Характеристики и эксплуатация неплавящихся электродов

Неплавящиеся электроды Электроды для сварки

Неплавящиеся электроды используют при ручной или автоматической сварке стали и цветных сплавов в среде защитного газа. Для формирования шва применяют присадочную проволоку, которая плавится под воздействием дугового разряда. Использование защитной атмосферы снижает риск образования вредных примесей, негативно влияющих на качество сварки.

Электроды
Неплавящиеся электроды широко используются для дуговой электросварки в среде защитного газа.

Когда были созданы неплавящиеся электроды

Идея применения неплавящихся угольных электродов для сварки металлов была впервые выдвинута российским изобретателем Н. Н. Бенардосом в 1882 г. Поскольку работы велись без подачи инертного газа в зону расплава (несмотря на появление первых патентов в 1890 г.), то качество соединения, насыщенного частицами углерода, было низким. По этой причине в начале XX столетия распространение получили плавящиеся электроды с покрытием, которое защищало сварной шов.

В 1920 г. появляются первые установки, позволяющие вести работы неплавящимся инструментом в среде защитного газа (технология ТИГ).
Позднее стали выпускаться электроды из сплавов на основе вольфрама, позволившие повысить силу тока и стабилизировать горение дуги. Для защиты шва от влияния атмосферного воздуха применяли инертные газы (например, аргон или гелий либо смеси указанных материалов).

Характеристики неплавящихся электродов

Вольфрамовые электроды имеют диаметр от 2 до 6 мм и наконечники, оформленные под удлиненный конус с притупленной вершиной (для постоянного тока) или под сферу (для переменного питания). Инструмент затачивают вручную или на станках с направляющей для установки стержня. Электроды рассчитаны на использование при прямой (отрицательный полюс подключен к свариваемым деталям) или обратной полярности, могут эксплуатироваться на переменном токе (в этом случае понятие полярности отсутствует).

Характеристики
Электроды рассчитаны на использование переменного тока.

Отличия от плавящихся электродов

При сварке плавящимся электродом стык заливается расплавами материала от стенок сопрягаемых деталей и металлического стержня. Защита рабочей зоны осуществляется газами, образующимися в результате горения флюса, нанесенного на поверхность электрода.

В процессе сварки длина инструмента уменьшается, что заставляет сварщика периодически менять оснастку.

Сфера применения

Технология используется:

  • для неразрывного соединения тонких листов материала;
  • стыковки крупногабаритных элементов из углеродистых, легированных сталей или цветных металлов;
  • сварки стальных заготовок с деталями из цветных сплавов;
Сфера применения
Неплавящиеся электроды используются для сварки стальных заготовок.

Неплавящиеся электроды используют для сварки металлических емкостей для авиационной, космической, пищевой или нефтеперерабатывающей промышленности. Технология позволяет сваривать конструкции из титана, никеля, бронзы с повышенным содержанием кремния.

Допускается применение методики при нанесении покрытия из одного материала на поверхность другого.

Разновидности расходников

Для выполнения работ используют электроды с высокой температурой плавления, превышающей порог перехода в жидкую фазу свариваемых заготовок и температуру дугового разряда. Помимо графитовых или угольных стержней применяют инструменты из чистого вольфрама или сплавов на его основе. Материал электрода подбирают в зависимости от толщины и химического состава свариваемых деталей.

Графитовые

Данный вид устойчив к воздействию высоких температур и имеет повышенную долговечность по сравнению с угольными стержнями. Применяется для промышленной сварки медных сердечников кабелей или деталей, изготовленных из сплавов на основе меди или алюминия. Электроды могут использоваться для соединения конструкций из сталей с пониженным содержанием углерода (шов не отличается высокой механической прочностью) или для заделки дефектов на чугунных отливках.

Графитовые
Графитовые электроды для сварки являются неплавкими.

Угольные

Применяются при воздушно-дуговой разделке стальных листов или для устранения дефектов на поверхностях толстостенных заготовок (как с подачей присадочного материала, так и без проволоки). Сила тока в цепи до 600 А (достаточно для нагрева до температуры плавления конструкционных и низколегированных сталей). Предназначены для промышленного использования, в бытовых сварочных аппаратах не встречаются.

