Вибір вольфрамового електрода

Вольфрамові електроди, що застосовуються, повинні відповідати вимогам ГОСТ 23949-80 «Електроди вольфрамові зварювальні неплавлячі. Технічні умови".

Для зварювання в середовищі інертних газів застосовуються електроди діаметром 0,5-10 мм з чистого вольфраму (ЕВЧ), вольфраму з присадкою двоокису торію (ЕВТ), вольфраму з присадкою окису лантану (ЕВЛ), вольфраму з присадкою окису.

Розміри електродів та їх граничні відхилення повинні відповідати зазначеним у табл. 6.6.

Приклад умовного позначення електрода марки ЕВЛ діаметром 2,0 мм, довжиною 150 мм:

«Електрод вольфрамовий ЕВЛ-02-150-ГОСТ 23949-80».

Кожен електрод має бути маркований відповідно до табл. 6.7. Електроди діаметром 3,0 мм і більше допускається маркувати зняття фасок 1мм х 45° або рисок. Маркування має бути нанесене на одному з кінців електрода. Маркування може бути нанесене на торець у вигляді смуги або точки на поверхні біля торця на довжині 5-10 мм.

Різні марки електродів мають специфічні особливості, які необхідно враховувати при виборі для конкретних умов зварювання.

Ерозія вольфрамових електродів великою мірою залежить від роду та значення зварювального струму, марки електрода, ефективності його охолодження та умов газового захисту. Якщо охолодженням електрода при даному значенні зварювального струму підтримується температура, при якій термоемісія електронів є достатньою для забезпечення потрібної щільності струму, то ерозія в цьому випадку мінімальна. При переохолодженні електрода збільшуються частка іонного струму між електродом і плазмою стовпа, тепловий потік у тіло електрода, а разом з ним і ерозія. При аргонодуговому зварюванні на струмах до 500 А питомийвитрата вольфраму коливається залежно від технологічних умов не більше 1-10 -8 -8-10 -6 г/(А-с). Тому питання вибору оптимального теплового режиму вольфрамового електрода є дуже важливим.

Залежність між максимально допустимим зварювальним струмом Iсв в амперах і діаметром електрода de в міліметрах при зварюванні на постійному струмі прямої полярності виражається наступною емпіричною формулою:

У табл. 6.8 наведено значення зварювальних струмів для різних типів та діаметрів електродів при аргонодуговому зварюванні. Допустимі струми для інших марок електродів знаходяться в межах цього діапазону струмів.

Електроди із чистого вольфраму застосовуються для зварювання на змінному струмі алюмінію та його сплавів. Кінець вольфрамового електрода у разі оплавляється з утворенням півсфери на торці. При зварювальному струмі нижче за допустиме значення утворюються кулясті краплі, які переміщаються по торцю електрода і періодично зриваються в стовп дуги. Максимальне значення зварювального струму обмежується у зв'язку з утворенням надмірно великої краплі розплавленого вольфраму, що ускладнює процес зварювання. Електроди з чистого вольфраму можуть бути використані і при зварюванні на постійному струмі, проте струмове навантаження має бути знижене в порівнянні з торованим або лантанованими електродами.

До складу активізованих електродів введені добавки двоокису торію, або окису лантану, або окису ітрію 1-3,5%, Це посилює емісійні властивості електродів, покращує запалення дуги в діапазоні малих струмів, збільшує приблизно на 30-50% допустимий зварювальний струм. Торовані або лантановані електроди, як правило, застосовуються для зварювання на постійному струмі прямої полярності із заточуванням електрода на конус з висотою, що дорівнює 2-3діаметрів електрода. Гостро заточування електрода виключає блукання катодної плями поверхнею електрода.

Іттровані вольфрамові електроди забезпечують максимальне струмове навантаження порівняно з іншими типами вольфрамових електродів. Вони рекомендуються для зварювання як на змінному, так і постійному струмі.

При тривалій роботі вольфрамового електрода на його робочій поверхні біля торця утворюються нарости оксидів вольфраму, так звані коронки, які можуть призводити до довільного переміщення катодної плями і блукання дуги поверхнею зварювальної ванни. Імовірність утворення «коронки» зменшується при інтенсивному охолодженні електрода та покращенні газового захисту.

Заточення вольфрамових електродів повинно проводитися твердими дисками з дрібним зерном для уникнення утворення задирок і борозенок на торці електрода. Коло, на якому заточуються вольфрамові електроди, не повинно застосовуватися для інших матеріалів, щоб унеможливити попадання забруднень. Діаметр притуплення вольфрамового електрода (катода) і кут заточування впливають на здатність проплавляти дуги. При зменшенні діаметра притуплення підвищується концентрація теплового потоку, зростає тиск дуги та щільність струму. Глибина проплавлення збільшується монотонно при зменшенні діаметра притуплення електрода. Зміна кута заточування призводить до зміни форми та розмірів стовпа дуги. При кутах заточування 15-75 ° стовп має конічну форму, при великих кутах форма стовпа дуги наближається до циліндричної, а пляма нагрівання скорочується. На рис. 6.18 показано вплив кута заточування Θ та діаметра притуплення dп вольфрамового електрода на висоту зворотного валика h при зварюванні пластин з нержавіючої сталі товщиною 5,2 мм з повним проплавленням стику на вазі. Режим зварювання: зварювальний струм 210 А,швидкість зварювання 8,64 м/год, довжина дуги 1,0 мм, діаметр вольфраму лантанованого 4,0 мм. Найбільш інтенсивно, більш ніж удвічі, зростає висота зворотного валика зі збільшенням кута заточування від 20 до 45°, та був знижується.

При збільшенні діаметра притуплення від 0 до 15 мм висота зворотного валика знижується вдвічі, ширина проплавлення збільшується на 30-50%. При зварюванні вольфрамовим електродом, що має притуплення, ймовірність появи непровар через несоосности електрода і лінії стику знижується.

Насправді використовуються вольфрамові електроди із заточуванням під кутом 20—90°. При менших кутах знижується ресурс роботи електрода, а при кутах понад 90° можливе нестійке горіння дуги через блукання катодної плями по торцевій поверхні.