Introduction aux connaissances de base et à la technologie du soudage à l'arc submergé

Arc électrique :un phénomène de décharge de gaz fort et persistant dans lequel il existe une certaine tension entre les électrodes positives et négatives, et le milieu gazeux entre les deux électrodes doit être dans un état ionisé. Lors de l'allumage d'un arc de soudage, cela se fait généralement en connectant deux électrodes (une électrode étant la pièce à usiner et l'autre électrode étant le fil de métal d'apport ou la baguette de soudage) à l'alimentation électrique, en contactant brièvement et en se séparant rapidement. Lorsque les deux électrodes entrent en contact, un court-circuit se produit, formant un arc. Cette méthode est appelée arc de contact. Une fois l'arc formé, tant que l'alimentation maintient une certaine différence de potentiel entre les deux pôles, la combustion de l'arc peut être maintenue.

Caractéristiques des arcs :basse tension, courant élevé, haute température, densité d'énergie élevée, bonne mobilité, etc. Généralement, une tension de 20 à 30 V peut maintenir une combustion stable de l'arc, et le courant dans l'arc peut varier de dizaines à des milliers d'ampères pour répondre les exigences de soudage de différentes pièces. La température de l’arc peut atteindre plus de 5 000 K et faire fondre divers métaux.

Composition des arcs :zone cathodique, zone anodique et zone colonne d'arc.

Source d'alimentation pour le soudage à l'arc :La source d'alimentation utilisée pour le soudage à l'arc est appelée source d'alimentation de soudage à l'arc, qui peut généralement être divisée en quatre catégories : source d'alimentation de soudage à l'arc CA, source d'alimentation de soudage à l'arc CC, source d'alimentation de soudage à l'arc pulsé et source d'alimentation de soudage à l'arc avec onduleur.

Connexion positive CC: Lorsqu'une machine à souder CC est utilisée pour connecter la pièce à l'anode et la baguette de soudage à la cathode, on parle de connexion positive CC. À ce stade, la pièce est chauffée davantage et convient au soudage de pièces épaisses et grandes ;

Connexion inversée CC :Lorsque la pièce à usiner est connectée à la cathode et que la baguette de soudage est connectée à l'anode, on parle de connexion inverse CC. À ce stade, la pièce est moins chauffée et convient au soudage de pièces fines et petites. Lors de l'utilisation d'un poste à souder AC pour le soudage, il n'y a aucun problème de connexion positive ou négative en raison de la polarité alternée des deux pôles.

Le processus métallurgique de soudage implique l'interaction entre le métal liquide, les scories et le gaz dans le processus de soudage à l'arc, qui est le processus de refusion du métal. Cependant, en raison de la particularité des conditions de soudage, le procédé de soudage métallurgique chimique présente des caractéristiques différentes des procédés de fusion généraux.

Premièrement, la température métallurgique de soudage est élevée, la limite de phase est grande et la vitesse de réaction est élevée. Lorsque l’air envahit l’arc, le métal liquide subira de fortes réactions d’oxydation et de nitruration, ainsi qu’une grande quantité d’évaporation du métal. L'eau présente dans l'air, ainsi que les atomes d'hydrogène décomposés par l'huile, la rouille et l'eau présente dans la pièce à usiner et le matériau de soudage à des températures d'arc élevées, peuvent se dissoudre dans le métal liquide, entraînant une diminution de la plasticité et de la ténacité des joints (hydrogène fragilisation), voire la formation de fissures.

Deuxièmement, le bain de soudure est petit et refroidit rapidement, ce qui rend difficile l'équilibre des diverses réactions métallurgiques. La composition chimique de la soudure est inégale et les gaz, oxydes, etc. présents dans la piscine ne peuvent pas flotter avec le temps, ce qui peut facilement former des défauts tels que des pores, des inclusions de scories et même des fissures.

Pendant le processus de soudage à l'arc, les mesures suivantes sont généralement prises :

• Pendant le processus de soudage, une protection mécanique est assurée au métal en fusion pour l'isoler de l'air. Il existe trois méthodes de protection : la protection contre les gaz, la protection contre les scories et la protection combinée contre les scories gazeuses.