Угольные электроды
Угольные электроды предназначены для промышленного использования.

Вольфрамовые

Изделия предназначены для бытового или промышленного использования, позволяют соединять детали из различных металлов в среде инертного газа. Аргонодуговая сварка ведется электродами с сердечником диаметром 1-4 мм, покрытым защитным напылением. Поскольку температура плавления вольфрама выше температуры дуги, то инструмент не изнашивается и позволяет сваривать листы легированной стали. Для изменения рабочих характеристик в состав металла инструмента вводятся присадки (например, торий, иттрий или оксид лантана).

В соответствии с ГОСТ 23949-80, выпускаются следующие виды электродов:

  • ЭВЧ — из чистого металлического вольфрама без легирования;
  • ЭВЛ — с вводом 1,1-1,4% окиси лантана;
  • ЭВИ — с использованием 1,5-3,5% окиси иттрия;
  • ЭВТ — с содержанием 1,5-2,0% двуокиси тория (отличаются небольшой радиоактивностью и используются редко для сварки специальных конструкций).
Вольфрамовые
Вольфрамовые электроды предназначены для бытового использования.
Применимость переменного и постоянного тока зависит от марки электродов. Например, стержни серии ЭВЧ рассчитаны на подачу только переменного напряжения. Прочие изделия могут работать на любом токе и при прямой либо обратной полярности. Следует учитывать, что в процессе сварки происходит постепенное выгорание тугоплавкого сердечника (например, для вольфрамового стержня нормой считается сокращение длины на 10 мм на протяжении 5 часов непрерывной работы).

Плюсы и минусы эксплуатации

Преимущества технологии использования неплавящихся стержней:

  • повышенная устойчивость дугового разряда в среде защитного газа, не зависящая от полярности подключения;
  • при формировании шва доля основного металла (расплава из тела заготовок) варьируется в пределах от 0 до 100%;
  • предусмотрена возможность изменения химического состава в линии соединения (за счет введения присадочной проволоки разного типа);
  • применимость для сварки заготовок из стали любой категории либо цветных металлов или их сплавов;
  • возможность соединения деталей, выполненных из разнородных материалов (например, нержавеющей стали и алюминия);
  • допускается корректировка геометрии стыка путем изменения угла установки инструмента и скорости подачи;
  • уменьшенная зона температурного воздействия, сокращающая риски деформации и образования трещин;
  • шов не требует зачистки от флюса и окалины, а также шлифовки.
Плюсы эксплуатации
Неплавящиеся электроды применимы для сварки заготовок из стали.

К недостаткам дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG) относят:

  • повышенное энергопотребление (по сравнению с аппаратурой для работы с плавящимися электродами);
  • необходимость применения специальных установок для розжига дуги;
  • ускоренное охлаждение линии соединения, приводящее к образованию усадочных трещин;
  • проблему с подводом защитного газа в рабочую зону при сварке на улице в ветреную погоду;
  • необходимость предварительной разделки кромок;
  • затрудненную сварку под острыми углами к поверхности из-за конфигурации горелки;
  • наличие следа от розжига дуги вне зоны сварки, требующего последующей зачистки;
  • насыщение материала шва углеродом (касается технологий с использованием электродов из графита или угля).

Оборудование для сварки

Для ручной сварки вольфрамовым электродом используется аппарат с головкой, внутри которой расположен сменный сердечник. Поверх установлен колпак с трубопроводом для подачи инертного газа и питания к контактной трубке на электроде. Дуга горит в промежутке между наконечником тугоплавкого стержня и соединяемыми деталями, выделяющееся тепло расплавляет кромки и присадочный пруток. Оборудование предусматривает повышенные требования к квалификации сварщика, который должен поддерживать дугу и одновременно подавать проволоку для формирования прочного шва.

Оборудование для сварки
Для ручной сварки используется аппарат с головкой.

