Introducción al conocimiento básico y la tecnología de la soldadura por arco sumergido

Arco voltaico:un fenómeno de descarga de gas fuerte y persistente en el que hay un cierto voltaje entre los electrodos positivo y negativo, y el medio gaseoso entre los dos electrodos debe estar en un estado ionizado. Al encender un arco de soldadura, generalmente se hace conectando dos electrodos (un electrodo es la pieza de trabajo y el otro electrodo es el alambre de metal de aportación o la varilla de soldadura) a la fuente de alimentación, contactando brevemente y separándose rápidamente. Cuando los dos electrodos entran en contacto entre sí, se produce un cortocircuito formando un arco. Este método se llama arco de contacto. Una vez formado el arco, siempre que la fuente de alimentación mantenga una cierta diferencia de potencial entre los dos polos, se puede mantener la combustión del arco.

Características del arco:bajo voltaje, alta corriente, alta temperatura, alta densidad de energía, buena movilidad, etc. Generalmente, un voltaje de 20-30 V puede mantener una combustión estable del arco, y la corriente en el arco puede oscilar entre decenas y miles de amperios para cumplir los requisitos de soldadura de diferentes piezas de trabajo. La temperatura del arco puede alcanzar más de 5000 K y puede fundir varios metales.

Composición del arco:zona catódica, zona anódica y zona de columna de arco.

Fuente de energía para soldadura por arco:La fuente de energía utilizada para soldar por arco se llama fuente de energía de soldadura por arco, que generalmente se puede dividir en cuatro categorías: fuente de energía de soldadura por arco de CA, fuente de energía de soldadura por arco de CC, fuente de energía de soldadura por arco de pulso y fuente de energía de soldadura por arco inversor.

Conexión positiva CC: Cuando se utiliza una máquina de soldar de CC para conectar la pieza de trabajo al ánodo y la varilla de soldadura al cátodo, se denomina conexión positiva de CC. En este momento, la pieza de trabajo se calienta más y es adecuada para soldar piezas de trabajo gruesas y grandes;

Conexión inversa CC:Cuando la pieza de trabajo está conectada al cátodo y la varilla de soldadura está conectada al ánodo, se denomina conexión inversa de CC. En este momento, la pieza de trabajo se calienta menos y es adecuada para soldar piezas de trabajo delgadas y pequeñas. Cuando se utiliza una máquina de soldar de CA para soldar, no hay problema de conexión positiva o negativa debido a la polaridad alterna de los dos polos.

El proceso metalúrgico de soldadura implica la interacción entre metal líquido, escoria y gas en el proceso de soldadura por arco, que es el proceso de refundición del metal. Sin embargo, debido a la particularidad de las condiciones de soldadura, el proceso de metalurgia química de soldadura tiene características diferentes a los procesos generales de fundición.

En primer lugar, la temperatura metalúrgica de la soldadura es alta, el límite de fase es grande y la velocidad de reacción es alta. Cuando el aire invade el arco, el metal líquido sufrirá fuertes reacciones de oxidación y nitruración, así como una gran cantidad de evaporación del metal. El agua en el aire, así como los átomos de hidrógeno descompuestos del aceite, el óxido y el agua en la pieza de trabajo y el material de soldadura a altas temperaturas del arco, pueden disolverse en el metal líquido, lo que lleva a una disminución en la plasticidad y dureza de la unión (hidrógeno). fragilización), e incluso la formación de grietas.

En segundo lugar, el baño de soldadura es pequeño y se enfría rápidamente, lo que dificulta que diversas reacciones metalúrgicas alcancen el equilibrio. La composición química de la soldadura es desigual y los gases, óxidos, etc. de la piscina no pueden flotar con el tiempo, lo que puede formar fácilmente defectos como poros, inclusiones de escoria e incluso grietas.

Durante el proceso de soldadura por arco se suelen tomar las siguientes medidas:

• Durante el proceso de soldadura, se proporciona protección mecánica al metal fundido para aislarlo del aire. Hay tres métodos de protección: protección de gas, protección de escoria y protección combinada de escoria de gas.

