Volfram je rijedak metalni element koji se koristi za izradu elektroda za plinsko lučno zavarivanje (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding). U nastavku ćemo umjesto GTAW koristiti rašireniji termin TIG zavarivanje odn TIG zavarivanje. TIG postupak ovisi o tvrdoći volframa i otpornosti na visoke temperature za prijenos struje zavarivanja na zavarivački luk. Volfram ima najvišu točku taljenja od svih metala, 3410 stupnjeva Celzijusa.

Volframove elektrode dolaze u različitim veličinama i duljinama i sastoje se od čistog volframa ili legure volframa i drugih elemenata rijetke zemlje i njihovih oksida. Izbor elektrode za TIG postupak ovisi o vrsti i debljini osnovnog materijala te o tome radi li se o zavarivanju izmjeničnom (AC) ili istosmjernom (DC) strujom. Važan je i način obrade vrha volframove elektrode, naime mogu se oštriti u šiljak, okrugli ili rezni šiljak. Ovisno o materijalu zavara, način i postupak brušenja mogu uvelike utjecati na rezultat – zavar.
Svaki tip volframove elektrode jedinstveno je označen bojom. Kraj elektrode je obojen i svaka boja točno određuje vrstu elektrode.

Najčešće se susreću sljedeće vrste volframovih elektroda:

  • kod zelene boje – čisti volfram
  • kod crvene boje
  • kod zlatne boje
  • kod sive boje
  • kod narančaste boje
  • kod plave boje

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

Čisti volfram (kod zelene boje)

Elektrode od čistog volframa (AWS EWP klasifikacija) sadrže 99,50% volframa, imaju najveću stopu trošenja od svih elektroda i obično su jeftinije od svojih legura.

Ove elektrode formiraju čist, okrugli vrh kada se zagriju i pružaju veliku stabilnost luka za AC zavarivanje. Čisti volfram također pruža dobru stabilnost luka za zavarivanje sinusnim valom, posebno kod zavarivanja aluminija, magnezija i njihovih legura. Obično se ne koristi za DC zavarivanje jer ne daje jak luk koji obično daju volframove elektrode, npr. s oznakom crvene boje.

Kod crvene boje

Torijeve volframove elektrode (AWS klasifikacija EWTh-2) sadrže najmanje 97,30 volfram volframa i 1,70 do 2,20 posto torija i nazivaju se 2 posto torijevane. Danas su to najčešće korištene elektrode zbog dugog vijeka trajanja i jednostavnosti korištenja. Torij povećava svojstva emisije elektrona elektrode, što poboljšava inicijaciju luka i omogućuje veću učinkovitost zavarivanja. Ova elektroda radi znatno ispod temperature taljenja, što rezultira znatno manjim trošenjem. U usporedbi s drugim elektrodama, torijevane volframove elektrode prenose manje volframa na metal zavara, stoga uzrokuju manje onečišćenja zavara.

Ove se elektrode uglavnom koriste za specijalno zavarivanje izmjeničnom strujom (kao što su tanki aluminijski lim i materijali debljine ispod 1,5 mm) i zavarivanje istosmjernom strujom ugljičnih i nehrđajućih čelika, nikla i titana.

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

Napomena: Torij je malo radioaktivan; stoga se za njegovu uporabu uvijek morate pridržavati upozorenja, uputa i sigurnosnog lista proizvođača.

Kod narančaste boje

Cerijske volframove elektrode (AWS klasifikacija EWCe-2) sadrže najmanje 97,30 volframa i 1,80 do 2,20 posto cerija. Ove elektrode najbolje rade pri zavarivanju istosmjernom strujom pri niskim postavkama struje, ali se također mogu koristiti u postupcima zavarivanja izmjeničnom strujom. Sa svojim izvrsnim lukom pri niskim amperažama, cerij-volfram je postao popularan u primjenama kao što su orbitalne cijevi i proizvodnja cijevi, rad s tankim limom i rad koji uključuje male i osjetljive dijelove.

Kao i torij, najbolje ga je koristiti 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 uočiti razliku.

Korištenje većih elektroda pri višim amperažama se ne preporučuje jer veće amperaže uzrokuju brzi prijenos oksida u toplinu na vrhu, uklanjajući sadržaj oksida i poništavajući njegove prednosti zavarivanja.

Kod zlatne boje

Lantan volfram elektrode (AWS klasifikacija EWLa-1.5) sadrže najmanje 97,80% volframa i 1,30% do 1,70% lantana i poznate su kao 1,5% lantan elektrode. Omogućuju izvrsno paljenje luka, niske stope trošenja, dobru stabilnost luka i izvrsne karakteristike ponovnog paljenja – na mnogo načina slične cerijevim volfram elektrodama.

Lantanske elektrode također dijele svojstva električne vodljivosti kao 2 posto torijevog volframa. U nekim slučajevima 1,5% lantan elektrode mogu u potpunosti zamijeniti 2% torijevu elektrodu, bez većih promjena u parametrima zavarivanja.

