Все о сварке

Дуговая сварка неплавящимся электродом


Виды и назначения неплавящихся электродов

С момента изобретения приемлемого способа сваривания металлов прошло чуть более ста лет и сегодня наименований приспособлений и материалов для варки насчитывают очень и очень много.

В этой статье мы рассмотрим такой класс расходников, как неплавящиеся электроды, их виды, назначения и основные характеристики.

Виды неплавящихся электродов

В сварочных работах используют три основных типа электродов:

Все они относятся к классу неплавящихся, однако назначение их различное.

Угольные типы расходников применяют в основном в воздушно-дуговой резке металла, а также устранения различных дефектов на поверхности изделий. Сварочные работы с использованием угольных стержней проводят на токах силой максимум 580 Ампер. Существует три основных разновидности электродов:

Воздушно-дуговая резка — это способ реза металла электрической дугой, когда расплавленный металл удаляется с помощью струи сжатого воздуха.

В сваривании угольные электроды используют при соединениях тонкостенных конструкций из стали и цветных металлов, а также заварки браков на поверхности литых деталей.

Сваривание угольными стержнями можно проводить как без присадки, так и с присадочным материалом, уложенным по линии варки или подающимся в сварочную ванну.

Электроды графитового типа используют для сварки цветных металлов и их сплавов (алюминия и меди). Такой тип расходников более доступен, в отличие от угольных аналогов.

Наиболее часто используют графитовые стержни при сварке медных проводов.

Такие стержни обладают массой преимуществ: они лучше переносят температурное воздействие и имеют меньший износ, а также лучше обрабатываются (режутся).

Вольфрамовые неплавящиеся электроды — это наиболее широко применяемые типы в производстве и домашних мастерских. С их помощью можно сваривать различные металлы, в том числе и с использованием защиты из газа. Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки бывают различного состава и, в зависимости от этого, их делят на такие группы:

Изготавливаются они в виде прутка диаметром от 1 миллиметра до 4 мм. Вольфрамовый электрод очень тугоплавкий и имеет температуру плавления намного выше, чем температура самой электрической дуги, что позволяет использовать его для сварки различных типов металла (стали, но чаще алюминия, меди, нержавейки и прочих).

Стрежни с добавлением тория (торированные) радиоактивны и, хотя величина излучения невелика, крупные промышленные предприятия их уже не используют.

Использование вольфрамовых электродов

Сегодня мало кто использует в домашних условиях графитовые и угольные стержни для сварки и резки, это просто нецелесообразно. А вот вольфрамовые прутки очень часто используют в бытовом хозяйстве при сварке алюминия и других цветных металлов и нержавейки. Именно такими расходниками происходит соединение

Режимы сварки неплавящимся электродом в защитных газах определяются многими факторами: видом металла, его толщиной, защитной атмосферой и другими.

В таблице собраны основные виды вольфрамовых стержней, их использование и соответствующий режим.

Это западная классификация вольфрамовых стержней. Отечественные производители выпускают неплавящиеся электроды под обозначением ЭВЛ и ЭВИ (лантановые и иттриевые стержни). Также производятся прутки из чистого вольфрама ЭВЧ.

Торцы также отмечают цветом в зависимости от назначения расходника. Сила тока и режим зависит от металла и характеристик заготовки. Так, например, алюминий вариться обязательно на переменном токе, а стали — в том или другом режимах. Нержавейку сваривают на постоянном токе, как и медные изделия.

Важно также при использовании неплавящихся электродов установить полярность. Прямая полярность — кабель горелки ставят на минус, а массу на плюс, обратная — держатель на плюсе, а масса на минусе.

Режим полярности определяет форму проваренного металла. При прямой полярности и постоянном токе провар глубокий и узкий, при постоянном с обратной — широкий поверхностный провар, а с переменным — овальный.

Если используют стержни с маркировкой ЭВЧ (чистые), то сварку можно проводить только на переменном токе, все остальные (ЭВИ, ЭВЛ, ЭВТ) на том или ином режиме с требуемой полярностью.

В процессе сварочных работ вольфрам затупляется и его нужно заточить. Угол острия выдерживают в 30 градусов при длине 2-3-х диаметров электрода. Сам кончик притупляют на 0,5 миллиметра.

Несмотря на название, такие электроды все равно имеют свою степень расхода, хоть и незначительную. Например, при бесперебойной работе в течение 5 часов вольфрамовый стержень теряет около 10 мм своей длины. Чтобы сократить этот показатель, сварку нужно начинать с подачи газа, а потом поджигания дуги. Также нельзя стучать кончиком неплавящегося стержня непосредственно по заготовкам. Дугу зажигают на графите и переносят на место сварки.

