Dobór i przygotowanie elektrod wolframowych do GTAW

Wybór i przygotowanie elektrod wolframowych do GTAW ma zasadnicze znaczenie dla optymalizacji wyników oraz zapobiegania zanieczyszczeniom i przeróbkom. Obrazy Getty
Wolfram jest rzadkim metalem używanym do wytwarzania elektrod do spawania łukiem wolframowym (GTAW). Proces GTAW opiera się na twardości i odporności na wysoką temperaturę wolframu w celu przeniesienia prądu spawania do łuku. Temperatura topnienia wolframu jest najwyższa spośród wszystkich metali i wynosi 3410 stopni Celsjusza.
Te nie zużywające się elektrody są dostępne w różnych rozmiarach i długościach i składają się z czystego wolframu lub stopów wolframu i innych pierwiastków ziem rzadkich i tlenków. Wybór elektrody do spawania metodą GTAW zależy od rodzaju i grubości podłoża oraz od tego, czy do spawania używany jest prąd przemienny (AC) czy stały (DC). To, który z trzech wybranych preparatów końcowych: kulisty, spiczasty lub ścięty, ma również kluczowe znaczenie dla optymalizacji wyników oraz zapobiegania zanieczyszczeniom i przeróbkom.
Każda elektroda jest kodowana kolorami, aby wyeliminować niejasności dotyczące jej typu. Kolor pojawia się na końcówce elektrody.
Elektrody z czystego wolframu (klasyfikacja AWS EWP) zawierają 99,50% wolframu, który ma najwyższy wskaźnik zużycia ze wszystkich elektrod i jest na ogół tańszy niż elektrody ze stopu.
Elektrody te po podgrzaniu tworzą czystą kulistą końcówkę i zapewniają doskonałą stabilność łuku podczas spawania prądem przemiennym ze zrównoważonymi falami. Czysty wolfram zapewnia również dobrą stabilność łuku podczas spawania sinusoidalnego AC, zwłaszcza w przypadku aluminium i magnezu. Zwykle nie jest używany do spawania prądem stałym, ponieważ nie zapewnia silnego zajarzenia łuku związanego z elektrodami torowymi lub cerowymi. Nie zaleca się używania czystego wolframu na maszynach z falownikiem; aby uzyskać najlepsze wyniki, używaj ostrych elektrod cerowych lub lantanowych.
Elektrody toru wolframowe (klasyfikacja AWS EWTh-1 i EWTh-2) zawierają co najmniej 97,30% wolframu i 0,8% do 2,20% toru. Istnieją dwa typy: EWTh-1 i EWTh-2, zawierające odpowiednio 1% i 2%. Odpowiednio. Są to powszechnie stosowane elektrody, preferowane ze względu na ich długą żywotność i łatwość użytkowania. Tor poprawia jakość emisji elektronów przez elektrodę, poprawiając w ten sposób zajarzenie łuku i umożliwiając wyższą obciążalność prądową. Elektroda działa znacznie poniżej swojej temperatury topnienia, co znacznie zmniejsza zużycie i eliminuje dryf łuku, poprawiając w ten sposób stabilność. W porównaniu z innymi elektrodami, elektrody torowe osadzają się mniej wolframu w stopionym jeziorku, dzięki czemu powodują mniejsze zanieczyszczenie spawów.
Elektrody te są używane głównie do spawania elektrodą ujemną prądem stałym (DCEN) stali węglowej, stali nierdzewnej, niklu i tytanu, a także do specjalnego spawania prądem przemiennym (np. cienkiego aluminium).
Podczas procesu produkcyjnego tor jest równomiernie rozprowadzany w elektrodzie, co pomaga zachować ostre krawędzie wolframu po szlifowaniu – jest to idealny kształt elektrody do spawania cienkiej stali. Uwaga: Tor jest radioaktywny, dlatego podczas używania należy zawsze przestrzegać ostrzeżeń, instrukcji i karty charakterystyki (MSDS) producenta.
