Introduzione alle conoscenze di base e alla tecnologia della saldatura ad arco sommerso

Arco elettrico:un fenomeno di scarica di gas forte e persistente in cui è presente una certa tensione tra gli elettrodi positivo e negativo e il mezzo gassoso tra i due elettrodi dovrebbe essere in uno stato ionizzato. Quando si accende un arco di saldatura, di solito viene eseguito collegando due elettrodi (un elettrodo è il pezzo da lavorare e l'altro elettrodo è il filo di metallo di apporto o l'asta di saldatura) all'alimentazione, entrando brevemente in contatto e separandosi rapidamente. Quando i due elettrodi entrano in contatto tra loro si verifica un cortocircuito che forma un arco. Questo metodo è chiamato arco di contatto. Dopo la formazione dell'arco, finché l'alimentatore mantiene una certa differenza di potenziale tra i due poli, è possibile mantenere la combustione dell'arco.

Caratteristiche dell'arco:bassa tensione, alta corrente, alta temperatura, alta densità di energia, buona mobilità, ecc. Generalmente, una tensione di 20-30 V può mantenere una combustione stabile dell'arco e la corrente nell'arco può variare da decine a migliaia di ampere per soddisfare i requisiti di saldatura di diversi pezzi. La temperatura dell'arco può raggiungere oltre 5000K e può fondere vari metalli.

Composizione dell'arco:zona del catodo, zona dell'anodo e zona della colonna dell'arco.

Fonte di alimentazione per saldatura ad arco:La fonte di alimentazione utilizzata per la saldatura ad arco è chiamata fonte di alimentazione per saldatura ad arco, che di solito può essere suddivisa in quattro categorie: fonte di alimentazione per saldatura ad arco CA, fonte di alimentazione per saldatura ad arco CC, fonte di alimentazione per saldatura ad arco a impulsi e fonte di alimentazione per saldatura ad arco con inverter.

Collegamento positivo CC: Quando si utilizza una saldatrice CC per collegare il pezzo all'anodo e la bacchetta di saldatura al catodo, si parla di connessione positiva CC. In questo momento, il pezzo viene riscaldato maggiormente ed è adatto alla saldatura di pezzi spessi e di grandi dimensioni;

Collegamento inverso CC:Quando il pezzo è collegato al catodo e l'asta di saldatura è collegata all'anodo, si parla di connessione inversa CC. In questo momento, il pezzo è meno riscaldato ed è adatto alla saldatura di pezzi sottili e piccoli. Quando si utilizza una saldatrice AC per la saldatura, non vi è alcun problema di collegamento positivo o negativo a causa della polarità alternata dei due poli.

Il processo metallurgico di saldatura prevede l'interazione tra metallo liquido, scorie e gas nel processo di saldatura ad arco, che è il processo di rifusione del metallo. Tuttavia, a causa della particolarità delle condizioni di saldatura, il processo di metallurgia chimica di saldatura presenta caratteristiche diverse dai processi di fusione generali.

Innanzitutto, la temperatura metallurgica della saldatura è elevata, il confine di fase è ampio e la velocità di reazione è elevata. Quando l'aria invade l'arco, il metallo liquido subirà forti reazioni di ossidazione e nitrurazione, nonché una grande quantità di evaporazione del metallo. L'acqua nell'aria, così come gli atomi di idrogeno decomposti dall'olio, dalla ruggine e dall'acqua nel pezzo in lavorazione e nel materiale di saldatura ad alte temperature dell'arco, possono dissolversi nel metallo liquido, portando ad una diminuzione della plasticità e della tenacità del giunto (idrogeno infragilimento) e perfino la formazione di crepe.

In secondo luogo, il bagno di saldatura è piccolo e si raffredda rapidamente, rendendo difficile il raggiungimento dell'equilibrio per varie reazioni metallurgiche. La composizione chimica della saldatura non è uniforme e i gas, gli ossidi, ecc. presenti nella vasca non possono fuoriuscire in tempo, il che può facilmente formare difetti come pori, inclusioni di scorie e persino crepe.

Durante il processo di saldatura ad arco, vengono solitamente adottate le seguenti misure:

• Durante il processo di saldatura viene fornita una protezione meccanica al metallo fuso per isolarlo dall'aria. Esistono tre metodi di protezione: protezione dal gas, protezione dalle scorie e protezione combinata dalle scorie di gas.

