Správně zvolená wolframová elektroda je klíčem k úspěšnému svařování!
Čistý wolfram je trochu jako platina – stříbřitý, světlý, lesklý. Ale v přírodě se obvykle vyskytuje jako součást různých a poměrně složitých sloučenin. Jeho objev, jako u většiny podobných nálezů, probíhal současně v několika zemích.
Španělští chemici, bratři D’Elhuyarové, jsou uznáváni jako objevitelé. Čistý wolfram získali z rudy před 250 lety. Významně přispěli i další vědci z XNUMX. století, především Carl Wilhelm Scheele, muž, který objevil mangan a chlór.
Vrchol kariéry nejvíce žáruvzdorného kovu začal vynálezem wolframového vlákna Alexandrem Lodyginem. Inovativní kovové vlákno také obsahovalo další chemické prvky: palladium, osmium a iridium. Vynález byl patentován v roce 1890.
Dnes je tento jedinečný kov nepostradatelný v celé řadě vědeckých a ekonomických činností. S jeho pomocí jsou vytvořeny následující:
- šperky;
- prvky svítidel;
- kineskopy;
- jádra pláště;
- svařovací elektrody;
- Součásti pro rentgenová zařízení;
- řezné části nástrojů;
- ojnice a klikové hřídele.
Jiné úkoly, které tento žáruvzdorný kov vykonává, jsou méně unikátní, ale běžnější: jako přísada do barev, katalyzátorů, pigmentů.
Tento vzácný kov má i neobvyklou „práci“: wolframový prášek se používá při přípravě golfových holí – tato úprava pomáhá zvýšit sílu úderu a tím i jeho dosah.
Wolfram je držitelem rekordu v žáruvzdornosti
Wolfram je kov vzácných zemin, atomové číslo 74 v periodické tabulce, s měrnou hmotností 19,1 až 19,3 gramů na 1 krychlový cm. Plní nejrůznější úkoly nejen díky své mimořádné tvrdosti, ale také díky svým rekordním parametrům žáruvzdornosti a odolnosti proti deformaci.
Je to důležité,: Lze jmenovat tucet žáruvzdorných kovů. Ale pro skutečné použití většina z nich není vhodná, protože nemají potřebné vlastnosti:
- některé jsou příliš radioaktivní;
- jiné jsou extrémně křehké;
- třetí nemůže odolat korozi.
Nezanedbatelnou roli však hraje i finanční hledisko: práce s některými kovy není kvůli náročnosti těžby a zpracování ekonomicky únosná.
Široký rozsah použití nejžáruvzdornějšího kovu (od kosmických raket po textilní průmysl) je vysvětlen nejen jeho teplotními charakteristikami, ale také vysokou mechanickou pevností a chemickou inertností.
Co znamená „refrakterní“?
Stručně řečeno, tento termín je bod tání. Wolfram taje při 3422 °C, která je srovnatelná s teplotou sluneční fotosféry. Bod varu kovu je 6 190 °C. Jeho žáruvzdornost otevírá široké možnosti využití v metalurgii, ale stejná vlastnost omezuje způsoby práce s wolframem: při pokojové teplotě ztrácí pevnost a křehne.
Metalurgové vyrábějí vysoce spolehlivé slitiny pomocí práškových technologií. Po takovém zpracování získávají slitiny s žáruvzdorným kovem univerzální vlastnosti:
- Odolnost vůči teplu.
- Odolnost proti opotřebení.
- Maximální tvrdost.
- Odolný vůči kyselinám.
- Odolnost proti oděru.
Výsledkem je, že takové slitiny umožňují vyrábět díly pro letectví, odolné pancéřování tanků a vysoce pevné chirurgické nástroje.
Wolfram je složkou slitin používaných k výrobě granátů a torpéd a také slouží jako spolehlivý materiál při výrobě hermeticky uzavřených kontejnerů pro skladování radioaktivních látek. Pro svou žáruvzdornost je jednou z hlavních složek tepelně odolných maziv, která si zachovávají své výkonové charakteristiky při t=500°C.
Jak se těží wolfram
Těžba kovů vzácných zemin v jejich čisté formě je prakticky nemožná. Proto je třeba pracovat s rudou, která obsahuje celou řadu nečistot. Přesné složení závisí na konkrétním vkladu.
