Sudarea TIG/WIG (II)

Un alt aspect important pe care sudorii trebuie să-l ia în considerație se referă la tipul și calitatea electrozilor utilizați la sudarea TIG. Nu toți electrozii se comportă la fel și, de asemenea, calitatea poate să difere foarte mult de la un furnizor la altul. Din acest motiv, în alegerea unui electrod nu trebuie luat în calcul doar prețul de achiziție, ci și tipul electrodului (în funcție de aplicația pe care o avem de realizat) și calitatea acestuia.

Electrozi din wolfram pur (cap verde)

Acești electrozi conțin minim 99,5% wolfram, se consumă cel mai repede dintre toți electrozii utilizați pentru sudarea TIG și sunt, în mod normal, și cei mai ieftini. Oferă o bună stabilitate a arcului la sudarea în curent alternativ a aluminiului. Sunt preferați pentru sudarea în curent alternativ, cu caracteristică sinusoidală, a aluminiului și a magneziului, deoarece oferă o foarte bună stabilitate a arcului, atât în mediu protectorde argon, cât și în mediu de heliu. Formează foarte ușor un vârf rotunjit și curat, însă au tendința să se despice atunci când se utilizează curenți mari.

Nu sunt recomandați pentru sudarea în curent continuu, deoarece nu oferă aceeași putere de amorsare, precum electrozii de wolfram aliați cu oxid de toriu și, respectiv, precum cei aliați cu oxid de ceriu.

Electrozi din wolfram aliat cu oxid de zirconiu (cap alb)

Acești electrozi conțin minim 99,10% wolfram și între 0,15% și 0,40% oxid de zirconiu și sunt electrozii preferați atunci când se dorește sudarea în current alternativ, cu un vârf rotunjit, cu o calitate foarte ridicată și atunci când nu este tolerată contaminarea băii de material topit. Produc un arc extrem de stabil și au o bună rezistență la fisurare. Capacitatea de  transfer a curentului este egală sau mai mare decât aceea a electrozilor din wolfram aliat cu oxid de toriu. Nu sunt recomandați pentru sudarea în current continuu.

Electrozi din wolfram aliat cu oxid de lantan (1% cap negru, 1,5% cap auriu, 2% cap albastru)

Acești electrozi sunt aliați cu oxid de lantan, care nu este radioactiv, au capabilități excelente de amorsare a arcului (acesta poate fi amorsat și menținut la amperaje mici), au o bună durată de viață, oferă o excelentă stabilitate a arcului și caracteristici de reamorsare a arcului foarte bune.

Alierea cu 1-2% oxid de lantan crește capacitatea maximă de transfer a curentului cu circa 50% față de electrozii din wolfram pur de același diametru, atunci când se sudează în curent alternativ. De asemenea, acești electrozi își mențin vârful ascuțit o perioadă lungă de timp, fapt important în cazul sudării oțelului și a oțelului inoxidabil în curent continuu sau la sudarea în current alternativ, utilizând surse de sudare cu caracteristică dreptunghiulară.

Electrozii aliați cu 1,5% lantan (conțin minim 97,80% wolfram și între 1,30% și 1,70% lantan) oferă majoritatea avantajelor electrozilor aliați cu oxid de ceriu, având, în plus, o conductivitate similară cu a electrozilor aliați cu 2% oxid de toriu, iar din acest motiv îi pot înlocui pe aceștia, fără a fi necesare modificări semnificative ale parametrilor de sudare. Datorită acestor caracteristici, acești electrozi sunt ideali, dacă doriți să vă optimizați calitatea sudurii.

Așadar acești electrozi pot fi utilizați atât în curent alternativ (cu vârf rotunjit, pentru caracteristicile sinusoidale, sau cu vârf ascuțit, pentru cele dreptunghiulare), cât și în curent continuu (cu electrodul legat la bornă – și având vârful ascuțit).