(2) El tratamiento metalúrgico del baño de soldadura se lleva a cabo principalmente añadiendo una cierta cantidad de desoxidante (principalmente hierro manganeso y hierro silicio) y una cierta cantidad de elementos de aleación a los materiales de soldadura (revestimiento de electrodo, alambre de soldadura, fundente), en para eliminar el FeO del baño durante el proceso de soldadura y compensar la pérdida de elementos de aleación. Métodos comunes de soldadura por arco

La soldadura por arco sumergido es un método de soldadura con electrodos de fusión que utiliza un fundente granular como medio protector y oculta el arco debajo de la capa de fundente. El proceso de soldadura por arco sumergido consta de tres pasos:

1. depositar uniformemente suficiente fundente granular en la unión a soldar en la pieza de trabajo;
2. Conecte dos etapas de la fuente de alimentación de soldadura a la boquilla conductora y a la pieza de soldadura respectivamente para generar un arco de soldadura;
3. Alimente automáticamente el alambre de soldadura y mueva el arco para realizar la soldadura.

Las principales características de la soldadura por arco sumergido son las siguientes:

1. Rendimiento de arco único

• Alta calidad de soldadura, buen aislamiento de escoria y efecto de protección del aire, el componente principal de la zona del arco es el CO2, el contenido de nitrógeno y oxígeno en el metal de soldadura se reduce considerablemente, los parámetros de soldadura se ajustan automáticamente, el arco se mecaniza, el fundido la piscina existe durante mucho tiempo, la reacción metalúrgica es suficiente, la resistencia al viento es fuerte, por lo que la composición de la soldadura es estable y las propiedades mecánicas son buenas;
• Las buenas condiciones de trabajo y la luz del arco con aislamiento de escoria son beneficiosos para las operaciones de soldadura; La marcha mecanizada da como resultado una menor intensidad de trabajo.

2. La intensidad del campo eléctrico de la columna de arco es mayor que la de la soldadura por arco metálico con gas y tiene las siguientes características:

• Buen rendimiento de ajuste del equipo. Debido a la alta intensidad del campo eléctrico, la sensibilidad del sistema de ajuste automático es mayor, lo que mejora la estabilidad del proceso de soldadura;
• El límite inferior de la corriente de soldadura es relativamente alto.

3. Debido a la longitud conductora más corta del alambre de soldadura, la corriente y la densidad de corriente aumentan significativamente, lo que resulta en una alta eficiencia de producción. Esto mejora en gran medida la capacidad de penetración del arco y la tasa de deposición del alambre de soldadura; Debido al efecto de aislamiento térmico del fundente y la escoria, la eficiencia térmica general aumenta considerablemente, lo que resulta en un aumento significativo en la velocidad de soldadura.

Ámbito de aplicación:

Debido a la profunda penetración, alta productividad y alto grado de operación mecánica de la soldadura por arco sumergido, es adecuada para soldar soldaduras largas de estructuras de placas medianas y gruesas. Tiene una amplia gama de aplicaciones en construcción naval, calderas y recipientes a presión, puentes, maquinaria con sobrepeso, estructuras de plantas de energía nuclear, estructuras marinas, armas y otros sectores manufactureros, y es uno de los métodos de soldadura más utilizados en la producción de soldadura en la actualidad. Además de usarse para conectar componentes en estructuras metálicas, la soldadura por arco sumergido también puede soldar capas de aleaciones resistentes al desgaste o a la corrosión en la superficie del metal base. Con el desarrollo de la tecnología de metalurgia de soldadura y la tecnología de producción de materiales de soldadura, los materiales que se pueden soldar mediante soldadura por arco sumergido han evolucionado desde acero estructural al carbono hasta acero estructural de baja aleación, acero inoxidable, acero resistente al calor y algunos metales no ferrosos. como aleaciones a base de níquel, aleaciones de titanio, aleaciones de cobre, etc.

Por sus propias características, su aplicación también tiene ciertas limitaciones, principalmente por:

• Limitaciones de posición de soldadura. Debido a la retención de fundente, la soldadura por arco sumergido se utiliza principalmente para soldar en posición horizontal y hacia abajo sin medidas especiales, y no se puede utilizar para soldadura horizontal, vertical y hacia arriba.
• La limitación de los materiales de soldadura es que no pueden soldar metales y aleaciones altamente oxidantes como el aluminio y el titanio, y se utilizan principalmente para soldar metales ferrosos;
• Solo apto para soldar y cortar soldaduras largas, y no puede soldar soldaduras con posiciones espaciales limitadas;
• No se puede observar directamente el arco;

(5) No apto para soldadura de placas finas y de baja corriente.