Elektroda cerowo-wolframowa (EWCe-2) według klasyfikacji AWS zawiera co najmniej 97,30% wolframu i 1,80% do 2,20% ceru i nazywana jest 2% cerem. Elektrody te najlepiej sprawdzają się w spawaniu DC przy niskich ustawieniach prądu, ale mogą być umiejętnie stosowane w procesach AC. Dzięki doskonałemu zajarzeniu łuku przy niskim natężeniu, cer wolfram jest popularny w zastosowaniach takich jak produkcja rur szynowych, obróbka blach oraz prace z małymi i precyzyjnymi częściami. Podobnie jak tor, najlepiej nadaje się do spawania stali węglowej, stali nierdzewnej, stopów niklu i tytanu. W niektórych przypadkach może zastąpić elektrody 2% toru. Właściwości elektryczne ceru wolframu i toru są nieco inne, ale większość spawaczy nie potrafi ich odróżnić.
Stosowanie elektrody cerowej o wyższym natężeniu nie jest zalecane, ponieważ większe natężenie spowoduje szybką migrację tlenku do ciepła końcówki, usunięcie zawartości tlenku i utratę zalet procesu.
Do spawania inwertorowego AC i DC należy używać zaostrzonych i/lub ściętych końcówek (do typów czystego wolframu, ceru, lantanu i toru).
Elektrody lantanowo-wolframowe (klasyfikacje AWS EWLa-1, EWLa-1.5 i EWLa-2) zawierają co najmniej 97,30% wolframu i 0,8% do 2,20% lantanu lub lantanu i są nazywane EWLa-1, EWLa-1.5 i EWLa-2 Dział Lantanu elementów. Elektrody te mają doskonałą zdolność zajarzania łuku, niski wskaźnik wypalania, dobrą stabilność łuku i doskonałą charakterystykę ponownego zapłonu – wiele z tych samych zalet, co elektrody cerowe. Elektrody lantanowe mają również właściwości przewodzące 2% toru wolframu. W niektórych przypadkach lantan-wolfram może zastąpić tor-wolfram bez większych zmian w procedurze spawania.
Jeśli chcesz zoptymalizować zdolność spawania, elektroda lantanowo-wolframowa jest idealnym wyborem. Nadają się do zasilania AC lub DCEN z końcówką lub mogą być używane z zasilaczem sinusoidalnym AC. Lantan i wolfram mogą bardzo dobrze zachować ostry wierzchołek, co jest zaletą przy spawaniu stali i stali nierdzewnej prądem stałym lub zmiennym przy użyciu zasilacza o fali prostokątnej.
W przeciwieństwie do toru wolframowego, elektrody te nadają się do spawania prądem przemiennym i, podobnie jak elektrody cerowe, umożliwiają zajarzenie i utrzymanie łuku przy niższym napięciu. W porównaniu z czystym wolframem, dla danego rozmiaru elektrody, dodatek tlenku lantanu zwiększa maksymalną obciążalność prądową o około 50%.
Elektroda cyrkonowo-wolframowa (EWZr-1) według klasyfikacji AWS zawiera co najmniej 99,10% wolframu i 0,15% do 0,40% cyrkonu. Elektroda cyrkonowo-wolframowa może generować niezwykle stabilny łuk i zapobiegać rozpryskom wolframu. Jest idealnym wyborem do spawania prądem przemiennym, ponieważ zachowuje kulistą końcówkę i ma wysoką odporność na zanieczyszczenia. Jego obciążalność prądowa jest równa lub większa niż toru wolframu. W żadnych okolicznościach nie zaleca się używania cyrkonu do spawania prądem stałym.
Elektroda wolframowa ziem rzadkich (klasyfikacja AWS EWG) zawiera nieokreślone dodatki tlenków ziem rzadkich lub mieszaną kombinację różnych tlenków, ale producent musi wskazać każdy dodatek i jego zawartość procentową na opakowaniu. W zależności od dodatku, pożądane wyniki mogą obejmować generowanie stabilnego łuku podczas procesów AC i DC, dłuższą żywotność niż tor wolframowy, możliwość użycia elektrod o mniejszej średnicy w tej samej pracy oraz użycie elektrod o podobnej wielkości Większy prąd, i mniej odprysków wolframu.
