מבוא לידע וטכנולוגיה בסיסיים של ריתוך קשת שקוע
קשת חשמלית:תופעת פריקת גז חזקה ומתמשכת בה קיים מתח מסוים בין האלקטרודות החיוביות והשליליות, ואמצעי הגז בין שתי האלקטרודות צריך להיות במצב מיונן. בעת הצתת קשת ריתוך, זה נעשה בדרך כלל על ידי חיבור שתי אלקטרודות (אלקטרודה אחת היא חלק העבודה והאלקטרודה השנייה היא חוט מתכת המילוי או מוט הריתוך) לאספקת החשמל, מגע קצר והפרדה מהירה. כאשר שתי האלקטרודות באות במגע זו עם זו, נוצר קצר חשמלי היוצר קשת. שיטה זו נקראת קשת מגע. לאחר יצירת הקשת, כל עוד ספק הכוח שומר על הפרש פוטנציאל מסוים בין שני הקטבים, ניתן לשמור על הבעירה של הקשת.
מאפייני קשת:מתח נמוך, זרם גבוה, טמפרטורה גבוהה, צפיפות אנרגיה גבוהה, ניידות טובה וכו'. באופן כללי, מתח של 20-30V יכול לשמור על בעירה יציבה של הקשת, והזרם בקשת יכול לנוע בין עשרות לאלפי אמפר לעמוד דרישות הריתוך של חלקי עבודה שונים. הטמפרטורה של הקשת יכולה להגיע ליותר מ-5000K ויכולה להמיס מתכות שונות.
הרכב קשת:אזור קתודה, אזור אנודה ואזור עמודת קשת.
מקור כוח ריתוך קשת:מקור הכוח המשמש לריתוך קשת נקרא מקור כוח ריתוך קשת, שבדרך כלל ניתן לחלק אותו לארבע קטגוריות: מקור כוח ריתוך קשת AC, מקור כוח ריתוך קשת DC, מקור כוח ריתוך קשת דופק ומקור כוח ריתוך קשת מהפך.
חיבור DC חיובי: כאשר משתמשים במכונת ריתוך DC לחיבור חלק העבודה לאנודה ואת מוט הריתוך לקתודה, זה נקרא חיבור DC חיובי. בשלב זה, חומר העבודה מחומם יותר ומתאים לריתוך חלקי עבודה עבים וגדולים;
חיבור DC הפוך:כאשר חומר העבודה מחובר לקתודה ומוט הריתוך מחובר לאנודה, זה נקרא חיבור DC הפוך. בשלב זה, חומר העבודה פחות מחומם ומתאים לריתוך חלקי עבודה דקים וקטנים. כאשר משתמשים במכונת ריתוך AC לריתוך, אין בעיה של חיבור חיובי או שלילי עקב הקוטביות המתחלפת של שני הקטבים.
התהליך המטלורגי של הריתוך כולל את האינטראקציה בין מתכת נוזלית, סיגים וגז בתהליך ריתוך קשת, שהוא תהליך התכה מחדש של מתכות. עם זאת, בשל הייחודיות של תנאי הריתוך, לתהליך המטלורגיה הכימית של הריתוך יש מאפיינים שונים מתהליכי ההתכה הכלליים.
קוֹדֶם כֹּל, הטמפרטורה המתכתית של הריתוך גבוהה, גבול הפאזה גדול ומהירות התגובה גבוהה. כאשר אוויר פולש לקשת, המתכת הנוזלית תעבור תגובות חמצון וחנקות חזקות, כמו גם כמות גדולה של אידוי מתכת. המים באוויר, כמו גם אטומי המימן המתפרקים מהשמן, החלודה והמים בחומר העבודה ובחומר הריתוך בטמפרטורות קשת גבוהות, יכולים להתמוסס לתוך המתכת הנוזלית, מה שמוביל לירידה בפלסטיות ובקשיחות המפרק (מימן). שבירות), ואפילו היווצרות סדקים.
שֵׁנִית, בריכת הריתוך קטנה ומתקררת במהירות, מה שמקשה על תגובות מתכות שונות להגיע לאיזון. ההרכב הכימי של הריתוך אינו אחיד, וגזים, תחמוצות וכדומה בבריכה לא יכולים לצוף החוצה בזמן, מה שעלול ליצור בקלות פגמים כמו נקבוביות, תכלילי סיגים ואפילו סדקים.
במהלך תהליך ריתוך קשת, בדרך כלל ננקטים האמצעים הבאים:
- במהלך תהליך הריתוך, ניתנת הגנה מכנית למתכת המותכת כדי לבודד אותה מהאוויר. קיימות שלוש שיטות הגנה: הגנה על גז, הגנה על סיגים והגנה משולבת על סיגי גז.
