Co to jest spawanie łukiem krytym (SAW)? 👨‍🏭

Wstęp

Łuk kryty to proces spawania łukiem elektrycznym elektrodami topliwymi, w którym łuk elektryczny i jeziorko spawalnicze są chronione przed środowiskiem przez produkty powstałe w wyniku spalania topnika dodawanego niezależnie od elektrody. Może być stosowana jako elektroda: drut lity, drut rurkowy lub taśma.

Szczegóły procesu

Spawanie łukiem krytym (SAW) łączy metale poprzez podgrzewanie i topienie ich łukiem elektrycznym (lub łukami) utworzonym pomiędzy gołą elektrodą (lub wieloma elektrodami) a metalem podstawowym.
Łuk jest zanurzony (pokryty) warstwą topliwego materiału ziarnistego, który jest znany jako topnik; dlatego reżim topnienia jest mieszany: przez efekt Joule'a (tj. Termiczny) i przez łuk elektryczny.

Automatyczne urządzenia zapewniają podawanie elektrody (lub elektrod) z dogodną prędkością w taki sposób, aby ich końce stale zanurzały się w kąpieli stopionego topnika.

Ruch głowicy spawalniczej względem przedmiotu obrabianego powoduje stopniowe przesuwanie jeziorka spawalniczego, które zawsze jest pokryte i zabezpieczone żużlem, który tworzy się przez roztopiony topnik i zanieczyszczenia. Poniższy rysunek przedstawia ten proces.

W tym procesie spawacz lub spawacz nie musi nosić hełmu ani maski ochronnej. Spawacz nie widzi łuku elektrycznego przez przepływ i ma trudności z prawidłowym pozycjonowaniem łuku po zgubieniu kursu. Aby obejść ten problem, sprzęt musi być wyposażony w proste urządzenie prowadzące (mechaniczne lub lekkie) do prowadzenia go.

Zalety procesu:

Wysokiej jakości spawy.
Niezwykle wysoka wydajność stapiania i prędkość przesuwu.
Brak widocznego łuku spawalniczego, minimalizując wymagania dotyczące ochrony.
Mały dym lub brak dymu.
Może używać wielu przewodów (opcjonalnie).

Proces spawania łukiem krytym umożliwia również spawanie szerokiej gamy grubości i większości stali, ferrytycznej i austenitycznej (na przykład stali węglowej i nierdzewnej).

Użytecznością procesu spawania łukiem krytym jest spawanie grubych blach stalowych, np. Zbiorników ciśnieniowych, zbiorników, rur o dużych średnicach i belek.

Podczas suszenia i konserwacji topników należy zachować ostrożność, aby uniknąć wprowadzenia wodoru do lutowia.

Przepływ, który nie był używany, można ponownie wykorzystać, ale istnieją kryteria. Pierwszym jest oczywiście to, że się nie połączył (lub nie był używany). Po drugie, istnieją ograniczenia co do tego, ile razy można użyć topnika, ponieważ im więcej ponownego użycia, tym większe zanieczyszczenie wilgocią (na przykład).

Sprzęt spawalniczy

Spawanie łukiem krytym jest procesem zwykle automatycznym i można go spotkać jako półautomatyczne, w którym podawanie materiałów eksploatacyjnych i długość łuku są kontrolowane przez podajnik drutu lub taśmy oraz źródło prądu.
W procesie automatycznym mechanizm przesuwu przesuwa głowicę spawalniczą wzdłuż detalu oraz, zwykle, system odzyskiwania niewykorzystanego ziarnistego topnika. Przy spawaniu złącza cylindrów głowica spawalnicza pozostaje nieruchoma, a zespół przesuwa się przez obrotowe pozycjonery.

Źródłem prądu do spawania łukiem krytym może być jedno z następujących źródeł:

Zmienne napięcie z generatora prądu stałego lub prostownika.
Napięcie stałe z generatora prądu stałego lub prostownika.
Transformator prądu przemiennego.

Obecny trend zmierza w kierunku stosowania prostowników stałonapięciowych lub o płaskiej charakterystyce. W tego typu sprzęcie, gdy zwiększa się prędkość podawania drutu, sprzęt zwiększa prąd spawania. Aby zmienić energię spawania, konieczne jest dostosowanie napięcia.

Źródła zasilania zapewniają wysokie prądy robocze. Większość spawania odbywa się w zakresie od 350 do 2000A. Spawanie prądem stałym umożliwia lepszą kontrolę kształtu ściegu, głębokości wtopienia i prędkości spawania.

Spawanie prądem stałym zwykle odbywa się z odwrotną polaryzacją (elektroda dodatnia, DC+). Prąd przemienny ma tę zaletę, że zmniejsza uderzenie magnetyczne (odchylenie łuku od jego normalnej ścieżki z powodu sił magnetycznych).

Topniki do spawania łukiem krytym zmieniają również skład chemiczny spoiny i wpływają na jej właściwości mechaniczne. Charakterystyka topnika jest zbliżona do powłok stosowanych w procesie spawania łukowego elektrodą otuloną.

