GTAW 用のタングステン電極の選択と準備は、結果を最適化し、汚染や再加工を防ぐために不可欠です。ゲッティイメージズ
タングステンは、ガスタングステンアーク溶接 (GTAW) 電極の製造に使用されるレアメタル元素です。GTAW プロセスは、タングステンの硬度と高温耐性を利用して溶接電流をアークに伝達します。タングステンの融点は金属の中で最も高く、摂氏3,410度です。
これらの非消耗電極にはさまざまなサイズと長さがあり、純粋なタングステン、またはタングステンと他の希土類元素および酸化物の合金で構成されています。GTAW の電極の選択は、母材の種類と厚さ、および溶接に交流 (AC) または直流 (DC) のどちらが使用されるかによって異なります。球形、尖形、または切頭形の 3 つの先端処理のどれを選択するかは、結果を最適化し、汚染や再作業を防ぐためにも重要です。
各電極は、種類についての混乱を避けるために色分けされています。電極の先端に色が現れます。
純タングステン電極 (AWS 分類 EWP) には 99.50% のタングステンが含まれており、すべての電極の中で最も消費率が高く、一般に合金電極よりも安価です。
これらの電極は、加熱するときれいな球形の先端を形成し、平衡波による交流溶接に優れたアーク安定性をもたらします。純タングステンは、特にアルミニウムやマグネシウムの交流正弦波溶接においても優れたアーク安定性をもたらします。トリウムまたはセリウム電極に伴う強力なアークスタートが得られないため、通常は DC 溶接には使用されません。インバーターベースのマシンで純粋なタングステンを使用することはお勧めできません。最良の結果を得るには、鋭利なセリウムまたはランタニド電極を使用してください。
トリウムタングステン電極 (AWS 分類 EWTh-1 および EWTh-2) には、少なくとも 97.30% のタングステンと 0.8% ～ 2.20% のトリウムが含まれています。EWTh-1とEWTh-2の2種類があり、それぞれ1%と2%含有されています。それぞれ。これらは一般的に使用される電極であり、その長い耐用年数と使いやすさにより好まれています。トリウムは電極の電子放出品質を向上させるため、アークの開始が改善され、より高い電流容量が可能になります。電極はその溶融温度よりはるかに低い温度で動作するため、消耗率が大幅に低減され、アークドリフトが排除され、安定性が向上します。他の電極と比較して、トリウム電極は溶融池に堆積するタングステンが少ないため、溶接汚染の発生が少なくなります。
これらの電極は、主に炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル、チタンの直流電極マイナス (DCEN) 溶接、および一部の特殊な AC 溶接 (薄いアルミニウムの用途など) に使用されます。
製造プロセス中、トリウムは電極全体に均一に分散され、研削後のタングステンの鋭いエッジを維持するのに役立ちます。これは、薄鋼を溶接するのに理想的な電極形状です。注: トリウムは放射性であるため、使用する場合は常にメーカーの警告、指示、および製品安全データシート (MSDS) に従う必要があります。
セリウムタングステン電極 (AWS 分類 EWCe-2) には、少なくとも 97.30% のタングステンと 1.80% ～ 2.20% のセリウムが含まれており、2% セリウムと呼ばれます。これらの電極は、低電流設定での DC 溶接で最も優れた性能を発揮しますが、AC プロセスでも上手に使用できます。セリウムタングステンは、低アンペア数でのアークスタートに優れているため、鉄道の管やパイプの製造、板金加工、小型で精密な部品を含む作業などの用途で人気があります。トリウムと同様に、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタンの溶接に最適です。場合によっては、2% トリウム電極を置き換えることができます。セリウム・タングステンとトリウムの電気的特性はわずかに異なりますが、ほとんどの溶接工はそれらを区別できません。
より高いアンペア数のセリウム電極の使用は推奨されません。これは、アンペア数が高いと、酸化物がチップの熱に急速に移動し、酸化物含有量が除去され、プロセスの利点が無効になるためです。
インバータ AC および DC 溶接プロセスには、尖ったチップおよび/または切り取られたチップ (純タングステン、セリウム、ランタン、トリウム タイプの場合) を使用してください。
ランタンタングステン電極 (AWS 分類 EWLa-1、EWLa-1.5、および EWLa-2) には、少なくとも 97.30% のタングステンと 0.8% ～ 2.20% のランタンまたはランタンが含まれており、EWLa-1、EWLa-1.5、および EWLa-2 ランタン部門と呼ばれます。要素の。これらの電極は、優れたアーク開始能力、低いバーンアウト率、良好なアーク安定性、および優れた再点火特性を備えており、セリウム電極と同様の利点が数多くあります。ランタニド電極は、2% トリウム タングステンの導電特性も備えています。場合によっては、溶接手順を大幅に変更することなく、トリウム タングステンの代わりにランタン タングステンを使用できることがあります。
