Правила сварки вольфрама: как проводить ее правильно

Технический прогресс привел к необходимости проведения сварочных работ с применением новых электродов, которые до этого не использовались и имеют уникальные свойства. В отечественной промышленности не обходится без химических активных и тугоплавких металлов. Речь идет о молибдене, вольфраме и цирконии. Начали разрабатываться революционные методики сварки, в основание которых были положены новейшие научные исследования. Сварка вольфрама проводится с использованием специальных электродов.

Вольфрам и его сплавы

Вольфрам принято считать самым тугоплавким металлом, так как плавится он при температуре 2019 градуса Цельсия. На его основе изготавливают сплавы.

К примеру, добавление кобальта и хрома придает повышенную твердость, стойкость и износоустойчивость.

Серебро и медь — для высокой тепло- и электропроводности, стойкости к механическим повреждениям. Их применяют при изготовлении электродов для завершения точечных сварок. Сварка вольфрамовым электродом дает возможность выполнять поставленные задачи, экономя расходные материалы.

Главный минус — хрупкость при снижении температуры до 20 градусов, потому механические обработки должны проводиться при значениях, превышающих предел хрупкости, — 300−500 градусов.

Вольфрамовые электроды

Давая ответ на вопрос, вольфрамовые электроды, для чего нужны — следует знать, какими они бывают:

  1. Переменные. Их посредством проводится сваривание с использованием переменного напряжения. Есть чистые и циркониевые, посредством данных изделий обрабатывают алюминий, магний и сплавы из них. Первый с зеленым оттенком, а второй — с белым.
  2. Универсальные. Процесс сварки возможен с использованием двух разных видов напряжения (переменное и постоянное). К данному типу принадлежат цериевые и лантарированные. У первых серый цвет, у вторых — синий и золотистый.

Особенности работы с металлом

Следует знать, что сварка может проводится в ручном, автоматическом либо полуавтоматическом режиме. Работу делают и не применяя присадку, пользуясь только расплавленным металлом с кончиков элементов для сварных швов, что значительно сокращает рабочие затраты. Необходимо учитывать ряд моментов:

  • пайка вольфрама возможна даже в тех случаях, если толщина элементов менее 0,1 мм;
  • во время работы воздушные массы должны устраняться с действующей зоны, расход газа зависит от показателя толщины изделия, скорости пайки, типа соединений;
  • дуга может поджигаться, не касаясь металла, в таком случае понадобится осциллятор;
  • нужно тщательно следить за выбором полярности тока, что позволит уменьшать трату электродов за счет сокращения нагревания металла;
  • аргон создает защитный шар, предотвращая окисление и уменьшая использование материалов.

Существует ряд требований относительно работы. Их следует обязательно придерживаться для сохранения высокого качества изделий, в частности:

  • следить за точным соблюдением размеров для получения швов высочайшего качества;
  • пользоваться определенными приспособлениями, упрощающими сборку;
  • обезжирить кончики электродов и обрабатываемые поверхности;
  • правильно подбирать силу тока для экономии электродов и сохранения формы их заточек;
  • не забывать вытеснять воздух из зоны работ;
  • если используются инертные защитные газы, нужно постоянно следить, чтобы газовое облако закрывало не только сварную ванну, но и электрод с кончиком разогретой проволоки;
  • при ускорении сваривания должна возрасти и скорость подачи инертных газов.

Ручная методика имеет ряд особенностей. Работы выполняются справа налево. Если сваривают самые тонкие компоненты, то горелку нужно держать под углом 60 градусов, если более толстые — 90 градусов. При выборе методики установки присадки учитывают толщину изделий.

У автоматического и полуавтоматического режимов также имеются особенности. Так, направление работы должно помогать перемещению присадочного прутка в передней части дуги. Электроды размещают в перпендикулярном положении к сварочным поверхностям, а присадка и проволока — под углом 90 градусов.

Сварка вольфрамовыми электродами

Трансформаторы выступают главными источниками питания, когда используется переменный ток, генераторы и выпрямители — если постоянный. У всех источников должна быть крутопадающая характеристика, которая поддержит постоянную величину напряжения, если нарушена длина дуги из-за перепадов.

Относительно того, что варят вольфрамовыми электродами. Такой тип сваривания используют при работе с молибденом, никелем, титаном и высоколегированными сталями. Источник высокой температуры — ток.

Компоненты — специальный электрод и газ аргон, то есть процесс происходит уже в защищенной среде, что приводит к улучшению характеристик сварочных швов, упрощая саму работу и делая ее более эффективной.

На протяжении последних лет массовое применение в различном качестве находят тугоплавкие металлы, к категории которых относится и вольфрам. Сварка вольфрама имеет свои особенности, которые обусловлены высокой температурой плавления – порядка 2019 градусов.