(2) טיפול מטלורגי בבריכת הריתוך מתבצע בעיקר על ידי הוספת כמות מסוימת של מסיר חמצון (בעיקר ברזל מנגן וברזל סיליקון) וכמות מסוימת של אלמנטים מתגזרים לחומרי הריתוך (ציפוי אלקטרודות, חוטי ריתוך, שטף), ב. על מנת לסלק FeO מהבריכה במהלך תהליך הריתוך ולפצות על אובדן אלמנטים מתגזרים. שיטות ריתוך קשת נפוצות
ריתוך קשת שקוע הוא שיטת ריתוך אלקטרודות נמס המשתמשת בשטף גרגירי כתווך הגנה ומסתירה את הקשת מתחת לשכבת השטף. תהליך הריתוך של ריתוך קשת שקוע מורכב משלושה שלבים:
- להפקיד באופן שווה שטף גרגירי מספיק במפרק לריתוך על חומר העבודה;
- חבר שני שלבים של אספקת חשמל לריתוך לזרבובית המוליכה ולחתך הריתוך בהתאמה כדי ליצור קשת ריתוך;
- הזן אוטומטית את חוט הריתוך והזיז את הקשת לביצוע ריתוך.
המאפיינים העיקריים של ריתוך קשת שקוע הם כדלקמן:
- ביצועי קשת ייחודיים
- איכות ריתוך גבוהה, בידוד סיגים טוב ואפקט הגנת אוויר, המרכיב העיקרי של אזור הקשת הוא CO2, תכולת החנקן והחמצן במתכת הריתוך מופחתת מאוד, פרמטרי הריתוך מותאמים אוטומטית, ההליכה בקשת ממוכנת, המותך הבריכה קיימת במשך זמן רב, התגובה המטלורגית מספיקה, עמידות הרוח חזקה, כך שהרכב הריתוך יציב והתכונות המכניות טובות;
- תנאי עבודה טובים ואור קשת בידוד סיגים מועילים לפעולות ריתוך; הליכה ממוכנת מביאה לעצימות עבודה נמוכה יותר.
- חוזק השדה החשמלי של עמודת הקשת גבוה מזה של ריתוך קשת מתכת גז, ויש לו את המאפיינים הבאים:
- ביצועי התאמת ציוד טובים. בשל חוזק השדה החשמלי הגבוה, הרגישות של מערכת ההתאמה האוטומטית גבוהה יותר, מה שמשפר את היציבות של תהליך הריתוך;
- הגבול התחתון של זרם הריתוך גבוה יחסית.
- בשל אורך המוליך המקוצר של חוט הריתוך, זרם וצפיפות הזרם מוגדלים באופן משמעותי, וכתוצאה מכך יעילות ייצור גבוהה. זה משפר מאוד את יכולת החדירה לקשת ואת קצב השקיעה של חוט הריתוך; בשל השפעת הבידוד התרמי של שטף וסיגים, היעילות התרמית הכוללת גדלה מאוד, וכתוצאה מכך לעלייה משמעותית במהירות הריתוך.
היקף היישום:
בשל החדירה העמוקה, הפרודוקטיביות הגבוהה ודרגת הפעולה המכנית הגבוהה של ריתוך קשת שקוע, הוא מתאים לריתוך ריתוכים ארוכים של מבני צלחת בינוניים ועבים. יש לו מגוון רחב של יישומים בבניית ספינות, דוודים ומכלי לחץ, גשרים, מכונות עם משקל עודף, מבני תחנות כוח גרעיניות, מבנים ימיים, כלי נשק ומגזרי ייצור אחרים, והוא אחד משיטות הריתוך הנפוצות ביותר כיום בייצור ריתוך. בנוסף לשימוש לחיבור רכיבים במבני מתכת, ריתוך קשת שקוע יכול גם לרתך שכבות סגסוגת עמידות בפני שחיקה או קורוזיה על פני המתכת הבסיסית. עם הפיתוח של טכנולוגיית מטלורגיית ריתוך וטכנולוגיית ייצור חומרי ריתוך, החומרים שניתן לרתך באמצעות ריתוך קשת שקוע התפתחו מפלדה מבנית פחמן לפלדה מבנית בעלת סגסוגת נמוכה, פלדת אל חלד, פלדה עמידה בחום, וכמה מתכות לא ברזליות. כגון סגסוגות על בסיס ניקל, סגסוגות טיטניום, סגסוגות נחושת וכו'.
בשל המאפיינים שלו, ליישום שלו יש גם מגבלות מסוימות, בעיקר בשל:
- מגבלות מיקום ריתוך. בשל שמירת השטף, ריתוך קשת שקוע משמש בעיקר לריתוך ריתוכים במצב אופקי ומטה ללא אמצעים מיוחדים, ולא ניתן להשתמש בו לריתוך אופקי, אנכי ולמעלה.
- המגבלה של חומרי ריתוך היא שהם אינם יכולים לרתך מתכות וסגסוגות מחמצנות גבוהה כגון אלומיניום וטיטניום, ומשמשים בעיקר לריתוך מתכות ברזליות;
- מתאים רק לריתוך וחיתוך ריתוכים ארוכים, ואינו יכול לרתך ריתוכים במיקומים מרחביים מוגבלים;
- לא יכול לצפות ישירות בקשת;
(5) לא מתאים לריתוך צלחת דקה וריתוך בזרם נמוך.