Lantan volfram elektrode idealne su za optimizaciju vaših performansi zavarivanja. Dobro rade na negativnoj AC ili DC elektrodi sa šiljastim krajem ili se mogu koristiti za AC zavarivanje. Lanthanum Tungsten održava oštar vrh prilikom zavarivanja, što je velika prednost kod zavarivanja čelika i nehrđajućeg čelika s DC ili AC pravokutnom strujom.

Za razliku od torijevih volframovih elektroda, te su elektrode također prikladne za AC zavarivanje i, poput cerijevih volframovih elektroda, omogućuju pokretanje i održavanje luka na nižim naponima. U usporedbi s čistim volframom, s dodatkom 1,5 posto lantana, povećavamo maksimalnu vodljivost struje za oko 50 posto za određenu veličinu elektrode.

Kod sive boje

Sive volframove elektrode (AWS EWG klasifikacija) sadrže neodređene aditive oksida rijetkih metala ili hibridne kombinacije različitih oksida, ali proizvođači moraju identificirati svaki aditiv i njegov postotak na pakiranju. Ovisno o aditivima, željeni rezultati mogu uključivati ​​stabilan luk u procesima izmjenične i istosmjerne struje, duži životni vijek od torijevog volframa, mogućnost korištenja elektrode manjeg promjera za isti posao, korištenje veće struje za elektrode slične veličine i manje taloženja volframa na zavaru.

Izbor debljine, promjera volframove elektrode

U donjoj tablici navodimo preporučene vrijednosti struja zavarivanja za određeni promjer volframove elektrode. Tipično, tanja elektroda omogućuje bolje paljenje luka zavarivanja od deblje. Istodobno, tanja elektroda se brže troši. Odaberemo li elektrodu koja je predebela za određenu struju zavarivanja, luk može postati nestabilan tijekom zavarivanja, što naravno utječe na kvalitetu i izgled zavara.

Tablica 1 – Tipični rasponi struja zavarivanja za različite promjere volframovih elektroda za TIG zavarivanje.

Priprema – brušenje volframovih elektroda – vrh, okrugli ili rezani vrh?

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

Okrugli vrh se obično koristi na elektrodama od čistog volframa sa oznakom zelene boje i preporučuje se za upotrebu u AC (zavarivanje izmjeničnom strujom) sinusnim i konvencionalnim pravougaonim TIG zavarivačima. Kako biste pravilno nagnuli volframovu elektrodu, jednostavno primijenite preporučenu izmjeničnu struju za dani promjer elektrode (tablica 1) i na kraju elektrode će se formirati okrugli vrh. Promjer formiranog kruga ne smije biti veći od 1,5 promjera elektrode (npr. elektroda promjera 1,6 mm mora imati okrugli vrh promjera cca 2-2,5 mm). Veća kuglica na vrhu elektrode može smanjiti stabilnost luka. Također, okrugli vrh može otpasti i kontaminirati zavar.

Priprema – brušenje volframovih elektroda

Za zavarivanje prema TIG postupku s inverterskim aparatima za zavarivanje s istosmjernom ili izmjeničnom strujom zavarivanja, volframove elektrode bruse se šiljasto ili šiljato. Kako biste izbjegli onečišćenje elektrode, preporučamo upotrebu posebnih brusnih ploča namijenjenih brušenju volframa. Dijamantne oštrice rade najbolje.

Prilikom brušenja torijevih volfram elektroda, pobrinite se za ispuh i ventilaciju jer je prašina koja nastaje tijekom brušenja otrovna i opasna po zdravlje. Pridržavajte se upozorenja, uputa i sigurnosnih listova proizvođača.

Elektroda se brusi paralelno s brusnom pločom, tako da tragovi brušenja budu uzdužni s elektrodom, čime se osigurava stabilan luk i smanjuje mogućnost onečišćenja zavara.

Konus na kraju elektrode ne smije biti veći od 2,5 promjera elektrode. Na primjer, s elektrodom od 1,6 mm, konus bi trebao biti dug cca 4 mm. Stoga polirana elektroda omogućuje bolje paljenje i fokusiraniji luk zavarivanja.

Kod zavarivanja tankih materijala vrlo malom strujom (od 0,1 do 1,00 mm) najbolje je elektrodu naoštriti do vrha. U ovom slučaju, šiljasti vrh osigurava maksimalnu fokusiranost luka i na taj način sprječava pretjerano zagrijavanje zavara. U praksi to znači manje savijanje zavara.

Za veće struje zavarivanja ne preporučuje se uporaba šiljatog vrha od volframa. Veća struja zavarivanja može uzrokovati otpadanje Konica elektrode i kontaminaciju zavara. Kod zavarivanja s većim strujama najbolje je vrh elektrode izravnati i izbrusiti. Dakle, izoštrimo elektrodu kao što je gore opisano, a zatim lagano brusimo vrh vrha. Ravna površina na kraju elektrode sprječava prijenos volframa preko luka. Također sprječava stvaranje lopte.

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