溶接能力を最適化したい場合は、ランタンタングステン電極が最適です。チップ付きの AC または DCEN に適しており、AC 正弦波電源でも使用できます。ランタンとタングステンは鋭い先端を非常によく維持できるため、方形波電源を使用して DC または AC で鋼やステンレス鋼を溶接する場合に有利です。
トリウム・タングステンとは異なり、これらの電極は交流溶接に適しており、セリウム電極と同様に、より低い電圧でアークを開始し、維持することができます。純粋なタングステンと比較すると、所定の電極サイズにおいて、酸化ランタンを添加すると最大通電容量が約 50% 増加します。
ジルコニウムタングステン電極 (AWS 分類 EWZr-1) には、少なくとも 99.10% のタングステンと 0.15% ～ 0.40% のジルコニウムが含まれています。ジルコニウムタングステン電極は非常に安定したアークを生成し、タングステンのスパッタを防ぎます。球状チップを保持し、耐汚染性が高いため、交流溶接に最適です。その電流容量はトリウムタングステンと同等以上です。いかなる状況においても DC 溶接にジルコニウムを使用することはお勧めできません。
希土類タングステン電極 (AWS 分類 EWG) には、指定されていない希土類酸化物添加剤または異なる酸化物の混合物が含まれていますが、メーカーは各添加剤とその割合をパッケージに表示する必要があります。添加剤に応じて、望ましい結果には、AC プロセスおよび DC プロセス中に安定したアークを生成すること、トリウム タングステンよりも長い寿命、同じ作業でより小さな直径の電極を使用できること、同様のサイズの電極を使用できること、より高い電流が含まれる場合があります。タングステンのスパッタも減少します。
電極の種類を選択したら、次のステップは端部の準備を選択することです。3 つのオプションは、球形、尖頭、切頭です。
球形チップは通常、純粋なタングステンおよびジルコニウム電極に使用され、正弦波および従来の方形波 GTAW マシンでの AC プロセスに推奨されます。タングステンの端を正しくテラフォーミングするには、特定の電極直径に推奨される AC 電流を印加するだけで (図 1 を参照)、電極の端にボールが形成されます。
球状端の直径は、電極の直径の 1.5 倍を超えてはなりません (たとえば、1/8 インチの電極は直径 3/16 インチの端を形成する必要があります)。電極先端の球体が大きくなると、アークの安定性が低下します。また、剥がれて溶接部を汚染する可能性もあります。
チップおよび/または切頭チップ (純タングステン、セリウム、ランタン、トリウム タイプ用) は、インバーター AC および DC 溶接プロセスで使用されます。
タングステンを適切に研削するには、タングステン研削専用の砥石（汚染を防ぐため）と、ホウ砂またはダイヤモンド製の砥石（タングステンの硬度に耐えるため）を使用します。注: トリウムタングステンを研削する場合は、粉塵の管理と収集を必ず行ってください。粉砕ステーションには適切な換気システムが備わっています。製造元の警告、指示、MSDS に従ってください。
タングステンをホイール上で 90 度の角度で直接研削し (図 2 を参照)、研削痕が電極の長さに沿って伸びることを確認します。そうすることで、アークドリフトを引き起こしたり、溶接池に溶けて汚染を引き起こす可能性があるタングステン上のリッジの存在を減らすことができます。
一般に、タングステンのテーパーを電極直径の 2.5 倍以下に研磨する必要があります (たとえば、1/8 インチの電極の場合、研磨面の長さは 1/4 ～ 5/16 インチです)。タングステンを円錐状に研磨すると、アーク開始の移行が簡素化され、より集中したアークが生成され、より良い溶接性能が得られます。
薄い材料（0.005 ～ 0.040 インチ）を低電流で溶接する場合、タングステンを先端まで研磨するのが最善です。チップにより、溶接電流が集中アークで伝達され、アルミニウムなどの薄い金属の変形を防ぐことができます。高電流によりタングステンの先端が吹き飛ばされ、溶融池の汚染が生じるため、高電流用途に尖ったタングステンを使用することはお勧めできません。
高電流アプリケーションの場合は、先端を切り落とした部分を研磨するのが最善です。この形状を得るには、まずタングステンを上記のテーパーに研削し、次に 0.010 ～ 0.030 インチに研削します。タングステン先端のフラットグラウンド。この平らな地面は、タングステンがアークを通って移動するのを防ぐのに役立ちます。ボールの発生も防ぎます。
以前は Practical Welding Today として知られていた WELDER では、私たちが使用し、毎日働いている製品を製造している実際の人々を紹介します。この雑誌は、20 年以上にわたって北米の溶接コミュニティに貢献してきました。
投稿時間: 2021 年 8 月 23 日