(2) Il trattamento metallurgico del bagno di saldatura viene effettuato principalmente aggiungendo una certa quantità di disossidante (principalmente ferro manganese e ferro silicio) e una certa quantità di elementi di lega ai materiali di saldatura (rivestimento dell'elettrodo, filo di saldatura, flusso), in al fine di eliminare FeO dal pool durante il processo di saldatura e compensare la perdita di elementi di lega. Metodi comuni di saldatura ad arco

La saldatura ad arco sommerso è un metodo di saldatura con elettrodo di fusione che utilizza il flusso granulare come mezzo protettivo e nasconde l'arco sotto lo strato di flusso. Il processo di saldatura ad arco sommerso si compone di tre fasi:

1. depositare uniformemente una quantità sufficiente di flusso granulare sul giunto da saldare sul pezzo;
2. Collegare due stadi di alimentazione di saldatura rispettivamente all'ugello conduttivo e al pezzo da saldare per generare l'arco di saldatura;
3. Alimenta automaticamente il filo di saldatura e sposta l'arco per eseguire la saldatura.

Le principali caratteristiche della saldatura ad arco sommerso sono le seguenti:

1. Prestazioni d'arco uniche

• Alta qualità di saldatura, buon isolamento delle scorie ed effetto di protezione dell'aria, il componente principale della zona dell'arco è la CO2, il contenuto di azoto e ossigeno nel metallo di saldatura è notevolmente ridotto, i parametri di saldatura vengono regolati automaticamente, il cammino dell'arco è meccanizzato, il fuso la piscina esiste da molto tempo, la reazione metallurgica è sufficiente, la resistenza al vento è forte, quindi la composizione della saldatura è stabile e le proprietà meccaniche sono buone;
• Buone condizioni di lavoro e la luce dell'arco di isolamento delle scorie sono vantaggiose per le operazioni di saldatura; La camminata meccanizzata determina una minore intensità di lavoro.

2. L'intensità del campo elettrico della colonna ad arco è superiore a quella della saldatura ad arco gas-metallo e presenta le seguenti caratteristiche:

• buone prestazioni di regolazione dell'attrezzatura. A causa dell'elevata intensità del campo elettrico, la sensibilità del sistema di regolazione automatica è maggiore, il che migliora la stabilità del processo di saldatura;
• Il limite inferiore della corrente di saldatura è relativamente alto.

3. Grazie alla lunghezza conduttiva ridotta del filo di saldatura, la corrente e la densità di corrente aumentano significativamente, con conseguente elevata efficienza produttiva. Ciò migliora notevolmente la capacità di penetrazione dell'arco e la velocità di deposizione del filo di saldatura; A causa dell'effetto di isolamento termico del flusso e delle scorie, l'efficienza termica complessiva aumenta notevolmente, con conseguente aumento significativo della velocità di saldatura.

Ambito di applicazione:

Grazie alla penetrazione profonda, all'elevata produttività e all'elevato grado di funzionamento meccanico della saldatura ad arco sommerso, è adatta per saldare saldature lunghe di strutture di piastre medie e spesse. Ha una vasta gamma di applicazioni nella costruzione navale, caldaie e recipienti a pressione, ponti, macchinari sovrappeso, strutture di centrali nucleari, strutture marine, armi e altri settori manifatturieri ed è oggi uno dei metodi di saldatura più comunemente utilizzati nella produzione di saldatura. Oltre ad essere utilizzata per collegare componenti di strutture metalliche, la saldatura ad arco sommerso può anche saldare strati di leghe resistenti all'usura o alla corrosione sulla superficie del metallo base. Con lo sviluppo della tecnologia della metallurgia di saldatura e della tecnologia di produzione dei materiali di saldatura, i materiali che possono essere saldati mediante saldatura ad arco sommerso si sono evoluti dall'acciaio strutturale al carbonio all'acciaio strutturale bassolegato, all'acciaio inossidabile, all'acciaio resistente al calore e ad alcuni metalli non ferrosi come leghe a base di nichel, leghe di titanio, leghe di rame, ecc.

A causa delle sue caratteristiche, la sua applicazione presenta anche alcune limitazioni, dovute principalmente a:

• limitazioni della posizione di saldatura. A causa della ritenzione del flusso, la saldatura ad arco sommerso viene utilizzata principalmente per saldature in posizione orizzontale e verso il basso senza misure speciali e non può essere utilizzata per la saldatura orizzontale, verticale e verso l'alto.
• Il limite dei materiali di saldatura è che non possono saldare metalli e leghe altamente ossidanti come alluminio e titanio, e vengono utilizzati principalmente per la saldatura di metalli ferrosi;
• Adatto solo per saldare e tagliare saldature lunghe e non può saldare saldature con posizioni spaziali limitate;
• Non è possibile osservare direttamente l'arco;

(5) Non adatto per la saldatura di lamiere sottili e a bassa corrente.