BLOG: Scegliere il giusto elettrodo di tungsteno

Il tungsteno è un elemento metallico raro che viene utilizzato nella produzione di elettrodi utilizzati nella saldatura ad arco di tungsteno (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding). Nel seguito, al posto di GTAW, verrà utilizzato un termine a noi più familiare, saldatura TIG o saldatura secondo processo TIG.

Il processo TIG è caratterizzato sia dalla resistenza alle temperature più elevate, importanti per il trasferimento della corrente di saldatura nel cordone di saldatura, sia dalla durezza del tungsteno. A 3.410 gradi Celsius, il tungsteno ha il punto di fusione più alto di tutti i metalli.

Gli elettrodi di tungsteno sono disponibili in diverse lunghezze, colori e diametri e sono realizzati in tungsteno puro o una lega di tungsteno e altri elementi delle terre rare e loro ossidi come cerio e lantanio, i tipi più comuni di elettrodi. La scelta dell’elettrodo per il processo TIG dipende dal tipo e dallo spessore del materiale base nonché dal tipo di corrente di saldatura, corrente alternata (AC) o corrente continua (DC).

Particolarmente importante è anche il modo in cui viene lavorata la punta; può essere rettificato a un punto tondo oa un punto di intersezione. Il metodo e il processo di rettifica possono, a seconda del materiale del pezzo, avere una forte influenza sul risultato della saldatura o sul cordone di saldatura.

Ogni tipo di elettrodo di tungsteno è chiaramente codificato a colori. L’estremità dell’elettrodo è colorata e ogni colore rappresenta un tipo di elettrodo.

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 Tipo di elettrodo di Tungstenoo  Colore  Modelo Aggiunta di ossido %    Corrente alternata AC  Corrente continua DC  Aree di applicazione
 Wla - Tungstenoo con ossido di lantanio  Black  WL-10  1,0% Lantanio LaO2  x  x  Elettrodo universale per saldatura AC e DC. Prima scelta nella gamma a bassa corrente, con ottima e alta infiammabilità!
   Oro  WL-15  1,5% Lantanio LaO2  x  x  Questi possono essere utilizzati per saldare acciai non legati e altolegati, leghe di titanio, nichel, rame, alluminio e magnesio
   Blu  WL-20  2,0% Lanthanum LaO2  x  x  
 WCe - tungsteno con ceria  Grigio  WC-20  2,0% Cer LaO2  x  x  Elettrodo universale per saldatura AC e DC. Questi possono essere utilizzati per saldare acciai, leghe di alluminio, nichel, titanio, rame e magnesio nella gamma di correnti medio-basse.
 WTh - tungsteno con ossido di torio ThO2 * attivo Partikel* aktive Partikel  Giallo  WT-10  1,0% Torio ThO2  x  x  A causa delle particelle radioattive, ne sconsigliamo l'uso! Buone alternative sono ad es. (WL / WC) con proprietà ancora migliori.
   Rosso  WT-20  2,0% Torio ThO2  x  x  Ma se vengono utilizzati, possono essere utilizzati per saldare materiali altolegati. Le precauzioni di sicurezza devono essere osservate!
   Viola  WT-30  3,0% Torio ThO2  x  x  
   Arancia  WT-40  4,0% Torio ThO2  x  x  
 WZr - Tungsteno with Zirconio oxide ZrO2  Marrone  WT-03  0,3% Zirconio ZrO2  x    Adatto per la saldatura in corrente alternata di leghe di alluminio, idoneo solo in via condizionale per la saldatura in corrente continua.
   Bianco  WT-08  0,8% Zirconio ZrO2  x    
 WP - undoped Tungsteno electrode  Verde  WP-00  99,8% Tungsteno  x    Adatto per saldatura AC di leghe di alluminio, non adatto per saldatura DC.

I seguenti colori degli elettrodi di tungsteno sono più comunemente usati:

  • Verde – tungsteno puro
  • Rosso
  • Oro
  • Grigio
  • Aarancione
  • Blu

Alcuni tipi di elettrodi di tungsteno sono disponibili anche nel nostro negozio online, dai un’occhiata alla gamma: https://ipotools.it/product-category/accessori-per-saldatura-e-taglio/metalli-dapporto/

In questo blog, approfondiremo gli elettrodi di tungsteno più comunemente usati.

