Сварочные электроды вольфрам

Когда говорят ?сварочные электроды вольфрам?, многие сразу представляют себе аргонодуговую сварку (TIG) и стандартные стержни с 2% тория. Но это лишь верхушка айсберга. Частая ошибка — считать, что главное в них это диаметр, а состав — дело второстепенное. На деле, выбор между WL-15, WL-20, WL-40 или чистым вольфрамом — это уже выбор между стабильностью дуги, стойкостью к загрязнению и даже долей ответственности за здоровье сварщика. Торированные когда-то были стандартом, но сейчас, особенно в Европе, всё чаще смотрят в сторону лантанированных или иттрированных. Почему? Попробую разложить по полочкам, исходя из того, с чем приходилось сталкиваться лично.

Состав и маркировка: что скрывается за буквами и цифрами

Возьмем, к примеру, WL-20. ?W? — это понятно, вольфрам. ?L? — лантан. А ?20? — это 2,0% легирующей добавки. Казалось бы, мелочь. Но именно эти проценты определяют, как электрод будет запускаться, насколько легко будет держать короткую дугу на тонком металле. Чистый вольфрам (WP) — штука капризная, требует высокой частоты для стабильного поджига, перегревается быстрее. Зато для сварки переменным током алюминия его до сих пор иногда используют, хоть и не так часто, как раньше.

Лантанированные (WL-15, WL-20) — это, на мой взгляд, универсальные солдаты. Токопроводящие свойства лучше, чем у чистого вольфрама, заточку держат неплохо, загрязнение ванны минимальное. Особенно WL-20 хорош для постоянного тока. А вот иттрированные (WY-20) — это уже для ответственных швов, где важна максимальная стойкость кончика к оплавлению. Но и цена другая. Видел, как на одном производстве пытались заменить иттрированные на более дешевые лантанированные для сварки толстостенных труб из нержавейки — в итоге кончик ?грибком? разрастался быстрее, присадку вводить становилось неудобно, шов терял в качестве. Вернулись к WY-20.

И тут важно понимать, откуда берется сам металл. Качество вольфрама-основы — это фундамент. Если в сырье есть посторонние примеси, никакие легирующие добавки не спасут от нестабильности дуги. Поэтому всегда интересуюсь происхождением материала. Например, знаю компанию ООО Шэньси Футайпу Металлические Материалы (https://www.ftpjs.ru). Они как раз специализируются на тугоплавких металлах, включая вольфрам, и делают упор на полный цикл: от НИОКР до продажи прутков, проволоки. Для производителя электродов такой поставщик — это уверенность в стабильности химического состава сырья, что напрямую влияет на конечный продукт.

Заточка и форма кончика: искусство, которое влияет на дугу

Много споров вокруг заточки. Одни говорят, что нужна только острая, игольчатая, другие — что слегка притупленная. Правда, как обычно, зависит от задачи. Для точных швов, сварки в ограниченном пространстве острая заточка — must have. Но если точить ?на глазок? и получить асимметричный конус, дуга будет блуждать, фокусировка тепла собьется. Проверено на практике: брал один и тот же электрод WL-15, сначала заточил криво на обычном наждаке — шов пошел ?в развал?. Переточил на специализированном станке с правильным углом — все встало на свои места.

Длина заточенной части — тоже параметр. Слишком длинный конус может быстрее перегреваться и отламываться. Особенно это критично при сварке на больших токах. Как-то пришлось варить толстый медный шинопровод. Взял электрод потолще, но заточил слишком остро и длинно. На полпути шва кончик просто оплавился шариком и начал ?капать? в ванну. Пришлось останавливаться, обрезать, перетачивать. Опытным путем вывел для себя правило: для высоких токов лучше более короткая и чуть притупленная заточка.

А еще есть практика формирования сферического кончика для сварки переменным током. Это отдельная история. Его не точат, а специально оплавляют на малом токе, чтобы получился аккуратный шарик. Главное — не пережечь, иначе структура электрода нарушится. Видел, как новички пытались сделать этот шарик, увеличивая ток, — в итоге электрод начинал сильно разбрызгивать частицы вольфрама в сварочную ванну. Брак гарантирован.

Ток и полярность: где какой электрод раскрывается

Здесь все упирается в физику процесса. Для постоянного тока прямой полярности (минус на электроде) — это царство легированных электродов: лантанированных, иттрированных, торированных. Они обеспечивают плотную, сфокусированную дугу. Обратная полярность (плюс на электроде) для вольфрама — редкость, так как он быстро перегревается.

