Вольфрамовые электроды

Вольфрамовые электроды — неплавящиеся стержни из вольфрама или его сплавов с активирующими оксидными присадками, применяемые для аргонодуговой сварки (TIG/WIG), плазменной резки, наплавки и напыления. Высокая температура плавления вольфрама (3422 °C) обеспечивает стойкость электрода к термическим нагрузкам: в процессе сварки он не расплавляется и не переходит в сварочный шов. Расплавление основного и присадочного металла происходит за счёт тепловой энергии дуги, горящей между вольфрамовым электродом и свариваемым изделием в среде инертного газа (аргон, гелий или их смеси).

Нормативной базой для отечественных вольфрамовых электродов служит ГОСТ 23949-80 «Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия». Международная классификация определяется стандартами ISO 6848 и AWS A5.12. Обе системы описывают одни и те же типы изделий, но различаются обозначениями и цветовой маркировкой.

Марки вольфрамовых электродов по ГОСТ 23949-80

ГОСТ 23949-80 устанавливает шесть марок вольфрамовых сварочных электродов. Классификация основана на типе активирующей присадки — оксида редкоземельного или тугоплавкого металла, введённого в вольфрамовую матрицу для улучшения сварочных характеристик.

Марка	Материал	Присадка и содержание, %	W, не менее, %	Цвет маркировки
ЭВЧ	Вольфрам чистый	—	99,92	Не маркируется
ЭВЛ	Вольфрам с окисью лантана	La₂O₃ 1,1–1,4	99,95	Чёрный
ЭВИ-1	Вольфрам с окисью иттрия	Y₂O₃ 1,5–2,3	99,89	Синий
ЭВИ-2	Вольфрам с окисью иттрия	Y₂O₃ 2,0–3,0	99,95	Фиолетовый
ЭВИ-3	Вольфрам с окисью иттрия	Y₂O₃ 2,5–3,5	99,95	Зелёный
ЭВТ-15	Вольфрам с двуокисью тория	ThO₂ 1,5–2,0	99,91	Красный

Содержание примесей (алюминий, железо, никель, кремний, кальций, молибден) ограничено стандартом: для ЭВЧ — не более 0,08 %, для ЭВЛ, ЭВИ-2 и ЭВИ-3 — не более 0,05 %, для ЭВИ-1 — не более 0,11 %, для ЭВТ-15 — не более 0,09 %. Массовые доли присадок входят в долю вольфрама.

ЭВЧ — чистый вольфрам

Электроды ЭВЧ изготавливают из чистого вольфрама без активирующих присадок. Применяются для сварки алюминия, магния и их сплавов на переменном токе (AC) в среде аргона или гелия. Обеспечивают устойчивое горение дуги на переменном токе, при этом рабочий конец электрода принимает сферическую форму. Токонесущая способность ниже, чем у электродов с оксидными присадками.

ЭВЛ — лантанированный вольфрам

Электроды ЭВЛ содержат присадку окиси лантана (La₂O₃) в количестве 1,1–1,4 %. Добавка лантана облегчает зажигание дуги, снижает склонность к прожогам, повышает токонесущую способность по сравнению с чистым вольфрамом. Лантан равномерно распределён по объёму электрода, что обеспечивает стабильное горение дуги и длительное сохранение рабочей заточки. Подробнее о свойствах сплава — в разделе лантанированный вольфрам ВЛ.

Электроды ЭВЛ работают на переменном и постоянном токе (AC/DC). Применяются для сварки нержавеющих, углеродистых и низколегированных сталей, алюминия, меди, бронзы и высоколегированных сплавов в среде инертных газов.

ЭВИ — иттрированный вольфрам

Марки ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3 содержат окись иттрия (Y₂O₃) в возрастающих концентрациях: 1,5–2,3 %, 2,0–3,0 % и 2,5–3,5 % соответственно. Иттрий повышает стабильность дуги и стойкость электрода при работе на постоянном и переменном токе. Электроды ЭВИ применяют для сварки ответственных конструкций из коррозионностойких, жаропрочных сталей и сплавов, а также цветных металлов.

ЭВТ-15 — торированный вольфрам

Электроды ЭВТ-15 содержат 1,5–2,0 % двуокиси тория (ThO₂). Присадка тория улучшает эмиссионные характеристики, облегчает зажигание дуги и увеличивает допустимый сварочный ток. Торированные электроды хорошо сохраняют заточку при высоких токовых нагрузках. Применяются преимущественно на постоянном токе (DC) для сварки углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов.

