タングステン電極のガイドライン: 最新情報

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重要です。 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希少金属元素です。 GTAW プロセスは、溶接電流をアークに流すためにタングステンの硬度と高温耐性に依存しています。 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のいずれかで構成されています。 GTAW 用の電極の選択は、母材の種類と厚さ、および溶接を交流 (AC) で行うか直流 (DC) で行うかによって異なります。 ボール状、尖った、または切り取られた 3 つの先端処理のうちどれを選択するかも、結果を最適化し、汚染や再作業を防ぐ上で重要です。

各電極は色分けされており、その種類についての混乱を避けることができます。 電極の先端部分に色が現れます。

純粋なタングステン電極 (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耗率が高く、通常は合金化された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ボール状の先端を形成し、バランスのとれた波形による AC 溶接に優れたアーク安定性をもたらします。 純粋なタングステンは、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化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。 純粋なタングステンはインバーターベースのマシンでは推奨されません。 最良の結果を得るには、鋭利なセリウム化またはランタン化電極を使用してください。

トリウム化タングステン電極 (AWS 分類 EWTh-1 および EWTh-2) には、最低 97.30% のタングステンと 0.8% ～ 2.20% のトリウムが含まれており、1% と 2% を含む EWTh-1 と EWTh-2 の 2 つのタイプがあります。それぞれ。 これらは一般的に使用される電極であり、寿命が長く使いやすいため好まれています。 トリウムは電極の電子放出特性を高め、アークの開始を改善し、より高い電流容量を可能にします。 この電極はその溶融温度よりもはるかに低い温度で動作するため、消耗率が大幅に低下し、アークのふらつきがなくなり、安定性が高まります。 他の電極と比較して、トリエーテッド電極は溶接溜まりに堆積するタングステンが少ないため、溶接部の汚染が少なくなります。

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 DC 電極マイナス (DCEN) 溶接や、一部の特殊な AC 溶接 (薄肉アルミニウム用途など) に使用されます。

製造中、トリウムは電極全体に均一に分散され、研削後もタングステンが鋭い刃先（薄鋼の溶接に理想的な電極形状）を維持するのに役立ちます。 注: トリウムは放射性であるため、その使用について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。

セリウム化タングステン電極 (AWS 分類 EWCe-2) には、最低 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% セリウム化と呼ばれます。 これらの電極は、低電流設定での DC 溶接で最高のパフォーマンスを発揮しますが、AC プロセスでも十分に使用できます。 セリウム化タングステンは、低いアンペア数で優れたアークスタートを実現するため、軌道管やパイプの製造、薄板金属加工、小さくて繊細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あり、場合によっては 2% トリウム含有電極を置き換えることができます。 セリウム化タングステンはトリウムとはわずかに異なる電気的特性を持っていますが、ほとんどの溶接工は違いを見分けることができません。

より高いアンペア数でセリウム酸化電極を使用することは推奨されません。これは、アンペア数が高いと、酸化物が先端の熱に急速に移動し、酸化物含有量が除去され、その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/または切り取ったチップ (純タングステン、セリウム化、ランタン化、トリエート化タイプの場合) を使用します。

ランタン化タングステン電極 (AWS 分類 EWLa-1、EWLa-1.5、および EWLa-2) には、最低 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ナが含まれており、EWLa-1、EWLa-1.5、および EWLa-1.5 として知られています。 EWLa-2 ランタン化。 これらの電極は、優れたアーク始動性、低いバーンオフ率、優れたアーク安定性、および優れた再点火特性を備えており、セリウム酸化電極と同様の利点が多くあります。 ランタン化電極は、2% トリウム化タングステンの導電率特性も共有します。 場合によっては、溶接プログラムを大幅に変更することなく、ランタン化タングステンをトリウム化タングステンに置き換えることができます。

ランタン化タングステン電極は、溶接能力を最適化したい場合に最適です。 これらは、先端が尖った AC または DCEN でうまく動作するか、AC 正弦波電源で使用するためにボール状にすることもできます。 ランタン化タングステンは鋭利な先端を良好に維持するため、方形波電源からの 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。

トリウム化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、セリウム化電極と同様に、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して、ランタナを添加すると、所定の電極サイズで最大通電容量が約 50% 増加します。

ジルコニウム処理タングステン電極 (AWS 分類 EWZr-1) には、最低 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。 ジルコン処理されたタングステン電極は非常に安定したアークを生成し、タングステンの吐き出しを防ぎます。 ボール状のチップを保持し、耐汚染性が高いため、交流溶接に最適です。 その通電能力はトリエーテッド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 溶接にはジルコン処理を推奨しません。

希土類タングステン電極 (AWS 分類 EWG) には、希土類酸化物の不特定の添加剤または異なる酸化物のハイブリッドの組み合わせが含まれていますが、メーカーはパッケージ上で各添加剤とその割合を特定する必要があります。 添加剤に応じて、AC プロセスと DC プロセスの両方での安定したアーク、トリエーテッド 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でより高い電流を使用できることなど、望ましい結果が得られます。 、タングステンの吐き出しが少なくなります。

電極の種類を選択したら、次のステップは終端処理を選択することです。 3 つの選択肢は、ボール状、尖ったもの、切り取られたものです。

ボール付きチップは一般に、純粋なタングステンおよびジルコン処理された電極で使用され、正弦波および従来の方形波 GTAW マシンの AC プロセスでの使用が推奨されます。 タングステンの端を適切に球状にするには、特定の電極直径に推奨される AC アンペア数を適用するだけです (「図1)、電極の端にボールが形成されます。

ボール状の端の直径は、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)。 電極先端の球が大きくなると、アークの安定性が低下する可能性があります。 また、剥がれて溶接部を汚染する可能性もあります。

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 (純粋なタングステン、セリウム化、ランタン化、トリウム化タイプの場合) を使用する必要があります。

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、ボラゾン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）を使用してください。 注: トリウムタングステンを研削する場合は、必ず粉塵を管理して収集してください。 粉砕ステーションには適切な換気システムを設置してください。 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まっすぐに研削するのではなく、90 度の角度で研削します (「図2 ) 研削マークが電極の長さにわたっていることを確認します。 そうすることで、アークのふらつきを引き起こしたり、溶接溜まり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隆起の存在を減らします。

一般に、タングステンのテーパーを電極直径の 2.5 倍以下の長さに研削します (たとえば、1/8 インチの電極の場合、表面を 1/4 ～ 5/16 インチ研削します)。長さ）。 タングステンをテーパー状に研磨すると、アーク開始の移行が容易になり、より集中したアークが生成され、溶接性能が向上します。

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。 先端が尖っているため、溶接電流が集中したアークで流れることができ、アルミニウムなどの薄い金属の歪みを防ぐことができます。 高電流アプリケーションに尖ったタングステンを使用することは推奨されません。高電流によってタングステンの先端が吹き飛ばされ、溶接溜まりの汚染が発生する可能性があるからです。

高電流アプリケーションの場合は、先端を切り落としたものを研磨するのが最適です。 この形状を実現するには、先に説明したように、まずタングステンをテーパー状に研削し、次に 0.010 ～ 0.030 インチに研削します。 タングステンの端に平らなランドがあります。 この平らなランドは、タングステンがアークを横切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。