Tungsteno puro (verde)

Gli elettrodi di tungsteno puro (WP-00) contengono il 99,50% di tungsteno, hanno il più alto tasso di usura di qualsiasi elettrodo e sono generalmente più economici delle loro leghe.

Questi elettrodi formano una punta rotonda e pulita quando riscaldati e offrono un’eccellente stabilità dell’arco per la saldatura in corrente alternata (CA). Il tungsteno puro garantisce inoltre una buona stabilità dell’arco durante la saldatura in corrente alternata con onde di corrente sinusoidali, in particolare durante la saldatura di alluminio, magnesio e loro leghe. Normalmente, però, questi elettrodi non vengono utilizzati per la saldatura in corrente continua (DC), in quanto non producono un forte arco, a differenza degli elettrodi in tungsteno con, ad esempio, il colore rosso.

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Elettrodo di tungsteno (rosso)

Gli elettrodi di tungsteno al torio (denominazione WT-20) contengono almeno 97,30 di tungsteno e da 1,70 a 2,20 percento di torio e sono indicati come torio per il 2%. Al giorno d’oggi, questi sono gli elettrodi più comunemente usati per la loro lunga durata e facilità d’uso.

Il torio aumenta le proprietà di emissione di elettroni dell’elettrodo, che migliora l’inizio dell’arco e consente prestazioni di saldatura più elevate. Questo elettrodo viene utilizzato ben al di sotto della temperatura di fusione, il che porta a un’usura significativamente inferiore. Rispetto ad altri elettrodi, gli elettrodi di torio tungsteno trasferiscono meno tungsteno nel bagno di saldatura e quindi causano una minore contaminazione della saldatura.

Questi elettrodi sono principalmente utilizzati nella saldatura speciale in corrente alternata (come lamiere sottili di alluminio e materiali di spessore inferiore a 1,5 mm) e nella saldatura in corrente continua di acciai al carbonio e inossidabili, nonché di nichel e titanio.

Nella produzione di questi elettrodi, il torio viene miscelato uniformemente con il tungsteno, il che aiuta il tungsteno a mantenere un bordo affilato dopo la molatura: la forma dell’elettrodo ideale per la saldatura di acciaio sottile.

Nota: il torio è leggermente radioattivo, quindi seguire sempre le avvertenze, le istruzioni e le schede di sicurezza del produttore quando lo si utilizza.

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Elettrodo di tungsteno (Oro)

Gli elettrodi di tungsteno al lantanio (WL-15) contengono almeno il 97,80% di tungsteno e dall’1,30% all’1,70% di lantanio e sono indicati come elettrodi di lantanio all’1,5%. Sono caratterizzati da un’eccellente accensione dell’arco, un’usura ridotta, un’ottima stabilità dell’arco ed eccellenti proprietà di riaccensione, per molti versi simili agli elettrodi di cerio-tungsteno.

Gli elettrodi di lantanio condividono anche le proprietà di conduttività elettrica del 2% di torio di tungsteno. In alcuni casi, gli elettrodi di lantanio all’1,5% possono sostituire completamente un elettrodo di torio al 2% senza modificare in modo significativo i parametri di saldatura.

Gli elettrodi di tungsteno al lantanio sono ideali per ottimizzare le prestazioni di saldatura. Questi sono ideali per elettrodi negativi AC o DC con un’estremità appuntita, che puoi usare anche per la saldatura AC. Quando si salda con tungsteno al lantanio, si ottiene la forma di una punta acuminata, che è un grande vantaggio quando si saldano acciaio e acciaio inossidabile con corrente continua o corrente alternata con onde di corrente rettangolari.

A differenza del tungsteno-torio, questi elettrodi sono adatti anche per la saldatura in corrente alternata (AC) e, come gli elettrodi cerio-tungsteno, consentono l’inizio e il mantenimento dell’arco anche a tensioni più basse. Rispetto al tungsteno puro con 1,5% di lantanio, la conduttività elettrica massima per una data dimensione dell’elettrodo è aumentata di ca. 50%.