Electrozi din wolfram aliat cu ceriu (2% cap gri)

Acești electrozi conțin minim 97,30% wolfram și între 1,80% și 2,20% ceriu și se comportă cel mai bine la sudarea în curent continuu, utilizând intensități mici, însă pot fi utilizați cu succes, atât la sudarea în curent continuu, cât și în curent alternativ. Amorsarea excelentă a arcului la amperaje scăzute a făcut ca acești electrozi să fie utilizați pe scară largă în aplicații de automatizare, la sudarea tablelor subțiri, etc. Pot înlocui cu succes electrozii toriați (cu 2% toriu) și, deși au caracteristici electrice diferite față de electrozii toriați, majoritatea sudorilor nu vor fi capabili să facă vreo diferență între ei. Utilizarea electrozilor ceriați la amperaje mari nu este recomandată, deoarece oxizii vor migra rapid către vârful încins al electrodului, eliminându-se și anulând, astfel, beneficiile aduse de oxidul de ceriu.

Electrozi din wolfram aliat cu toriu (1% cap galben, 2% cap roşu)

Electrozii din wolfram aliat cu 2% toriu sunt cei mai utilizați electrozi la noi în țară, fiind preferați pentru ușurința în utilizare și durata lungă de viață (net superioară electrozilor din wolfram pur). Oferă performanțe mai bune de sudare în curent continuu față de electrozii din wolfram nealiat, deoarece adaosul  de toriu crește emisia de electroni, îmbunătățind amorsarea și crescând capacitatea de transfer a curentului. Deoarece lucrează la temperaturi net inferioare punctului lor de topire, acești electrozi au o rată de uzură redusă, oferind, astfel, o excelentă stabilitate a arcului. De asemenea, oferă un risc mai mic de contaminare a băii de material topit decât alți electrozi.

Spre deosebire de electrozii din wolfram pur, acești electrozi sunt excepționali pentru sudarea în curent continuu (cu electrodul conectat la borna -), însă, la sudarea în curent alternativ, se folosesc doar în cazuri speciale (la sudarea tablelor din aluminiu mai subțiri de 1,5 mm).

• FOTO 1. Diverse tipuri de electrozi din wolfram

Totuși, toriul este un material cu un nivel scăzutde radioactivitate și, din acest motiv, se recomandă ca, atunci când se sudează în zone înguste, să existe o bună ventilație. O grijă deosebită trebuie avută pentru a nu se inspira praful rezultat în urma ascuțirii acestor electrozi, iar în acest scop se vor utilize echipamente specializate pentru ascuțirea electrozilor din wolfram.

Gazele de protecţie utilizate la sudarea TIG

Pentru a înțelege ce tip de gaz de protecție este alegerea optimă pentru fiecare aplicație în parte, voi detalia, în cele ce urmează, tipurile de gaze de protecție care se pot utiliza și modul în care ele influențează sudura.

Argon

Argonul este în general gazul inert cel mai utilizat în cadrul proceselor de sudare TIG. Preferat datorită prețului și rezultatelor excelente care se obțin la sudarea materialelor neferoase (cum ar fi aliaje de aluminiu, cupru, nichel, etc) și a metalelor radioactive și a celor dificil de prelucrat. Argonul oferă o stabilitate excelentă a arcului, ceea ce permite obținerea unei bune pătrunderi și a unei excelente calități a cordonului de sudură. Potențialul scăzut de ionizare al argonului ușurează amorsarea arcului și ajută la o bună transmitere a curentului de sudare. În plus, determină obținerea unui arc bine constrâns și cu o densitate mare de curent, fapt ce permite concentrarea energiei pe o suprafață relativ redusă.