(2) Le traitement métallurgique du bain de soudage est principalement effectué en ajoutant une certaine quantité de désoxydant (principalement du fer au manganèse et du fer au silicium) et une certaine quantité d'éléments d'alliage aux matériaux de soudage (revêtement d'électrode, fil de soudage, flux), en afin d'éliminer FeO du pool pendant le processus de soudage et de compenser la perte d'éléments d'alliage. Méthodes courantes de soudage à l'arc

Le soudage à l'arc submergé est une méthode de soudage à l'électrode de fusion qui utilise un flux granulaire comme moyen de protection et cache l'arc sous la couche de flux. Le processus de soudage à l’arc submergé comprend trois étapes :

1. déposer uniformément suffisamment de flux granulaire au niveau du joint à souder sur la pièce ;
2. Connectez deux étages d'alimentation de soudage à la buse conductrice et à la pièce à souder respectivement pour générer un arc de soudage ;
3. Alimentez automatiquement le fil de soudage et déplacez l'arc pour effectuer le soudage.

Les principales caractéristiques du soudage à l’arc submergé sont les suivantes :

1. Performances d'arc uniques

• Haute qualité de soudure, bonne isolation des scories et effet de protection de l'air, le composant principal de la zone d'arc est le CO2, la teneur en azote et en oxygène dans le métal soudé est considérablement réduite, les paramètres de soudage sont automatiquement ajustés, la marche à l'arc est mécanisée, le fondu la piscine existe depuis longtemps, la réaction métallurgique est suffisante, la résistance au vent est forte, donc la composition de la soudure est stable et les propriétés mécaniques sont bonnes ;
• De bonnes conditions de travail et la lumière à l'arc avec isolation des scories sont bénéfiques pour les opérations de soudage ; La marche mécanisée entraîne une moindre intensité de travail.

2. L'intensité du champ électrique de la colonne à arc est supérieure à celle du soudage à l'arc sous gaz métallique et présente les caractéristiques suivantes :

• bonnes performances de réglage de l'équipement. En raison de l'intensité élevée du champ électrique, la sensibilité du système de réglage automatique est plus élevée, ce qui améliore la stabilité du processus de soudage ;
• La limite inférieure du courant de soudage est relativement élevée.

3. En raison de la longueur conductrice raccourcie du fil de soudage, le courant et la densité de courant sont considérablement augmentés, ce qui entraîne une efficacité de production élevée. Cela améliore considérablement la capacité de pénétration de l'arc et le taux de dépôt du fil de soudage ; En raison de l'effet d'isolation thermique du flux et du laitier, l'efficacité thermique globale est considérablement augmentée, ce qui entraîne une augmentation significative de la vitesse de soudage.

Champ d'application :

En raison de la pénétration profonde, de la productivité élevée et du degré élevé de fonctionnement mécanique du soudage à l'arc submergé, il convient au soudage de longues soudures de structures de plaques moyennes et épaisses. Il a un large éventail d'applications dans la construction navale, les chaudières et les appareils sous pression, les ponts, les machines en surpoids, les structures de centrales nucléaires, les structures marines, les armes et autres secteurs manufacturiers, et constitue aujourd'hui l'une des méthodes de soudage les plus couramment utilisées dans la production de soudage. En plus d'être utilisé pour connecter des composants dans des structures métalliques, le soudage à l'arc submergé peut également souder des couches d'alliage résistantes à l'usure ou à la corrosion sur la surface du métal de base. Avec le développement de la technologie de la métallurgie du soudage et de la technologie de production de matériaux de soudage, les matériaux pouvant être soudés par soudage à l'arc submergé ont évolué de l'acier de construction au carbone à l'acier de construction faiblement allié, à l'acier inoxydable, à l'acier résistant à la chaleur et à certains métaux non ferreux. tels que les alliages à base de nickel, les alliages de titane, les alliages de cuivre, etc.

En raison de ses caractéristiques propres, son application présente également certaines limites, principalement dues à :

• limitations de position de soudage. En raison de la rétention du flux, le soudage à l'arc submergé est principalement utilisé pour souder des soudures en position horizontale et vers le bas sans mesures spéciales et ne peut pas être utilisé pour le soudage horizontal, vertical et vers le haut.
• La limitation des matériaux de soudage est qu’ils ne peuvent pas souder des métaux et alliages hautement oxydants tels que l’aluminium et le titane, et sont principalement utilisés pour le soudage des métaux ferreux ;
• Convient uniquement au soudage et à la découpe de soudures longues et ne peut pas souder de soudures avec des positions spatiales limitées ;
• Impossible d'observer directement l'arc ;

(5) Ne convient pas au soudage de plaques minces et à faible courant.