Торий является слаборадиоактивным элементом. При заточке и шлифовке торированных электродов образуется пыль, требующая соблюдения мер безопасности: работа в вентилируемом помещении, использование средств защиты органов дыхания, сбор и утилизация отходов в соответствии с санитарными нормами.

Международная маркировка вольфрамовых электродов (ISO 6848)

Международная классификация по ISO 6848 (AWS A5.12) использует буквенно-цифровое обозначение: первая буква «W» — вольфрам, вторая — тип оксидной присадки, число — содержание оксида в десятых долях процента. Цветовая маркировка наносится на один из торцов электрода в виде полосы или точки.

Обозначение ISO	Оксидная присадка	Содержание оксида, %	Цвет	Род тока
WP	Нет (чистый W)	—	Зелёный	AC
WT-20	ThO₂ (торий)	1,7–2,2	Красный	DC
WL-10	La₂O₃ (лантан)	0,8–1,2	Чёрный	AC/DC
WL-15	La₂O₃ (лантан)	1,3–1,7	Золотой	AC/DC
WL-20	La₂O₃ (лантан)	1,8–2,2	Синий	AC/DC
WC-20	CeO₂ (церий)	1,8–2,2	Серый	AC/DC
WZ-8	ZrO₂ (цирконий)	0,7–0,9	Белый	AC
WY-20	Y₂O₃ (иттрий)	1,8–2,2	Тёмно-синий	AC/DC

Соответствие обозначений ГОСТ и ISO

Марки по ГОСТ 23949-80 и ISO 6848 не являются полными аналогами: стандарты задают собственные диапазоны содержания присадок. Тем не менее, по типу легирующего оксида можно установить приблизительное соответствие.

ГОСТ 23949-80	Ближайший аналог ISO 6848	Присадка
ЭВЧ	WP	Без присадок
ЭВЛ	WL-10 / WL-15	La₂O₃
ЭВИ-1, ЭВИ-2, ЭВИ-3	WY-20	Y₂O₃
ЭВТ-15	WT-20	ThO₂

Цериевые (WC-20) и циркониевые (WZ-8) электроды не имеют аналогов в ГОСТ 23949-80, но широко применяются и поставляются по международным стандартам.

Характеристики основных типов вольфрамовых электродов

WP — чистый вольфрам (зелёный)

Электроды из чистого вольфрама (содержание W не менее 99,5 %) отличаются стабильным горением дуги на переменном токе. При работе рабочий конец принимает сферическую форму, что характерно именно для AC-сварки. Токонесущая способность и стойкость к эрозии ниже, чем у электродов с оксидными присадками. Область применения: сварка алюминия, магния и их сплавов на переменном токе.

WL-15, WL-20 — лантанированный вольфрам (золотой, синий)

Лантанированные электроды — наиболее универсальная группа. Оксид лантана (La₂O₃) облегчает первоначальный поджиг дуги, обеспечивает низкую склонность к прожогам и стабильное повторное зажигание. Добавка 1,5–2,0 % оксида лантана повышает токонесущую способность электрода примерно на 50 % по сравнению с чистым вольфрамом при сварке на переменном токе. Лантан равномерно распределён по всему объёму электрода, что позволяет дольше сохранять первоначальную заточку.

Работают на переменном и постоянном токе. Применяются для сварки нержавеющих и углеродистых сталей, алюминия, меди, титана и их сплавов. Рассматриваются как замена торированных электродов, поскольку не содержат радиоактивных компонентов.

WC-20 — цериевый вольфрам (серый)

Электроды с присадкой 1,8–2,2 % оксида церия (CeO₂) обладают отличными характеристиками поджига дуги, в том числе при низких токах. Это делает их пригодными для сварки тонколистовых конструкций и деталей, чувствительных к перегреву. Работают на переменном и постоянном токе в нижнем и среднем диапазонах тока. Применяются для сварки нелегированных и высоколегированных сталей, алюминия, титана, никеля, меди и магниевых сплавов.

WT-20 — торированный вольфрам (красный)

Торированные электроды содержат 1,7–2,2 % двуокиси тория (ThO₂). Присадка тория повышает эмиссионную способность, что обеспечивает лёгкое зажигание дуги, высокую стабильность горения и увеличение допустимого сварочного тока примерно на 20 % по сравнению с чистым вольфрамом. Электроды WT-20 хорошо сохраняют заточку при высоких токовых нагрузках, что снижает загрязнение сварочного шва вольфрамом.