Hlavní způsoby extrakce:
- Otevřená jáma – po boulderingu se ruda jednoduše převeze ke zpracování.
- V dole se hlavní část práce odehrává v hloubce: zhroucení vodorovných vrstev, nakupování (hromadění v blocích), a teprve poté vystoupit na povrch.
Při těžbě horníci pracují s minerály jako je scheelit a wolframit.
Kde se těží ruda?
V některých zemích se provádějí všechny fáze výroby, od těžby až po zpracování. V jiných je to jen část výrobního cyklu. Za třetí, jsou soustředěny velké rezervy, s nimiž práce je stále v budoucnosti.
Nesporným vůdcem je Čína. Na světě je 10 hlavních prozkoumaných ložisek a pět z nich se nachází v Číně. Významné zásoby jsou také v Rusku a Vietnamu, USA a Rwandě, Bolívii, Kazachstánu a Kanadě. V Evropě se těžbou a zpracováním zabývají Rakousko a Portugalsko. Těžba ve Spojeném království je od roku 2018 zmrazena.
Získávání žáruvzdorného kovu z rudy
Ve většině případů se používá standardní algoritmus:
- obohacování těžené rudy za účelem získání anhydridu wolframu;
- redukce prostřednictvím reakcí s uhlíkem nebo vodíkem (tato metoda umožňuje získat vysoce kvalitní wolframový prášek);
- lisování a slinování – to jsou fáze mechanického a tepelného zpracování nezbytné pro výrobu pevných ingotů.
Výroba tyčí je technologický proces při T 1500°C a zpracování na speciálních zařízeních. Pro získání drátu se tyče po ochlazení – žíhání, leštění a elektrolytickém leptání – podrobují fázi tažení, zahřívání až na 1000 stupňů.
Hlavní typy výrobků vyrobených z tohoto univerzálního materiálu:
- tyče;
- drát
- prášek;
- elektrody;
- povlečení na postel;
- fólie;
- pruhy;
- pásky;
- desky.
Slitina s rheniem má nejvyšší, bez nadsázky, unikátní parametry tepelné odolnosti. Při výrobě vysokoteplotních termočlánků se používá drát složený z 20 % rhenia a 80 % wolframu. Umožňují provádět měření v širokém teplotním rozsahu, přičemž horní hranice přesahuje 2000 stupňů Celsia.
zábavný fakt: Wolfram se úspěšně používá ve světě padělatelů: díky své hustotě, blízké vlastnostem zlata, se úspěšně používá k padělání zlatých slitků. Lišta může být nahoře jednoduše zlacená. Je však také možná mazanější možnost: vyvrtá se zlatý prut a „náplní“ se stanou wolframové tyče.
Práce s tvrdým a zároveň křehkým kovem je poměrně náročný proces, který vyžaduje vysoce kvalifikované odborníky a high-tech zařízení. Rozsah jeho uplatnění se ale každým rokem rozšiřuje. Po zahájení své kariéry s jednoduchou žárovkou se nejvíce žáruvzdorný kov stal nepostradatelným pro letecký průmysl (včetně výroby raketových trysek), pro výrobu lékařských a domácích spotřebičů a nyní se zabývá jadernou energetikou.
Komfort svařovacího procesu a kvalita vyrobeného švu přímo závisí na správné volbě elektrody.
Tig svařování používá elektrický oblouk, který hoří mezi koncem elektrody a obrobkem. Svarová lázeň je chráněna inertním plynem – argonem. Elektroda je nekonzumovatelná, proto je pro svářeče snazší ovládat vzduchovou mezeru a plynule pohybovat hořákem, což ovlivňuje kvalitu švu. Argonový svářeč zároveň musí umět správně zvolit barvu wolframové elektrody, která určuje spolehlivost spojení a životnost přídavných materiálů. Náš článek vám pomůže pochopit rozdíly v barvách nekonzumovatelných elektrod.
V tomto článku:
- Druhy wolframových elektrod podle složení
- WZ-8, bílá
- WP, zelená
- WT-20, červená
- WC-20, šedá
- WY-20, tmavě modrá
- WL-20, modrá a WL-15, zlatáRůdy wolframových elektrod podle průměru
Druhy wolframových elektrod podle složení
Wolfram se dobře hodí pro argonové obloukové svařování, protože jeho bod tání je 3410 °C – vyšší než u většiny kovů. Proto se neroztaví z elektrického oblouku a umožňuje vytvořit svarovou lázeň pro vytvoření švu.