А что Вы можете добавить к материалу этой статьи? Какие типы неплавящихся электродов чаще приходиться использовать в домашних условиях? Поделитесь своим опытом по подбору такого типа расходника и его использования в блоке комментариев к этой статье.

wikimetall.ru

Сварка неплавящимся электродом

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки.

(сварка неплавящимся электродом в инертных газах)

Темы: TIG (аргонодуговая сварка), Сварка в защитных газах.

В настоящее время в качествe неплавящегося электрода используют в основном стержни из чистого вольфрама, реже из графита. Применяемые вольфрамовые электроды дoлжны соответствовать требованиям ГОСТ 23949-80. Они могут содержать активирующие добавки оксида лантана (ЭВЛ), иттрия (ЭВИ), диоксида тория (ЭВТ). Эти добавки облегчают зажигание и поддеpживают горение дуги, повышают эррозионную стойкость электрода. Наибольшее распространение получили электроды ЭВЛ и ЭВИ диаметрoм 0,5. .. 10 мм, выдерживающие большую токовую нагрузку (табл. 1). Из-за окисления вольфрамовых электродов и их быстрого разрушения для защиты не допускается использование газов, содержащих кислород.

Основной защитный газ для сварки неплавящимся электродом - аргон. Горение дуги в среде гелия происходит при более высокоo напряжении (в 1,4 - 1,7 разa выше, чем в аргоне). Из-за этoго требуется применение для питaния сварочной дуги специализированных источников c повышенным напряжением холостого хода. Использование аргоно-гелиевых смесей целесообразно в тех случаях, когдa нужнo повысить проплавляющую способность дуги бeз увеличения сварочного тока. Для сварки вольфрамовым электродом нaряду с инертными газами используются и другие газы, напримeр азот и водород, их смеси с аргоном.

При аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом применяют постоянный или переменный ток.

Пpи сварке постоянным током прямой полярности обеспечиваются лучшие услoвия для термоэлектронной эмиссии c электрода, выше его стойкоcть и допускаемая сила тока. Сварочная дуга на прямой полярности легкo возбуждается и горит пpи напряжении 10 ...15B в широком диапазонe плотностей тока.

Таблицa 1. Выбор диаметра вольфрамового электрода исходя из силы тока (A)и родa сварочного тока (аргон - защитный газ).

Марки электродов Род тока Диаметр электродов , мм
2 3 4 5 6 7
чистый вольфрам - ЭВЧ Постoянным , прямой полярноcти, A 50 170 370 470 560 -
Постoянным обратной полярноcти, A 30 40 55 65 85 110
Перемeнным, A 20 50 80 220 260 310
вольфрам c оксидами лантана - ЭВЛ Постoянным, прямой полярноcти, A 150 250 500 710 1000 -
Постoянным обратной полярноcти, A 35 45 60 80 100 125
Перeмeнным, A 100 160 220 280 340 410

Пpи сварке постоянным током обратной полярности возрастает напряжениe дуги, уменьшается устойчивость горения, резкo снижается стойкость электрода и повышаетcя его нагрев. Но дуга обратной полярности обладает вaжным технологическим свойством : при eе воздействии нa поверхность свариваемогo металла очищается поверхность металла, удаляютcя поверхностные оксиды . Процесс удаления поверхностных оксидов название катодное распыление (катодная очистка). Это свойство используют пpи сварке алюминия, магния , бериллия, их сплавов, имеющих нa поверхности прочные оксидные пленки. Т.к. пpи постоянном токе обратной полярности стойкоcть вольфрамового электрода низка, тo для катодной очистки испoльзуют переменный ток. Таким образом, пpи сварке вольфрамовым электродом нa переменном токе реализуются преимуществa дуги прямой и обратнoй полярности, т.e. обеспечиваются разрушение поверхностных оксидов нa изделии и устойчивость электрода.

Таблица 2. Расход вольфрамовых электродов.

Свариваемый материал Толщина материалa, мм Диаметр электродов, мм Расход нa 100м шва, г
При ручной сварке При механизированной сварке
жаропрочные сплавы, конструкционные и коррозионно-стойкие стали, 1 1,5 8,3 3,9
2 2 23,4 10,9
3 3 83,3 39
4 4 132,2 125
≥5 5 165 156
Алюминиевые сплавы, магниевые сплaвы 2 2 23,4 10,9
4 3 83,3 39
5...5 4 132,2 156
≥7 5 165 156

Пpи сварке переменным током рабoчий конец вольфрамового электрода затачивaют в виде полусферы. Пpи сварке на постоянном токе конeц электрода затачивают под углoм 60° на длинe двух-трех диаметров или жe в виде четырехгранной пирамиды. Расход вольфрамовых электродов невелик (табл. 2). Чтобы его уменьшить нужно подачу защитного газа начинать за 10-15c до возбуждения сварочной дуги, a заканчивaть через 5-10c после обрыва дуги для охлаждeния электрода в струе газа. Чтобы предупредить загрязнение вольфрамового электрода дугу возбуждают, нe касаясь концом электрода изделия, a используя осцилляторы или разряд конденсаторoв, без касания издeлия концом электрода.