Переменный ток — это чаще всего алюминий и магний. Тут традиционно считалось, что нужен чистый вольфрам или цирконированный. Чистый вольфрам формирует тот самый стабильный шарик на кончике. Но сейчас и лантанированные WL-20 неплохо показывают себя на переменке, особенно с современными инверторными аппаратами с продвинутым управлением балансом волны. Пробовал сравнивать: на одном и том же сплаве АМг6 WL-20 давал чуть более узкую зону проплавления по сравнению с чистым вольфрамом, что для тонкостенных конструкций плюс.

А вот с импульсной сваркой история отдельная. Импульс помогает контролировать нагрев, и здесь как раз важна стабильность эмиссии электронов с кончика электрода. Лантанированные и иттрированные здесь вне конкуренции. Они меньше подвержены оплавлению на пиковых значениях тока. Помню проект по сварке тонкостенных труб из нержавейки для пищевой промышленности. Использовали именно импульсный режим и WL-20. Результат — минимальная деформация, ровный, чистый шов без следов окисления. Попытка сэкономить и поставить более дешевый аналог сомнительного происхождения привела к тому, что дуга в импульсном режиме ?плясала?, шов получался рваным.

Практические ловушки и как их обходить

Самая частая проблема — загрязнение сварочной ванны вольфрамом. Случается, если случайно коснуться электродом присадочной проволоки или расплавленного металла. Кончик ?обрастает? шариком другого состава, дуга становится нестабильной, пористой. Раньше в таких случаях просто отламывали кончик и перетачивали. Но если электрод дорогой, например, иттрированный, жалко. Научился способу ?очистки? на холостом ходу: на максимально допустимом для данного диаметра токе в аргоне несколько секунд удерживать дугу — загрязнение иногда выгорает. Но это не панацея, лучше не допускать касаний.

Еще один момент — хранение и подготовка. Вольфрамовые электроды гигроскопичны? Нет, не особенно. Но пыль, масло с пальцев — это реальные враги. Достал электрод из упаковки, взялся за заточенную часть — всё, можно готовить новый. Жировые следы горят в дуге, дают ту же нестабильность. Поэтому теперь только чистыми руками или в перчатках, и хранить в отдельной сухой кассете, а не в общем ящике с инструментом.

Диаметр. Кажется, что для тонкого металла бери тоньше (1.6 мм), для толстого — толще (3.2 мм). Но есть нюанс с током. Слишком тонкий электрод на высоком токе перегреется и сгорит. Слишком толстый на низком может не дать стабильной дуги. Есть таблицы, но они ориентировочные. Для ответственной работы лучше сделать тестовый шов на образце. Как-то для сварки никелевого сплава Inconel взял 2.4 мм электрод по таблице, но специфика сплава требовала очень точного, минимального тепловложения. Дуга ?гуляла?. Уменьшил диаметр до 1.6 мм (и соответственно снизил ток) — процесс пошел как по маслу.

Выбор поставщика и качество: почему это не просто ?купить пруток?

Вольфрам — тугоплавкий металл, и его производство — технологически сложный процесс. Неоднородность материала, примеси — всё это убивает главные преимущества сварочного электрода. Поэтому, когда вижу продукцию от компаний, которые контролируют весь цикл, от руды до готового прутка, доверия больше. Вот, например, ООО Шэньси Футайпу Металлические Материалы. Из их описания видно, что они не просто трейдеры, а занимаются исследованиями, переработкой и производством полуфабрикатов из тугоплавких металлов, включая вольфрам. Для меня, как для специалиста, это сигнал, что их вольфрамовые прутки (а из них-то как раз и делают электроды) вероятно, имеют стабильную структуру и чистоту. А это значит, что электрод, изготовленный из такого сырья, будет вести себя предсказуемо: равномерная эрозия кончика, стабильная эмиссия электронов.

На рынке много дешевых электродов, особенно в сегменте WL-20. Берешь такую пачку, начинаешь варить — а дуга ?шипит?, разбрызгивает вольфрам. Скорее всего, это как раз использование низкокачественного вольфрамового прутка с нарушениями технологии спекания или легирования. Экономия в пару сотен рублей за пачку может обернуться браком на дорогостоящей заготовке или просто нервной работой.

В итоге, выбор сварочных электродов вольфрам — это всегда компромисс между технологией (постоянный/переменный ток, материал), экономикой и доступностью качественного сырья. Не бывает одного ?лучшего? электрода на все случаи. Есть правильный инструмент для конкретной задачи. И понимание того, из чего и как сделан этот маленький стержень, — это уже половина успеха к качественному шву. Все остальное — руки, опыт и внимание к деталям вроде заточки и чистоты. Мелочей здесь нет.