Heliu

Heliul este tot un gaz inert, utilizat în aplicațiile de sudare care necesită introducerea unei mari cantități de căldură în material. Are avantajul de a îmbunătăți viteza de sudare și de a crește pătrunderea, însă nu permite obținerea unui arc la fel de stabil ca în cazul utilizării argonului. Heliul are o conductivitate termică foarte mare (mai mare decât cea a argonului), iar acest fapt conduce la creșterea temperaturii din piesele care se sudează, la creșterea tensiunii de sudare și implicit la creșterea energiei introdusă în piese. De asemenea, determină un arc mai lat și o baie de material topit mai fluidă. Acest lucru este avantajos atunci când se sudează aliaje de aluminiu, magneziu sau cupru.

Principalele dezavantaje ale heliului sunt: costul mai ridicat față de cel al argonului, potențialul ridicat de ionizare (fapt ce îngreunează amorsarea arcului) și faptul că pentru o protecție optimă este necesară o cantitate de gaz mult mai mare față de cazul în care se utilizează argon. De exemplu, în cazul utilizării drept gaz de protecție a heliului în procent de 100% consumul de gaz va fi de peste 3 ori mai mare față de cazul utilizării argonului. Acest lucru se datorează faptului că heliul are o greutate mult mai mică decât aerul și tinde să se ridice.

Argon/Heliu

De obicei, argonul și heliul sunt amestecate pentru a se putea beneficia de avantajele aduse de ambele gaze. Astfel, în timp ce argonul determină un arc stabil și are un bun efect de curățare, heliul determină o baie mai lată și mai fluidă. Amestecurile argon/heliu sunt folosite, în principal, la sudarea TIG a neferoaselor precum aluminiu și cupru, pentru a crește cantitatea de căldură intro dusă în material. În general, cu cât este mai grosmaterialul de bază, cu atât va fi mai ridicat procentulde heliu. Procente mici de heliu, în jur de circa 20%,vor afecta arcul.

Odată cu creșterea procentului de heliu vor crește tensiunea arcului, cantitatea de stropi și raportul dintre lățimea și adâncimea cordonului de sudură, în timp ce se reduce pericolul apariției de pori la sudarea aluminiului. Într-un astfel de amestec, argonul trebuie să fie în procent de minim 20% pentru a se produce și menține un transfer prin pulverizare stabil.

Existența în amestec a 25% heliu este recomandată la sudarea neferoaselor, atunci când este necesară creșterea cantității de căldură introdusă în material și când se dorește un cordon de sudură cu un aspect excelent.

Un amestec cu 50% heliu și 50% argon este adecvat pentru sudarea mecanizată, cu viteză de sudare mare, a materialelor neferoase cu grosimi mai mici de 15 mm.

Un amestec cu 75% heliu și 25% argon este adecvat pentru sudarea mecanizată a aluminiului cu grosimi mai mari de 25 mm, în PA. Totuși, trebuie ținut cont de faptul că, în acest caz, cantitatea de gaz care se consumă este aproape dublă față de cazul utilizării argonului în procent de 100%.

Argon/Hidrogen

În ceea ce privește amestecurile de gaze formate din argon și hidrogen, pot spune că acestea se recomandă în special la sudarea inoxurilor, în scopul creșterii vitezei de sudare și obținerii unui cordon de sudură curat. În general, se recomandă utilizarea unor procente de hidrogen de 2% sau 5%, în scopul obținerii de rezultate optime (din punct de vedere al vitezei de sudare și al calității) și pentru un proces de sudare care să se desfășoare în condiții de deplină securitate. Un procent de hidrogen de peste 7% va determina apariția unei flăcări la ieșirea din pistolet (făcând imposibilă sudarea), iar surplusul de hidrogen va trebui ars pentru a nu genera o posibilă explozie.

• FOTO 2. Sudura TIG realizata utilizând drept gaz de protecție un amestec format din 95% Argon și 5% Hidrogen. Cordonul de sudura a fost realizat în mod manual utilizând un echipament de sudare TIP TIG cu sârma calda. Materialul este inox 316L de 2 mm grosime, iar viteza de sudare a fost de circa 60 cm/min. Se poate observa ușor ca suprafața cordonului este perfect curata, iar zona influențata termic este aproape inexistenta