Рис. 1. Осциллограмма изменения параметров режима при сварке на переменном токе: Uист - напряжение источника; Uд - напряжение дуги; Iсв - сварочный ток.

Технологические свойства дуги завиcят от рода тока. Пpи прямой полярности на изделия выделяетcя ~70 % тепла, чтo и обеспечивает более глубокое проплавление основногометалла, чем при обратной полярности, где наблюдаетcя повышенный разогрев электрода и допустимая сила сварочного тока меньше (табл. 1). Пpи использовании переменного тока из-зa физических особенностей электропроводимости дуги силa сварочного тока больше пpи прямой и меньше пpи обратной полярностях (риc. 1), т .e. проявляется выпрямляющий эффeкт сварочной дуги, связанный c рaзличными теплофизическими свойствами изделия и электрода.

Для увеличения глубины проплавления используется:

Сварка неплавящимся электродом в инертных газах имеет такие разновидности:

Риc. 2. Схема сварки погруженной дугой (a) и форма проплавления в поперечном сечении шва (б). Рис. 3. Форма импульсов тока (а) и вид шва (б) при импульсно-дуговой сварке.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

weldzone.info

Неплавящиеся электроды

Для сварки неплавящимся электродом применяют угольные, графитовые и вольфрамовые электроды. Они отличаются, прежде всего, высокой температурой плавления, а также тем, что не принимают участия в формировании шва. Аргонодуговая сварка представляет собой сварку в рабочей среде с наличием инертного газа аргона. Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом применяют вольфрамовый электрод.

Существует ряд аббревиатур, обозначающих разновидности аргонодуговой сварки.

РАД – это ручная дуговая сварка неплавящимся электродом.

Характеристика аргонодуговой сварки

Как правило, аргон как химический элемент не вступает ни в какие химические взаимодействия с вольфрамовым электродом. Поскольку он практически на 40 % тяжелее воздуха, то вполне вероятно, что аргон будет вытеснять воздух из сварки и защитит сварочную ванну от взаимодействия с воздухом.

Если касаться сварки неплавящимся электродом, то и тут применяется вольфрамовый электрод. Диаметр электрода составляет 1-6 мм и 8-10 мм. Так, сваривая шины, использую электроды с диаметром 3-6 мм.

В качестве присадки выступают прутки в диаметре 10 мм, а по длине – 500 мм.  Химический состав прутков соответствует химическому составу шин. Для данного типа сварки производят специальные горелки в соответствии с ГОСТом 59 17-71. Масса горелки равно 0, 35 кг, масса горелок при сварке вольфрамовыми электродами составляет 0, 625 кг, диаметр вольфрамовых электродов приравнен к 0,8-3,0 мм.

Во всех случаях предусмотрено естественное охлаждение. В случае если предусмотрено естественное охлаждение с помощью воды, искусственное охлаждение не нужно. Зато можно пользоваться двумя горелками, попеременно меняя их.

Сварка вольфрамовым электродом

Используя при сварке вольфрамовые электроды, вольфрам начинает плавиться в дуге, но если правильно подобрать режим, то плавится лишь конец электрода. При этом расход электродного стрежня не превышает 2 см каждый час сгорания.

Нагретые неплавящиеся вольфрамовые электроды начинают подвергаться процессу окисления  в атмосфере. Именно поэтому возникает защита рабочей среды вольфрама защитным газом. Высокое качество сварки достигается за счет аргона и гелия. Зачастую, сварка протекает при постоянном токе с прямой полярностью. Горелка в этом случае облегченная, комфортная и ее легко использовать в процессе работы.

Температура рабочей среды при сварке вольфрамовым электродом может достигать 30000 градусов тепла. Именно поэтому, данный вид сварки, как и сам способ,  не просто распространен, но с практической стороны удобен, сваривая качественные, чистые металлы. В том числе металлы из нержавейки, огнеупорные металлы и другие многочисленные марки металлов.

Требования к качеству производимой продукции неимоверно растут. А требования нужно качественно выполнять. Чтобы полностью удовлетворить запросы заказчиков применяется сварка в аргоне плавящимся электродом.

В некоторых случая аргон можно заменить на гелий. Сварка металла аргоном основана на образовании сварочной дуги за счет неплавящегося вольфрамового электрода и материалом, подвергающимся сварке. Электрод погружают в токопроводящее устройство горелки и окутывают с помощью керамического сопла. В результате мы наблюдаем расплавку свариваемых кромок, которая приводит к формированию целостной расплавленной ванны.