Po wybraniu typu elektrody kolejnym krokiem jest wybór przygotowania końcowego. Trzy opcje to kulisty, spiczasty i ścięty.
Sferyczna końcówka jest zwykle używana do czystych elektrod wolframowych i cyrkonowych i jest zalecana do procesów AC na falach sinusoidalnych i tradycyjnych maszynach GTAW z falą prostokątną. Aby prawidłowo terraformować koniec wolframu, wystarczy zastosować prąd przemienny zalecany dla danej średnicy elektrody (patrz rysunek 1), a na końcu elektrody utworzy się kulka.
Średnica kulistego końca nie powinna przekraczać 1,5-krotności średnicy elektrody (na przykład elektroda 1/8 cala powinna tworzyć koniec o średnicy 3/16 cala). Większa kula na końcu elektrody zmniejsza stabilność łuku. Może również odpaść i zanieczyścić spaw.
Końcówki i/lub końcówki ścięte (dla czystego wolframu, ceru, lantanu i toru) są używane w procesach spawania inwertorowego AC i DC.
Aby prawidłowo zmielić wolfram, użyj ściernicy specjalnie zaprojektowanej do szlifowania wolframu (aby zapobiec zanieczyszczeniu) oraz ściernicy wykonanej z boraksu lub diamentu (aby wytrzymać twardość wolframu). Uwaga: Jeśli szlifujesz tor wolframowy, upewnij się, że kontrolujesz i zbierasz kurz; stacja mielenia posiada odpowiedni system wentylacji; i postępuj zgodnie z ostrzeżeniami, instrukcjami i MSDS producenta.
Zeszlifuj wolfram bezpośrednio na tarczy pod kątem 90 stopni (patrz rysunek 2), aby upewnić się, że ślady szlifowania rozciągają się wzdłuż długości elektrody. Może to zmniejszyć występowanie wypukłości na wolframie, które mogą powodować dryf łuku lub wtapiać się w jeziorko spawalnicze, powodując zanieczyszczenie.
Ogólnie rzecz biorąc, chcesz szlifować stożek na wolframie nie więcej niż 2,5-krotność średnicy elektrody (na przykład w przypadku elektrody 1/8 cala powierzchnia szlifowana ma długość od 1/4 do 5/16 cala). Szlifowanie wolframu w stożek może uprościć przejście do zajarzenia łuku i wytworzyć bardziej skoncentrowany łuk, aby uzyskać lepszą wydajność spawania.
Podczas spawania cienkich materiałów (0,005 do 0,040 cala) przy niskim prądzie najlepiej jest szlifować wolfram do punktu. Końcówka umożliwia przesyłanie prądu spawania w skupionym łuku i pomaga zapobiegać deformacji cienkich metali, takich jak aluminium. Nie zaleca się używania spiczastego wolframu do zastosowań z wyższym natężeniem prądu, ponieważ wyższy prąd zdmuchnie końcówkę wolframu i spowoduje zanieczyszczenie jeziorka spawalniczego.
W przypadku zastosowań o wyższym natężeniu najlepiej zeszlifować ściętą końcówkę. Aby uzyskać ten kształt, wolfram jest najpierw szlifowany do stożka opisanego powyżej, a następnie szlifowany do 0,010 do 0,030 cala. Płaski grunt na końcu wolframu. To płaskie podłoże zapobiega przechodzeniu wolframu przez łuk. Zapobiega również tworzeniu się kulek.
WELDER, wcześniej znany jako Practical Welding Today, przedstawia prawdziwych ludzi, którzy tworzą produkty, których używamy i pracujemy na co dzień. Magazyn ten służy społeczności spawalniczej w Ameryce Północnej od ponad 20 lat.


Czas publikacji: 23 sierpnia-2021