Применяются преимущественно на постоянном токе (DC). Используются для сварки углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов. Торий — слаборадиоактивный элемент: при заточке и шлифовке необходимы вентиляция рабочего места и средства защиты органов дыхания.

WZ-8 — циркониевый вольфрам (белый)

Электроды с присадкой 0,7–0,9 % оксида циркония (ZrO₂) предназначены для сварки на переменном токе. Оксид циркония обеспечивает стабильное горение дуги и формирование сферического рабочего конца. Циркониевые электроды устойчивы к загрязнению сварочной ванны. Область применения: сварка алюминия и магния на переменном токе, где требуется высокая чистота шва.

WY-20 — иттрированный вольфрам (тёмно-синий)

Электроды с присадкой оксида иттрия (Y₂O₃) обеспечивают стабильную дугу на постоянном и переменном токе. Иттрий повышает стойкость электрода при работе на высоких токах. Применяются для сварки ответственных конструкций из коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов.

Сортамент вольфрамовых электродов по ГОСТ 23949-80

Размеры электродов (диаметры и длины) регламентированы ГОСТ 23949-80. Электроды ЭВЧ минимального диаметра 0,5 мм поставляются в мотках длиной не менее 3000 мм. Остальные размеры поставляются в виде прямых стержней.

Марка	Номинальные диаметры, мм	Длина стержней, мм
ЭВЧ	0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0	75; 150; 200; 300 (∅0,5 — мотки ≥3000)
ЭВЛ	1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0	75; 150; 200; 300
ЭВИ-1	2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0	75; 150; 200; 300
ЭВИ-2, ЭВИ-3	2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0	75; 150; 200; 300
ЭВТ-15	2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0	75; 150; 200; 300

По международной классификации типичные диаметры: 1,0; 1,6; 2,0; 2,4; 3,0; 3,2; 4,0; 4,8; 6,4 мм. Стандартная длина стержней — 175 мм, также выпускаются длины 50, 75 и 150 мм.

Условное обозначение по ГОСТ: «Электрод вольфрамовый ЭВЛ-∅2-150 — ГОСТ 23949-80» (марка ЭВЛ, диаметр 2,0 мм, длина 150 мм).

Выбор вольфрамового электрода по роду тока и свариваемому материалу

Род сварочного тока — определяющий фактор при подборе электрода. Переменный ток (AC) необходим для сварки алюминия и магния: полупериод обратной полярности разрушает оксидную плёнку на поверхности свариваемого металла. Постоянный ток прямой полярности (DC, электрод «минус») применяется для большинства сталей, меди, титана и их сплавов.

Свариваемый материал	Род тока	Рекомендуемые типы электродов
Алюминий, магний и их сплавы	AC	WP, WZ-8, WL-15, WL-20
Углеродистые и низколегированные стали	DC	WT-20, WL-15, WL-20, WC-20
Нержавеющие стали	DC	WT-20, WL-15, WL-20, WC-20
Титан и его сплавы	DC	WT-20, WL-15, WL-20
Медь и медные сплавы	DC	WT-20, WL-15, WL-20
Тонколистовые детали (малые токи)	AC/DC	WC-20

Требования к качеству поверхности и геометрии

Согласно ГОСТ 23949-80, поверхность вольфрамовых электродов не должна иметь раковин, расслоений, трещин, окислов, остатков технологических смазок, посторонних включений и загрязнений. Электроды, обработанные волочением, очищаются травлением. Электроды, обработанные бесцентровым шлифованием, не должны иметь поперечных рисок глубиной более половины допуска на диаметр.

Непрямолинейность электродов — не более 0,25 % длины. Торцы должны иметь прямой срез, сколы на торце не допускаются, если они превышают предельное отклонение на диаметр. Внутренние расслоения и трещины контролируются токовихревым дефектоскопом.

Формы поставки и упаковка

Вольфрамовые электроды поставляются поштучно в картонных коробках или пластиковых пеналах с ложементами. Коробки маркируются с указанием марки, диаметра, длины и номера партии. При транспортировке коробки помещают в дощатые ящики, выложенные водонепроницаемой бумагой. Масса партии — не более 1300 кг. Хранение — в упаковке, по группе условий хранения Л (ГОСТ 15150-69), в условиях, исключающих попадание влаги и механические повреждения.

Весь ассортимент вольфрамового проката доступен к поставке по согласованию.