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Elettrodo di tungsteno (grigio)

Gli elettrodi di tungsteno grigio (denominazione WC-20) contengono additivi non specificati di ossidi di metalli rari o combinazioni ibride di ossidi diversi. Tuttavia, i produttori devono indicare ogni additivo e la sua percentuale sulla confezione. A seconda degli additivi, i risultati desiderati possono includere un arco stabile nei processi CA e CC, una vita più lunga rispetto al torio di tungsteno, la possibilità di utilizzare un elettrodo di diametro inferiore per lo stesso lavoro, l’uso di una corrente maggiore per elettrodi di dimensioni identiche e uno inferiore Includere la deposizione di tungsteno sul pezzo.

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Elettrodo di tungsteno (arancione)

Un elettrodo di cerio-tungsteno (denominazione WT-40) contiene almeno 97,70 di tungsteno e da 1,80 a 2,20 percento di cerio. Questi elettrodi sono più adatti per la saldatura in corrente continua con impostazioni di bassa corrente, sebbene siano applicabili anche ai processi di saldatura in corrente alternata. Con la sua eccellente qualità dell’arco a basso amperaggio, il cerio-tungsteno è particolarmente apprezzato per la saldatura e la saldatura orbitale di tubi, lamiere sottili e per lavori che coinvolgono parti piccole e sensibili.

Come il torio, il cerio-tungsteno è il migliore per la saldatura di acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, leghe di nichel e titanio e in alcuni casi può anche sostituire un elettrodo di torio al 2%. Le proprietà elettriche del cerio-tungsteno sono alquanto diverse da quelle del torio, ma la maggior parte dei saldatori non è in grado di distinguerle.

L’uso di elettrodi più grandi a resistenze più elevate non è raccomandato, poiché a potenze di corrente maggiori gli ossidi vengono rapidamente trasferiti al calore della punta, che rimuove il contenuto di ossido e degrada anche i benefici della saldatura.

Scelta dello spessore/diametro dell’elettrodo di tungsteno

La tabella seguente mostra i valori consigliati delle correnti di saldatura per un diametro specifico dell’elettrodo di tungsteno. Di norma, un elettrodo più sottile garantisce una migliore accensione dell’arco di saldatura rispetto a uno più spesso, ma allo stesso tempo l’elettrodo più sottile si consuma più rapidamente. Se scegliamo un elettrodo troppo spesso per una determinata corrente di saldatura, questo può portare a un arco instabile durante la saldatura, che ovviamente influisce sulla qualità e sulla forma della saldatura.

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  Corrente continua (A)     Corrente alternata (A)  
 Diametro dell'elettrodo di tungsteno  Polarità dell'elettrodo -  Polarità dell'elettrodo +  50/50 Equilibrio AC
 0,3  0,1 to 15  /  0,1 to 15
 0,5  5-20  /  5-20
 1,0  15-80  /  20-60
 1,6  70-150  10-20  60-120
 2,4  150-250  15-30  100-180
 3,2  250-400  25-40  160-250
 4,0  400-500  40-55  200-320
 4,8  500-750  55-80  290-390
 6,4  750-1000  80-125  240-525

Tabella 1 – Intervalli di corrente di saldatura tipici per diversi diametri di elettrodi di tungsteno nella saldatura TIG.

Preparazione – molatura degli elettrodi di tungsteno – punta, punta tonda o tagliata?

Dopo aver deciso un tipo di elettrodo, il passaggio successivo è la scelta del metodo di macinazione. I tre metodi più comuni per molare gli elettrodi di tungsteno sono punta, punta rotonda o punto di taglio.

