Вольфрамовые электроды — руководство по выбору

Вольфрамовые электроды — это неплавящиеся расходные материалы, используемые преимущественно в аргонодуговой сварке (TIG-сварка). В этой статье мастер сварщик расскажет о их особенностях и правилах выбора.

Особенности вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды обладают уникальными свойствами, делающими их идеальными для высокоточных сварочных операций.

Во-первых, их основным компонентом является чистый вольфрам (W), который обеспечивает исключительную термостойкость, точка плавления достигает 3410°C, что значительно выше, чем у других металлов, используемых в электродной сварке. Это позволяет электроду выдерживать интенсивное нагревание без деформации или расплавления, обеспечивая стабильность дуги даже при длительных работах.

Во-вторых, электроды легируются различными добавками (оксидами церия, лантана, тория, циркония и др.), что улучшает электронную эмиссию — способность электрода испускать электроны под действием электрического поля. Это снижает риск "застревания" дуги и повышает ее устойчивость, особенно на переменном токе. Легирующие элементы также влияют на цвет пламени, при сварке на постоянном токе с полярностью "минус на электроде" добавки могут окрашивать дугу в характерные тона, что помогает сварщику визуально контролировать процесс.

Третья ключевая особенность — механическая прочность. Вольфрамовые электроды устойчивы к износу, но хрупки при комнатной температуре, поэтому требуют осторожного обращения: их нельзя сильно сгибать или ронять, чтобы избежать микротрещин. Диаметр электродов варьируется от 0,5 мм до 6,4 мм, что позволяет адаптировать их к разным толщинам металла и силам тока. Кроме того, они не загрязняют сварочную ванну, поскольку не плавятся, что критично для чистоты шва в авиастроении, медицине и пищевой промышленности.

Но вольфрамовые электроды чувствительны к загрязнениям, контакт с маслом, влагой или другими электродами может привести к дефектам дуги. Хранение рекомендуется в сухом, защищенном от пыли месте. Эти особенности делают вольфрамовые электроды экономичными в долгосрочной перспективе, несмотря на относительно высокую стоимость.

Виды и обозначения вольфрамовых электродов

Классификация ведётся по химическому составу (основной оксид/примесь) и по применению (AC/DC/универсальные):

• WP (зеленые). Чистый вольфрам (99,5% W). Обозначение: WP. Подходят для переменного тока (AC), где требуется сильная очистка поверхности. Идеальны для алюминия и магния, но имеют низкую электронную эмиссию на постоянном токе (DC).
• WT (красные). Легированы 1-2% оксида тория (ThO2). Обозначение: WT-20. Обеспечивают отличную стабильность дуги на DC, но торий радиоактивен, что требует мер предосторожности (вентиляция, перчатки). Используются для углеродистых и нержавеющих сталей.
• WC (серые). С 1-2% оксида церия (CeO2). Обозначение: WC-20. Альтернатива ториевым электродам — нерадиоактивны, хорошая эмиссия на DC и AC, подходят для тонких листов и низковольтной сварки.
• WL (синие или золотые). Лантан (La2O3) 1-4%. Обозначение: WL-15 (1,5%) или WL-20 (2%). Универсальные: работают на AC и DC, с отличной перезажигаемостью дуги. Рекомендуются для сварки нержавейки, меди и титана.
• WZ (желтые). Цирконий (ZrO2) 0,8-1,2%. Обозначение: WZ-8. Хороши для AC, обеспечивают узкую дугу и глубокое проплавление. Применяются для алюминия и его сплавов.
• WY (коричневые). Иттрий (Y2O3) 1,5-2%. Обозначение: WY-20. Редкий вид, с высокой эмиссией для высокоточных работ, но дороже аналогов.
• Смешанные (белые, фиолетовые). Комбинации лантана, циркония и иттрия. Обозначение: E3 (по AWS). Многофункциональны, подходят для любого тока.

По типу тока:

• AC-ориентированные (WP, WZ) — для алюминия.
• DC-ориентированные (WT, WC, WL) — для сталей.
• Универсальные (WL, E3) — для смешанных режимов.

По диаметру:

• Тонкие (0,5-1,0 мм) — для микро-сварки, ток до 30 А.
• Средние (1,6-2,4 мм) — универсальные, 100-200 А.
• Толстые (3,2-6,4 мм) — для тяжелых конструкций, свыше 300 А.

По длине:

• Стандартная длина составляет 175 мм, но встречаются и другие варианты (50, 150 мм).

По стандартам:

• AWS (международный).
• ГОСТ (российский: ЭВЧ, ЭВЛ и т.д.).
• ISO 6848.