Wolframová tyč má podobnou barvu jako kartáčovaná legovaná ocel. Pro zvýšení stability oblouku, zlepšení odolnosti proti deformaci a dalších vlastností se do čistého wolframu přidávají kovy vzácných zemin. Na základě složení prutu se určuje jeho příslušnost k určité značce a rozsah použití. Mezinárodně jsou wolframové elektrody označeny barevným hrotem označujícím značku. Z tohoto důvodu musí svářeč zvolit spotřební materiál pro svařování.
WZ-8, bílá
Určeno pro svařování hliníku, bronzu (a jeho slitin), niklu, hořčíku.
Obsahují oxid zirkoničitý a jsou určeny pro svařování na střídavý proud. Tato tyč zajišťuje stabilní hoření oblouku a zabraňuje kontaminaci svarové lázně. Pro zajištění nejvyšší kvality švu je hrot nabroušený do kulového tvaru.
WP, zelená
K dispozici pro svařování hořčíku, hliníku a jejich slitin.
Kompozice obsahuje čistý wolfram v množství 99.5 %. Navrženo pro provoz na střídavý proud, zajišťující stabilní spalování elektrického oblouku. Vhodné pro použití s nebo bez oscilátoru. Jako ochranný plyn lze použít argon nebo helium. Protože se tenký hrot rychle přehřívá a drolí, doporučuje se sférické ostření.
WT-20, červená
Používá se pro svařování: mědi, bronzu, niklu, legované oceli, titanu, kovů s vysokým bodem tání (tantal, molybden).
Směs wolframu a oxidu thoria. Thorium je radioaktivní materiál, takže ostření tyče musí být prováděno v ochranných pomůckách, jinak prach ovlivní zdraví svářeče. Pro nepravidelné svařování je povolen normální proces s přirozeným větráním. Pro nepřetržitou práci s červenými wolframovými elektrodami je nutná nucená ventilace a při svařování v nádobách jsou nutné masky s turbobloky.
Požadovaná speciální forma ostření je ve formě plošiny s výstupky. Je lepší vařit stejnosměrným proudem. Tyče díky přídavku thoria odolávají zvýšeným teplotám bez deformace, proto se používají pro svařování silných kovů.
WC-20, šedá
Používá se pro svařování: mědi, bronzu, niklu, legované oceli, titanu, kovů s vysokým bodem tání (tantal, molybden).
Směs wolframu a oxidu thoria. Thorium je radioaktivní materiál, takže ostření tyče musí být prováděno v ochranných pomůckách, jinak prach ovlivní zdraví svářeče. Pro nepravidelné svařování je povolen normální proces s přirozeným větráním. Pro nepřetržitou práci s červenými wolframovými elektrodami je nutná nucená ventilace a při svařování v nádobách jsou nutné masky s turbobloky.
WY-20, tmavě modrá
Používají se při svařování molybdenu, tantalu, mědi, bronzu, niobu, niklu, titanu. Univerzální podle typu proudu (AC/DC).
Složení obsahuje přídavek 2% oxidu ceru, neradioaktivního prvku, který je pro svářeče bezpečnější při práci. Cer umožňuje snadné počáteční spuštění oblouku a umožňuje zvýšení svařovacího proudu bez poškození zařízení. Elektrody dokonale drží oblouk při nízkých proudech při svařování tenkých ocelových plechů. Nejběžnější aplikací je orbitální svařování trubek.
WL-20, modrá a WL-15, zlatá
Používají se k vaření hliníku, bronzu, mědi a legované oceli. Můžete pracovat se střídavým a stejnosměrným proudem libovolné polarity a také se střídavým sinusovým proudem.
Číslo na známce udává obsah oxidu lanthanitého – 2 % a 1.5 %. Látka zpomaluje opotřebení hrotu jehly, usnadňuje počáteční a opakované zapalování oblouku a snižuje pravděpodobnost popálení. Díky oxidu lanthanitého lze svařovací proud zvýšit o 50 % oproti maximu čistých wolframových tyčí. Modré a zlaté elektrody lépe drží ostří a wolfram méně znečišťuje svarovou lázeň.