Особенности сварки

Особенности процесса обусловливаются повышенными температурами плавления вольфрама. Специалисты напоминают, что качество сварки вольфрама во многом зависит от чистоты самого металла. Она должна быть максимально высокой. Для самой процедуры необходимо подготовить источники, дающие достаточную концентрацию при нагреве.

Ещё один важный нюанс состоит в том, что при обычном температурном режиме соединения с вольфрамом, полученные путём сварки, проявляют склонность к растрескиванию, выраженную хрупкость. Поэтому до начала сварочных работ с участием этого металла нужно заблаговременно подогревать основное сырье. Требуется температура от +500 градусов и выше.

Если сваривать отдельные элементы, не допуская их жёсткого скрепления между собой, можно не допустить последующего формирования на поверхности металла трещин.

Изредка специалисты делают упреждающий ход, повышая пластичность сварной области. Для этого уже по окончании термообработки деталь сначала нагревается до 2019 градусов, а по прошествии часа подвергается охлаждению с применением специализированных печей.

Чтобы гарантировать чистоту рабочих элементов, их обрабатывают с применением электрополировки либо травят горячей массой, состоящей из четырёх кислот – хромовой, серной, плавиковой и азотной.

Необходимые условия

Важные аспекты получения качественных швов по итогам выполнения сварки, особенно актуальные для тонколистовых конструкций, таковы:

  • сборка кромочной части при использовании вольфрамовых электродов;
  • соблюдение точных измерений;
  • применение по мере необходимости сборочно-сварочных инструментов.

Во время сварки вольфрама электроды должны быть чистыми. Это, в свою очередь, повысит качество готового шва. В противном случае будет формироваться другой сплав, характеризующийся пониженной температурой для плавления, что негативно отражается на качестве шва как такового.

Работа с вольфрамовыми электродами

Электроды, выполненные из вольфрама, нашли широкое практическое применение. Для возбуждения дуги применяется осциллятор. Причём раскалённый торец не должен соприкасаться с присадочной проволокой либо металлом.

Чтобы обеспечить сохранность заточки используемого электрода и не допустить его искусственного перерасхода, важно верно подбирать величину силы тока. Результат будет тем лучше, чем надёжнее из рабочей зоны будет выведен воздух.

Когда используется вольфрам для аргонной сварки в виде электродов или других способов работы, обычно обращаются к применению таких газов, которые характеризуются достаточной инертностью. Речь идёт об углекислом газе либо аргоне. Причём затраты такого газа определяются составом металла и его толщиной в совокупности с выбранной методикой для сварки.

Во время процесса вольфрамовой сварки важно следить, чтобы газовое облако покрывало полностью сварочную ванну, а также рабочий электрод. Если требуется выполнение сварочных работ на высокой скорости, придётся заранее нарастить скорость подачи инертных газов.

Технологические особенности сварки

При сварке вольфрама между собой либо с прочими металлами, когда состыковываются элементы с толщиной порядка 10 мм, направление движения сварочной дуги всегда влево. Конкретные случаи могут иметь свои особенности.

Так, при работе с тонкими металлами важно не превышать 60-градусного угла между горелкой и рабочей деталью. Когда необходимо соединить отдельные элементы со значительной толщиной посредством сварки вольфрама с другими металлами, угол устанавливается в 90 градусов.

Если идёт работа с вольфрамовыми электродами с тонким материалом, в том числе при использовании вольфрама для сварки алюминия, присадочную проволоку располагают по боковой стороне от дуги. При выполнении движений возвратно-поступательной направленности она будет постепенно сближаться со сварной зоной.

Когда идёт работа со значительной толщиной, проволока должна исполнять возвратно-поступательное движение.

Возможна работа с вольфрамовыми электродами с автоматической или полуавтоматической сваркой. В ходе такой работы строго выдерживается угол между электродом и прутком, подбирается направленность движений.

Способы сварки вольфрама

На практике сварка вольфрама может выполняться по различным методикам, каждый из них имеет собственные характерные особенности. Чаще всего обращаются:

  • к аргонодуговой сварке;
  • пайке вольфрама с последующей выдержкой при определённой температуре;
  • диффузионной сварке в условиях вакуума.

Особенности аргонодуговой сварки

Когда выполняется аргонодуговая сварка вольфрама с волфрамом или иными металлами, важно изначально учесть наличие склонности к растрескиванию. Поэтому изначально сырье подогревается приблизительно до 500 градусов. От жёсткой фиксации деталей вполне можно отказаться.

Далее для повышения пластичности готовых соединений, выполняется часовой отжиг в условиях вакуума, когда температура поднимается до 2019 градусов.