На упаковке указывается полная спецификация, дата производства и сертификат. В России дополнительно применяются ГОСТ-обозначения: ЭВЧ (чистый), ЭВЛ (лантановый), ЭВИ (иттриевый), ЭВЦ (цериевый).

Применение вольфрамовых электродов

Вольфрамовые электроды применяются в аргонодуговой сварке (TIG/GTAW) для соединения металлов, требующих высокой чистоты шва. Основные области:

• Промышленная сварка. Нержавеющая сталь (AISI 304, 316) для трубопроводов, резервуаров. Ториевые или лантановые электроды обеспечивают стабильную дугу при токах 50-200 А.
• Алюминий и сплавы. Чистые или циркониевые электроды на AC для удаления оксидной пленки. Толщина от 0,1 до 6 мм, используется в автомобилестроении и судостроении.
• Титан и жаропрочные сплавы. Лантановые электроды для аэрокосмической отрасли, где нужна минимальная зона термического влияния.
• Медь и никель. Цериевые для низкотемпературной сварки, предотвращая перегрев.
• Ремонтные работы. В пищевой промышленности (оборудование из нержавейки) и медицине (импланты), где электроды не загрязняют металл.
• Автоматизированная сварка. В роботизированных системах для труб большого диаметра.

Применение требует инертного газа (аргон или гелий), чтобы защитить электрод от окисления. Для DCEN (прямой ток, электрод минус) — 70-80% процессов, для AC — остальное.

Варианты заточки электродов

Заточка (заточка или формирование конуса) критически влияет на форму дуги и качество шва. Инструменты, наждачная бумага, шлифовальный станок или специальный заточник. Основные варианты:

• Острый конус. Угол 15-30° для низкого/среднего тока (до 150 А). Обеспечивает узкую, концентрированную дугу для глубокого проплавления. Рекомендуется для нержавейки и титана. Длина конуса — 2-3 диаметра электрода.
• Тупой конус. Угол 30-60° для среднего тока (150-250 А). Шире дуга, меньше риск перегрева. Для алюминия на AC.
• Сильный конус (баллонет). Угол 60-120° для высокого тока (свыше 250 А). Широкая дуга для толстых металлов, снижает износ электрода.
• Плоский торец (газленза). Без заточки или с минимальным углом (0-10°). Для AC-сварки алюминия, где нужен большой контакт для очистки.
• Радиальный (закругленный). Для переходных режимов, угол 45° с радиусом на конце — баланс стабильности и ширины дуги.

Заточку проводят под углом 90° к оси, удаляя не более 1/3 длины. После заточки очищают от пыли. Для ториевых — использовать респиратор из-за радиоактивной пыли.

Как правильно выбрать электрод

Чтобы выбрать вольфрамовый электрод, ориентируйтесь на тип сварочного тока (постоянный или переменный) и тип свариваемого металла. Для переменного тока (AC) хорошо подходят чисто вольфрамовые (зелёные, WP) или циркониевые (белые, WZ-8) электроды, а для постоянного тока (DC) — торированные (красные, WT-20), церированные (серые, WC-20) или лантанированные (золотые/синие, WL-15/WL-20). Также обратите внимание на диаметр электрода, который должен соответствовать толщине свариваемой детали.

Поставщики и производители

В Москве широкий выбор поставщиков вольфрамовых электродов от отечественных и импортных брендов (ESAB, Lincoln Electric, Fubag, Сварог). Вот ключевые:

• МеталлКомплект (metcomplect.ru).
• Компания ТНД (ventsvar.ru).
• ООО "ЕРГАРДА" (ergarda.com).
• Компания Экотех (eko-teh.ru).
• СВАРБИ (svarbi.ru).
• ПТК (ptk-svarka.ru).
• Сортмет (sortmet.ru).
• Метинвест-сервис (pkf-m.ru).
• КЕДР (kedrweld.ru).

Производители: В России — "Вольфрам" (Киров), импорт — Bohler, CK Worldwide. Рекомендуется проверять сертификаты.

Заключение

Вольфрамовые электроды — ключевой компонент качества аргонодуговой сварки. Их выбор (чистый/торированный/церированный/лантанат/цирконий/смеси), правильная заточка и соблюдение техники безопасности напрямую влияют на стабильность дуги, качество шва и срок службы электрода. Торированные электроды дают отличную дугу, но требуют соблюдения правил безопасности из-за радиационного компонента; редкоземельные альтернативы (лантанат, церий) предлагают сопоставимую производительность без этой проблемы. Всегда сверяйтесь с рекомендациями производителей и техдокументацией вашей сварочной установки при подборе марки, диаметра и угла заточки.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Сварка угольным электродом