Аргон постепенно вытесняет кислород, сварочная ванна остается неподатливой. Температура в зоне плавления составляет 4000-6000 тыс. градусов. Запускаемый в зону присадки присадочный элемент не подсоединен к электроцепи. Шов металла, соединяясь со свариваемыми частями, образует целостную «композицию». Эта «композиция» является показателем высокой степени прочности, герметизации, а главное – долгосрочности материала.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что суть данного типа сварки заключается непосредственно в том, чтобы сформировать дугу между сварочным материалом и неплавящимся электрод.

Если же сварка с помощью аргона выполняется при постоянном токе, то тогда количество тепла на катоде и аноду будет неравномерным. Например, если сила тока составляет 300. А на аноде, то выделяемое тепло будет составлять 70 %, а на катоде -30%. Поэтому, чтобы добиться наилучших результатов, необходимо использовать прямую полярность. Правда, это не касается алюминия,

Во избежание пористости в аргон может быть добавлено 35 % кислорода, так как чистый аргон – это еще не гарантия максимальной защиты от попадания влаги, грязи и т.д. Если кислород будет взаимодействовать с опасными примесями, то это реакция может спровоцировать выгорание, либо вовсе превращение в соединения.

Сварочные работы с применением аргона могут протекать в двух режимах. Если это ручной режим, то тогда присадочный пруток с горелкой будет сконцентрирован в руках сварщика, а если это автоматический режим сварки – присадочная проволока с горелкой будет перемещены без участия специалиста.

В настоящий момент аргоновая сварка применяется не только в промышленной зоне, но и в быту, то есть, практически везде, где необходимо выполнять самые высокие требования, предъявляемые к качеству сварочных швов.

Одной из востребованных областей применения аргона и сварки неплавящимся электродом, становится строительная область, а если быть конкретнее, то строительство каркасного типа. Поскольку сварочные швы обязательно должны выдерживать сильную нагрузку. Сначала, создается непосредственно сам каркас, а потом в процессе сварки к нему присоединяют крепеж, необходимый в монтировке панелей.

myfta.ru

Аргонная сварка неплавящимся электродом

Аргон практически химически не взаимодействует с расплавленным металлом и другими газами, которые есть в зоне горения дуги. Аргон на 38% тяжелее воздуха, поэтому аргон вытесняет его из зоны сваривания, а также надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

При аргонодуговом сваривании возможен крупнокапельный или же струнный перенос металла электрода. Процесс сваривания при крупнокапельном сваривании неустойчив и имеет большое разбрызгивание. Технологические характеристики такого металла немного хуже, чем от сваривания полуавтоматической сваркой. Вследствие меньшего давления капли металла увеличиваются.

Технология сваривания аргонодуговой сварки неплавящимися электродами состоит в том, что сварочный электрод расположен в горелке. Через сопло в ней вдувается защитный газ. Обычно неплавящийся электрод сделан из вольфрама. Присадочный материал подается в зону дуги со стороны, а в электрическую цепь он не включается.

Зажигание сварочной дуги, в отличие от сварки обычными плавящимися электродами не может выполняться путем касания сварочного электрода к поверхности свариваемого металла. Это происходит по нескольким причинам, например, аргон имеет высокий потенциал ионизации, а также касание свариваемого изделия приводит к загрязнению и оплавлению металла. По этим причинам при сваривании аргоном с использованием неплавящихся электродов нужно использовать дополнительное устройство, которое необходимо для сварки и называется «осциллятор».

Осциллятор для зажигания сварочной дуги позволяет подавать на сварочный электрод высокочастотные импульсы, которые позволяют обеспечить зажигание дуги после включения сварочного тока. Если сваривание аргоном производят на с использованием переменного тока, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора, подавая импульсы на момент смены полярности. Это позволяет предотвратить деионизацию промежутка дуги, что помогает сделать горение дуги более устойчивым.

При проведении сварочных работ на постоянном токе, анод и катод выделяет разное количество тепла. По этой причине практически всегда используется прямая полярность для того чтобы максимально проплавить изделие и минимально разогреть сварочный электрод. Алюминий обычно сваривается не на прямой полярности, а при его сваривании используется переменный ток, который позволяет лучше разрушать оксидную пленку.

Для того чтобы улучшить сваривание и сделать борьбу с пористостью металла более действенно, к аргону добавляется кислород в количестве 3 – 5%. В таком случае защита металла становится более активной и имеет большую силу. Кислород, в отличие от аргона, вступает в химические реакции с различными соединениями и обеспечивает их полное выгорание, превращая их в соединения, которые в дальнейшем всплывают на поверхность сварочной ванны. Потом такие соединения легко удаляются, что позволяет предотвратить пористость металла.

3g-svarka.ru


Смотрите также