Не так давно специалисты разработали специализированную разновидность порошкового вольфрама. При его практическом применении не происходит формирования трещин на поверхности, что немаловажно.

В условиях наполненной аргоном камеры возможно проведение сварки различных пластин и листов толщиной не более 16 мм. Если идёт работа с материалом, толщина которого достигает 3,2 мм, важно придерживаться рекомендованной скорости выполнения сварки – не более 9 км/ч.

Особенности пайки вольфрама, за которой следует длительная выдержка материала при температурах пайки

Этот вариант имеет много общего и с аргонодуговой сваркой вольфрама. Результатом рабочего процесса в таком случае выступает явление взаимодиффузии, в результате которой образуется новое соединение, характеризующееся особенно высокими температурами для повторного расплавления.

Сварка диффузионная в условиях вакуума

Этот способ особенно актуален, когда ведётся работа с обширными рабочими поверхностями отдельных элементов. Эта методика подойдёт для сварки вольфрама с молибденом.

По этой технологии возможно соединение танталовой фольги. Особенность этого способа состоит в том, что предварительного нагрева исходного сырья заранее не требуется.

Вольфрам для аргонной сварки

Работа по технологии аргонной сварки ведётся с применением специальных вольфрамовых электродов. Они могут изготавливаться не только из очищенного металла, но и из вольфрама, подвергшегося лантанировке либо тарированию. Электроды последних двух типов обеспечивают не только стабильность, но и высокое качество сварочной дуги.

При сварке вольфрама конкретные марки электродов различаются на основании присутствия в них всевозможных добавок и примесей. Современные специалисты выделяют три наиболее часто используемые на практике категории.

При выполнении сварки вольфрама со сталью задача электродов состоит в том, чтобы выдержать максимальные токи, не допуская плавления. Это объясняется тем, что, если сам вольфрам расплавится, качество соединения существенно снизится.

Если сварка ведётся в условиях переменного тока, происходит резкая смена полярности, необходима подача сильного тока, который бы поддерживал окончание электрода в расплавленном виде.

Популярные марки электродов

На практике чаще всего применяются следующие вольфрамовые электроды:

  1. Из чистого вольфрама. Они имеют зелёное окрашивание, применяются при работе в условиях переменного тока. Актуальны для выполнения сварки с алюминием, магнием, бронзой.
  2. Из циркониевого вольфрама. Они имеют белое окрашивание. Лучше всего себя зарекомендовали в условиях переменного тока, при повышенном токе отличаются прекрасной зажигаемостью дуги. Лучше всего подходит для сварки никеля, бронзы, алюминия.
  3. Из лантанированного вольфрама. Они имеют золотистое либо синее окрашивание. Актуальны для выполнения сварочных работ в условиях переменного либо постоянного тока, содержат окисную добавку. Такие электроды подходят для напыления, сварки и резки.

Сварка с медью

На фоне развития современной технической отрасли периодически возникает необходимость в изготовлении конструктивных элементов, выполненных из различных материалов и их сочетаний. Изредка требуется сварка вольфрама с медью. Но работа с любым тугоплавким металлом сопряжена с рядом сложностей.

Для таких случаев обычно применяется диффузионная сварка. Она позволяет добиться соединения различных материалов, в том числе меди и вольфрама.

Достоинство указанной методики состоит в том, что она гарантирует соединение таких металлов, которые при прочих условиях сварить не представляется возможным.

Сварка с рением

Возможно применение самых разных элементов в качестве легирующих. Они необходимы для изменения свойств во время работы с различными тугоплавкими металлами. Лучше всего нормализует свариваемость указанных металлов рений. Он наилучшим образом нормализует механические свойства как при повышении, так и при понижении температуры в ходе работы с молибденом и вольфрамом. Для таких случаев характерна самая низкая свариваемость.

Когда речь идёт об оптимальных составах, сварка вольфрама с рением протекает нормально. Материал пластичен и нормально сваривается даже при низком температурном режиме.

Итоги

Для современной промышленности характерно активное и динамичное развитие. Это становится причиной более активного практического применения разнообразных сплавов на основе вольфрама и иных тугоплавких металлов. Но работа с ним – процесс сложный. В первую очередь, это обуславливается трудоёмкостью процесса, сложностью и, конечно, тугоплавкостью исходного сырья.

Труднее всего ведётся работа со сплавами на основе металлов, классифицирующихся как тугоплавкие, когда их сформировали посредством прессования.

Чтобы гарантировать наилучший результат, желательно приступать непосредственно к сварке вольфрама только по завершении предварительного этапа – нагрева рабочего участка металла до температуры в 500 градусов.