Druhy wolframových elektrod podle průměru
Celkem je k dispozici 8 možností pro průměry nekonzumovatelných wolframových elektrod: 1.0/1.6/2.0/2.4/3.2/4.0/4.8/6.4 mm. Čím silnější tyč, tím vyšší proud budete moci vařit. V domácí dílně a ve výrobě se pro tenký kov nejčastěji používají jehly o průměru 1.6-2.0 mm, pro spojování úhelníků, trubek, profilů atd. 3.2 mm. Tabulka přípustných proudů uvádí mezní hodnoty pro každý průměr, s přihlédnutím k volbě polarity. To vám pomůže vybrat správné zařízení pro konkrétní svařovací proces.
Přípustné hodnoty proudu pro elektrody různých průměrů
| Průměr wolframové elektrody, mm | Rozsah aplikovaných proudů při svařování na stejnosměrný proud, A | Rozsah aplikovaných proudů při svařování na střídavý proud, A | ||
|---|---|---|---|---|
| Přímá polarita (-) | Opačná polarita (+) | Vlny o nestejné amplitudě +/- | Vlny mají stejnou amplitudu +/- | |
| 1,0 | 15-80 | – | 10-80 | 20-60 |
| 1,6 | 60-150 | 10-18 | 50-120 | 40-100 |
| 2,0 | 100-200 | 12-20 | 70-160 | 60-130 |
| 2,4 | 150-250 | 15-25 | 80-200 | 80-150 |
| 3,2 | 220-350 | 20-35 | 150-270 | 120-200 |
| 4,0 | 350-500 | 35-50 | 220-350 | 170-260 |
| 4,8 | 420-650 | 45-65 | 240-420 | 220-340 |
| 6,4 | 600-900 | 65-100 | 360-560 | 250-450 |
Odpovědi na otázky: o správné volbě wolframových elektrod
Jak se brousí wolframová elektroda v továrnách?
Skrýt Další podrobnosti
K ostření nekonzumovatelné elektrody se používají speciální stroje. Disponují rotačním diamantovým kotoučem, kolečkem s možností volby průměru elektrody, možností nastavení úhlu ostření a funkcí trimování a otupování (obkládání). Používání stroje je bezpečné (protože je k dispozici držák elektrody) a umožňuje získat krásné a správné ostření během několika sekund. Takový stroj si můžete pořídit i pro soukromé potřeby.
Jak naostřit elektrodu bez stroje?
Skrýt Další podrobnosti
Pokud nemáte stroj, můžete použít běžný elektromotor s diamantovým kotoučem. Ale budete muset držet elektrodu v rukou, pravidelně ji ponořovat do vody, aby se ochladila (jinak ji nebudete moci držet), a ovládat úhel ostření očima. Vyvarujte se radiálního ostření – držte stopku na straně čepele, ne na konci. Ostření se provádí směrem k hrotu, nikoli ze strany jehly. Délka ostření se rovná 2-3 průměrům elektrody. Špička by se měla zužovat (pro svařování tenkého kovu 1 mm) nebo s mírným otupením o průměru 0.2 pro tlustý kov.
Potřebuji svařit spoj v úzkém místě, kam se hořák nevejde, co mám dělat?
Skrýt Další podrobnosti
Dlouhý uzávěr vám obvykle zabrání dostat hořák na nevhodné místo. Použijte střední nebo krátký chránič zubů ze sady (pokud je nemáte, kupte si je). Ale nelze do nich vložit dlouhou elektrodu, takže wolframová tyč bude muset být řezána na diamantovém kotouči.
Při svařování kov hodně „plivne“ a rychle kontaminuje jehlu, co mám dělat?
Skrýt Další podrobnosti
Zkuste přidat nebo snížit průtok plynu na reduktoru. Dalším důvodem „plivání“ může být znečištěný spoj (olej, barva). Vyčistěte spoj rozpouštědlem. Některé slitiny nebo železné kovy vždy „plivnou“, takže se zásobte naostřenými elektrodami, aby byl spoj rychlejší. Svářeči argonu často brousí wolframové elektrody na obou stranách, aby snížili počet cest ke stroji.
Jak naostřit elektrodu pro svařování hliníku?
Skrýt Další podrobnosti
Pro argonové svařování hliníku by měl být tvar hrotu tlustý (v podstatě ne naostřený), ale zaoblený. Poté bude oblouk hořet rovnoměrněji a vy budete moci ovládat svarovou lázeň. Svařování se provádí střídavým proudem.