вольфрамового прутка. Важную роль играют угол заточки, площадь притупления и качество шлифовки поверхности, от которых зависят характеристики мест соединения.

Перечислим основные правила:

• чем меньше угол заточки, тем толще дуга;
• маленькие углы сокращают срок службы электродов;
• большие углы делают дугу нестабильной;
• для сварки низким током лучше использовать маленькие углы заточки;
• при уменьшении диаметра притупления прутка увеличивается глубина проплавления металла заготовок;
• шероховатость поверхности вольфрамовых электродов должна быть не меньше 0,5 Ra (в противном случае дуга становится нестабильной, может загораться вне кончика прутка, уменьшается срок службы этих приспособлений).

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.