Бытовые аппараты для работы вольфрамовым электродом состоят из узлов:

  • корпуса, внутри которого находится источник постоянного или переменного тока (встречается оборудование с возможностью выбора типа питания);
  • ручной сменной горелки с держателем из диэлектрика (габариты цанги зависят от диаметра электрода и величины сварочного тока);
  • газового сопла из керамического композита, выдерживающего длительный нагрев до высокой температуры (возможно применение газовой линзы, формирующей ламинарный поток);
  • емкости для хранения газа и шлангов для подачи защитной атмосферы к горелке;
  • осциллятора, обеспечивающего розжиг дуги.

Оборудование может содержать дополнительные приборы, управляющие процессом сварки (например, включающие подачу газа до момента розжига дуги). Встречаются приборы с поддержкой импульсной сварки, позволяющие получать шов в виде последовательности наложенных друг на друга точек.

Сварщик вручную регулирует длительность импульса, добиваясь формирования равномерного соединения деталей.

Особенности технологии дуговой сварки неплавящимся электродом

Технологический процесс TIG предусматривает применение переменного или постоянного тока (TIG-AC и TIG-DC соответственно), при использовании постоянного напряжения отрицательный вывод подключается к детали или инструменту (прямая и обратная полярность). При обратной полярности используют электроды с увеличенным диаметром сердечника. Применение переменного тока негативно сказывается на стабильности дуги, технология рассчитана на соединение деталей из алюминиевых и магниевых сплавов.

От выбранной полярности зависит тепловой баланс процесса сварки. При прямом подключении до 85% мощности дуги уходит на нагрев и плавление материала заготовок и присадочной проволоки, при обратной коммутации параметр сокращается до 50%. Для повышения эффективности работы аппаратов с подачей переменного тока используют электронные стабилизаторы разряда.

Особенности технологии
Технология дуговой сварки рассчитана на соединение деталей из алюминиевых сплавов.

Длина дуги выдерживается в пределах 1,5-3,0 мм, напряжение в цепи питания составляет 20-35 В. Наконечник неплавящегося инструмента имеет вылет в пределах 3-5 мм, при выполнении угловых швов допускается увеличение параметра до 5-7 мм. В зависимости от толщины свариваемого материала используют левое или правое положение распылителя на горелке, обеспечивающего подачу инертного газа.

Особенности работы в газовой среде

Требования при выполнении сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов:

  1. Электродуговая сварка вольфрамовым стержнем производится с глубоким погружением наконечника в линию стыка между заготовками. Образующаяся короткая дуга позволяет получить прочное соединение и не оказывает негативного воздействия на исходные характеристики металла деталей.
  2. Механизированная сварка предусматривает перемещение электрода силовым приводом с заданной скоростью, наконечник должен располагаться по центральной линии будущего сварного шва (как по вертикали, так и по горизонтали). Отклонения в стороны приводят к падению прочности линии стыка, непроварам и ухудшению внешнего вида конструкции.
  3. Присадочная проволока и наконечник электрода располагаются внутри факела защитного газа, который предотвращает насыщение нагретого и расплавленного металла атмосферным кислородом и азотом. При нарушении подачи инертного газа линия стыка становится хрупкой из-за проникновения вглубь материала посторонних примесей.
  4. Присадочная проволока подается сбоку от сварочной ванны, что предотвращает вскипание материала и образование брызг. Если осуществляется ручная дуговая сварка в среде защитного газа, то пруток аккуратно подается под углом к поверхности соединяемых деталей.
  5. Включение и отключение подачи газа осуществляется за 10 секунд до начала розжига дуги и после окончания сварки. Пауза необходима для сокращения расхода материала электрода, равномерного охлаждения расплава и предотвращения образования на поверхности оксидной пленки.
  6. Соединяемые поверхности необходимо очистить от ржавчины и следов загрязнений металлической щеткой, обнаруженные масляные пятна удаляют органическим растворителем. Перед началом сварки нужно выставить режим работы аппарата (сварочный ток и скорость соединения зависят от толщины заготовок, вида и диаметра электрода).

Видео по теме

В представленных видео показаны технологии сварки неплавящимися электродами разных образцов.

Продемонстрирована процедура подготовки оборудования и заготовок, приведены примеры ошибок при выборе режимов сварки.

svarkaved.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector