Volfram je rijedak metalni element koji se koristi za izradu elektroda za elektrolučno zavarivanje (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding). U nastavku ćemo umjesto GTAW upotrijebiti češći izraz TIG zavarivanje ili. TIG zavarivanje. Postupak TIG ovisi o tvrdoći volframa i otpornosti na visoke temperature za prijenos struje zavarivanja u luk za zavarivanje. Volfram ima najvišu točku topljenja od svih metala, 3.410 Celzijevih stupnjeva.

Volframove elektrode dolaze u različitim veličinama i duljinama, a sastoje se od čistog volframa ili legure volframa i drugih rijetkih zemaljskih elemenata i njihovih oksida. Izbor elektrode za TIG postupak ovisi o vrsti i debljini osnovnog materijala i o zavarivanju izmjeničnom (AC) ili istosmjernom (DC) strujom. Način obrade vrha volframove elektrode također je važan, naime oni se mogu brusiti u
špic, okrugli oblik ili odrezani špic. Ovisno o materijalu zavara, način i postupak brušenja mogu utjecati na rezultat - zavar.

Svaka vrsta volframove elektrode jedinstveno je kodirana bojom. Kraj elektrode je obojen i svaka boja određuje vrstu elektrode.

Najčešće su sljedeće vrste volframovih elektroda:

- Zelena boja - čisti volfram
- Crvena boja
- Zlatna boja
- Siva boja
- Narančasta boja
- Plava boja

U ovom ćemo se članku ograničiti na najčešće tipove volframovih elektroda.

 

Čisti volfram (oznaka zelene boje)

Čiste volframove elektrode (AWS EWP klasifikacija) sadrže 99,50% volframa, imaju najveći stupanj potrošnje od svih elektroda i obično su jeftinije od njihovih legura.

Te elektrode pri zagrijavanju tvore čisti, okrugli vrh i pružaju veliku stabilnost luka za zavarivanje izmjeničnom strujom. Čisti volfram također pruža dobru stabilnost luka za sinusno zavarivanje, posebno kod zavarivanja aluminija, magnezija i njihovih legura. Obično se ne koristi za zavarivanje istosmjernom strujom, jer ne daje snažni luk koji normalno pružaju volframove elektrode, npr. oznakom crvene boje.

Oznaka crvene boje

Torij volframove elektrode (klasifikacija AWS EWTh-2) sadrže najmanje 97,30 volframovog volframa i 1,70 do 2,20 posto torija i nazivaju se 2 posto torizirane. Danas su to najčešće korištene elektrode zbog dugog vijeka trajanja i jednostavnosti uporabe. Torij povećava svojstva emisije elektrona elektrode, što poboljšava pokretanje luka i omogućava veće performanse zavarivanja. Ova elektroda djeluje znatno ispod temperature taljenja, što rezultira znatno manjim trošenjem. U usporedbi s drugim elektrodama, torizirane volframove elektrode prenose manje volframa u talinu zavara i zbog toga uzrokuju manja onečišćenja zavara.

Te se elektrode uglavnom koriste za posebno zavarivanje izmjeničnom strujom (poput tankog aluminijskog lima i materijala debljine ispod 1,5 mm) te za zavarivanje ugljičnih i nehrđajućih čelika te nikla i titana istosmjernom strujom.

Tijekom proizvodnje ovih elektroda torij se ravnomjerno miješa s volframom, što pomaže volframu da nakon brušenja zadrži oštar rub - idealan oblik elektrode za zavarivanje tankog čelika.

Napomena: torij je malo radioaktivan; stoga uvijek morate slijediti upozorenja, upute i sigurnosni list proizvođača za njegovu uporabu.

Oznaka narančaste boje

Cerijeve volframove elektrode (klasifikacija AWS EWCe-2) sadrže najmanje 97,30 volframa i 1,80 do 2,20 posto cerija. Te elektrode najbolje rade u zavarivanju istosmjernom strujom pri postavkama niže struje, ali se također mogu koristiti u postupcima zavarivanja izmjeničnom strujom. Sa svojim izvrsnim lukom pri maloj amperaži, cerijev volfram postao je popularan u primjenama poput proizvodnje orbitalnih cijevi, radova na tankim pločama i radova koji uključuju male i osjetljive dijelove.

Kao i torij, najbolje se koristi za zavarivanje ugljičnog čelika, nehrđajućeg čelika, legura nikla i titana, au nekim slučajevima može zamijeniti 2% torijevu elektrodu. Cerij volfram ima malo drugačija električna svojstva od torija, ali većina zavarivača ne može ih razlikovati.

Ne preporučuje se upotreba većih elektroda s većom čvrstoćom jer veća jačina struje uzrokuje da se oksidi brzo pretvore u toplinu na vrhu, uklanjajući sadržaj oksida i poništavajući njegove prednosti zavarivanja.

 

Oznaka zlatne boje

Lantan volframove elektrode (AWS klasifikacija EWLa-1.5) sadrže najmanje 97,80% volframa i 1,30% do 1,70% lantana i poznate su kao 1,5% lantanske elektrode. Pružaju izvrsno paljenje luka, malo trošenje, dobru stabilnost luka i izvrsne karakteristike ponovnog paljenja - u mnogočemu slične cerijevim volframovim elektrodama.

Lantanove elektrode također dijele svojstva električne vodljivosti 2 posto torija volframa. U nekim slučajevima 1,5% lantanske elektrode mogu u potpunosti zamijeniti torijsku elektrodu od 2%, bez većih promjena u parametrima zavarivanja.

Lantan volframove elektrode idealne su za optimizaciju vaših performansa zavarivanja. Oni dobro rade na negativnim AC ili DC elektrodama s šiljastim vrhom ili se mogu koristiti za izmjenično zavarivanje. Lantan volfram zadržava oštar vrh tijekom zavarivanja, što je velika prednost kod zavarivanja čelika i nehrđajućeg čelika istosmjernom ili izmjeničnom strujom kvadratnih valova.

Za razliku od torij volframa, ove elektrode su također prikladne za zavarivanje izmjeničnom strujom i poput cerijevih volframovih elektroda omogućuju pokretanje i održavanje luka na nižim naponima. U usporedbi s čistim volframom s dodatkom 1,5% lantana, maksimalna vodljivost struje povećana je za oko 50 posto za datu veličinu elektrode.

Oznaka sive boje

Sive volframove elektrode (AWS EWG klasifikacija) sadrže neodređene dodatke oksida rijetkih metala ili hibridne kombinacije različitih oksida, ali proizvođači moraju na pakiranju identificirati svaki dodatak i njegov postotak. Ovisno o dodacima, željeni rezultati uključuju ​​stabilan luk u AC i DC postupcima, duži vijek trajanja od volfram torija, mogućnost korištenja elektrode manjeg promjera za isti rad, korištenje veće struje za elektrode slične veličine i manje nanošenja volframa na zavar.


Donja tablica daje preporučene vrijednosti struja zavarivanja za zadani promjer volframove elektrode. Uobičajeno, tanja elektroda osigurava bolje paljenje luka za zavarivanje od deblje. Istodobno se tanja elektroda brže troši. Ako za datu struju zavarivanja odaberemo predebelu elektrodu, luk tijekom zavarivanja može biti nestabilan, što naravno utječe na kvalitetu i izgled zavara.

Tablica 1 - Tipični rasponi struje zavarivanja za različite promjere volframovih elektroda za TIG zavarivanje.

Priprema - brušenje volframovih elektroda - Vrh, okruglina ili odrezani vrh?

Nakon odabira vrste elektrode, sljedeći je korak odabir načina brušenja volframove elektrode. Tri najčešća načina brušenja volframovih elektroda su brušenje u vrh, u okrugli vrh i odrezani vrh.

Okrugli vrh obično se koristi na čistim volframovim elektrodama sa oznakom zelenom boje i preporučuje se za upotrebu u AC procesu (AC zavarivanje) na sinusnim valovima i TIG aparatima za zavarivanje s kvadratnim valom. Da biste pravilno oblikovali vrh volframove elektrode, jednostavno upotrijebite preporučenu izmjeničnu struju za zadani promjer elektrode (tablica 1), a na kraju elektrode stvorit će se okrugli vrh. Promjer oblikovanog kruga ne smije biti veći od 1,5 puta promjera elektrode (npr. Elektroda promjera 1,6 mm mora imati okrugli vrh promjera približno 2-2,5 mm). Veća kuglica na vrhu elektrode može smanjiti stabilnost luka. Također, okrugli vrh može otpasti i onečistiti zavar

Priprema - brušenje volframovih elektroda
Za TIG zavarivanje inverterskim aparatima za zavarivanje s izravnom ili izmjeničnom strujom zavarivanja, volframove elektrode se bruse u točku ili odrezani vrh. Da bi se izbjegla kontaminacija elektroda, preporučujemo upotrebu posebnih brusnih kotača namijenjenih brušenju volframa. Dijamantne brusilice najbolje rade.

Pri brušenju torij-volframovih elektroda osigurajte usisavanje i provjetravanje, jer je prašina koja nastaje tijekom mljevenja otrovna i opasna po zdravlje. Slijedite upozorenja, upute i sigurnosne listove proizvođača.

Elektroda se paralelno brusi s brusnim kotačem, tako da su tragovi brušenja uzdužni s elektrodom, čime se osigurava stabilan luk i smanjuje mogućnost kontaminacije zavara.

Konus na kraju elektrode ne smije biti veći od 2,5 puta promjera elektrode. Na primjer, kod elektrode od 1,6 mm, konus treba biti dugačak približno 4 mm. Tako brušena elektroda omogućuje bolje paljenje i fokusiraniji luk zavarivanja.

Pri zavarivanju tankog materijala s vrlo malom strujom (od 0,1 do 1,00 mm), najbolje je naoštriti elektrodu u vrh. U tom slučaju šiljati vrh osigurava maksimalnu koncentraciju luka i na taj način sprječava prekomjerni prijenos topline na zavar. U praksi to znači manje savijanja materijala.

Ne preporučuje se uporaba zašiljenog volframovog vrha pri većim strujama zavarivanja. Povećana struja zavarivanja može uzrokovati da vrh electrode odpadne i kontaminira materijal. Kod zavarivanja većim strujama najbolje je izravnati vrh elektrode i brusiti ga. Dakle, naoštrite elektrodu kako je gore opisano, a zatim lagano brusite vrh. Ravna površina na kraju elektrode sprječava prijenos volframa po luku. Također sprječava stvaranje okruglica.

Naravno, postoje i posebne brusilice za brušenje volframovih elektroda, ali zbog visoke cijene i nedostupnosti ovdje ih samo spominjemo. Slijedeći upute za odabir i pripremu volframovih elektroda, moći ćete postići izvrsne rezultate čak i bez posebnih strojeva i uređaja.