Una punta tonda viene normalmente utilizzata per elettrodi di tungsteno puro etichettati in verde ed è consigliata per la saldatura in corrente alternata (AC) con onde di corrente sinusoidali e per le tradizionali saldatrici TIG con onde di corrente rettangolari. Per modellare correttamente la punta dell’elettrodo di tungsteno, utilizzare semplicemente la corrente alternata consigliata per un dato diametro dell’elettrodo (Tabella 1) e si formerà una punta rotonda all’estremità dell’elettrodo. Il diametro dell’arrotondamento formato non deve superare 1,5 volte il diametro dell’elettrodo (es. l’elettrodo con un diametro di 1,6 mm non deve avere una punta tonda con un diametro compreso tra 2 e 2,5 mm circa). Una sfera più grande sulla punta dell’elettrodo può ridurre la stabilità dell’arco. Inoltre, la punta tonda può cadere e contaminare il cordone di saldatura.

Preparazione – molatura degli elettrodi di tungsteno

Nella saldatura TIG con saldatrici inverter con corrente di saldatura continua o alternata, gli elettrodi di tungsteno vengono molati a punta o a punta affilata. Per evitare la contaminazione degli elettrodi, si consiglia di utilizzare mole speciali per la molatura del tungsteno. I tagliatori di diamanti sono i migliori per questo.

Quando si molano gli elettrodi torio-tungsteno, assicurarsi che siano aspirati e ventilati, poiché la polvere prodotta durante la molatura è velenosa e dannosa per la salute. Seguire le avvertenze, le istruzioni e le schede di sicurezza del produttore.

L’elettrodo è rettificato parallelamente alla mola in modo che i segni di molatura scorrano longitudinalmente all’elettrodo, il che garantisce un arco stabile e riduce la possibilità di contaminazione della saldatura.

Si consiglia inoltre di molare l’elettrodo di tungsteno il più centralmente possibile, poiché più è centrato, più stabile è l’arco, da cui dipende anche la qualità dell’arco.

Il cono all’estremità dell’elettrodo non deve essere più grande di 2,5 volte il diametro dell’elettrodo. Ad esempio, con un elettrodo da 1,6 mm, il cono dovrebbe essere lungo circa 4 mm. La massa dell’elettrodo in questo modo garantisce una migliore accensione e una maggiore precisione nell’arco.

Se stai saldando un materiale sottile con una corrente molto bassa (da 0,1 a 1,00 mm) è meglio che l’elettrodo sia messo a terra fino a un punto. In questo caso, l’elettrodo di tungsteno puntinato garantisce la massima concentrazione dell’arco e quindi impedisce un eccessivo trasferimento di calore al cordone di saldatura. In pratica, ciò significa una minore flessione del pezzo.

Non è consigliabile utilizzare un elettrodo di tungsteno appuntito con correnti di saldatura più elevate, poiché l’aumento della corrente di saldatura può causare la caduta della punta dell’elettrodo e contaminare la saldatura. Quando si salda a correnti più elevate, è meglio che la punta dell’elettrodo sia levigata e rettificata. Quindi, affilare l’elettrodo come descritto sopra, quindi carteggiare leggermente la parte superiore della punta. La superficie piatta all’estremità dell’elettrodo impedisce il trasferimento del tungsteno attraverso l’arco e impedisce la formazione di una sfera.

Naturalmente, ci sono anche smerigliatrici speciali per elettrodi di tungsteno, ma a causa dei prezzi elevati e della loro indisponibilità, queste sono solo menzionate qui. Se segui le istruzioni per la scelta e la preparazione degli elettrodi di tungsteno, puoi ottenere ottimi risultati anche senza macchinari e attrezzature speciali.

Conclusione

Il comportamento dell’arco e della rilegatura dipende dall’angolo di inclinazione. Un angolo acuto fa sì che la penetrazione sia più profonda, mentre un angolo ottuso fa sì che la penetrazione sia più bassa a parità di corrente di saldatura. Tuttavia, per ottenere un buon risultato di saldatura e ridurre il carico sulla punta, il valore indicativo è che la punta dell’elettrodo può essere smussata di ca. 10% del diametro dell’elettrodo dopo la molatura (2,4 mm = circa 0,24 mm smussato). Per la lunghezza, il diametro dell’elettrodo è di ca. Tempi 1 – 1.5. Quindi la lunghezza di un elettrodo da 1,6 mm è 1,6 – 2,4 mm.

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