Poniżej wymieniono różne rodzaje przepływu:

Stopiony;
Aglutynowany;
Mieszane mechanicznie.

Na ostateczny skład lutowia wpływają takie czynniki, jak reakcje chemiczne metalu podstawowego z elementami elektrody i topnika oraz pierwiastki stopowe dodawane przez topnik.
Możliwość, że proces przedstawia użycie kilku kombinacji drutu-topnik, ponieważ obie są indywidualne, daje procesowi dużą elastyczność w celu uzyskania pożądanych właściwości spoiny.

Kontrola procesu

Poniższe spostrzeżenia są ważne dla opanowania techniki spawania łukiem krytym:

Im większe natężenie prądu (I), tym większa penetracja;
Im większe napięcie (V), tym większa długość łuku iw konsekwencji większa szerokość przejścia;
Im większa sztywność (odległość między elektrodą a częścią), tym większa szybkość osadzania;
Im wyższa prędkość spawania, tym mniejsza penetracja i mniejsza szerokość przejścia;
Im mniejsza średnica elektrody, tym większa penetracja;
Prąd stały, odwrotna polaryzacja (DC+) zapewnia mniejszą szybkość osadzania i większą penetrację.

Funkcje i zastosowania

Spawanie łukiem krytym może być wykorzystywane do wielu zastosowań przemysłowych, w tym do produkcji statków, elementów konstrukcyjnych, zbiorników ciśnieniowych itp. Proces może być stosowany do spawania cienkich i grubych profili (od 5 mm do ponad 200 mm).

Proces jest stosowany głównie w stalach węglowych, niskostopowych i nierdzewnych.

Nie nadaje się do wszystkich metali i stopów.

Poniżej wymieniono niektóre z różnych klas metali nieszlachetnych, które można spawać w tym procesie:

Stal węglowa do 0,29% C.
Stale węglowe poddane obróbce cieplnej (normalizowane lub odpuszczane – odpuszczane).
Stale niskostopowe, ulepszane cieplnie, o granicy plastyczności do 700 Mpa (100 000 psi).
Stale chromowo-molibdenowe (1/2% przy 9% Cr i 1/2% przy 1% Mo).
Austenityczne stale nierdzewne.
Nikiel i linie niklu.

Większość spawania łukiem krytym jest wykonywana w pozycji płaskiej, z niewielkim zastosowaniem w pozycji poziomej pod kątem. Spoiny wykonane w tym procesie mają zwykle dobrą ciągliwość, wysoką ciągliwość karbów, zawierają niską zawartość wodoru, wysoką odporność na korozję i właściwości, które są co najmniej takie same jak w przypadku metalu rodzimego.

Dzięki temu procesowi można wykonywać spoiny czołowe, spoiny kątowe, spoiny otworowe, a także osadzanie powierzchniowe na metalu podstawowym (powłoka).

Podczas spawania złączy doczołowych z otwartymi stopami, do podparcia stopionego metalu stosuje się złącze miedziane. Zamiast złącza miedzianego można zastosować spoinę graniową TIG, aby wytrzymać ciepło łuku zanurzonego.

W spawaniu powłokowym w celu nadania powierzchni pożądanych właściwości, na przykład odporności na korozję lub erozję, stosowanym spoiwem jest zwykle taśma. Szybkość osadzania może wahać się od 5,0 kg/h przy zastosowaniu procesów półautomatycznych do maksymalnie około 85 kg/h przy stosowaniu procesów automatycznych z kilkoma łukami sprzężonymi.

Przygotowanie i czyszczenie uszczelki

Czyszczenie spoiny i wyrównanie maszyny ze spoiną są szczególnie ważne przy spawaniu łukiem krytym.

Jeśli chodzi o czyszczenie, wszelkie nieusunięte zanieczyszczenia resztkowe mogą powodować porowatość i wtrącenia. Dlatego przy spawaniu łukiem krytym przeważają wszystkie zalecenia dotyczące spawania elektrodą otuloną, a mianowicie:

Spawane części muszą być wolne od oleju, smaru, rdzy, pozostałości po badaniu przez penetrację cieczy, piasku i sadzy z wstępnego podgrzewania gazu, w pasie o szerokości co najmniej 20 mm z każdej strony krawędzi i odmagnesowane.
Nieprawidłowości i żużel z cięcia tlenowego należy co najmniej usunąć poprzez szlifowanie.
Osady węgla, żużlu i miedzi powstałe w wyniku cięcia elektrodą węglową muszą zostać usunięte.
Nieprawidłowe ustawienie maszyny/połączenia skutkuje brakiem penetracji i brakiem zespolenia u nasady. Jeśli spoina jest bardzo ograniczona, mogą również powstać pęknięcia z powodu niewspółosiowości.

Uwaga: Istnieje typ topnika (Active), który pozwala na spawanie z zabrudzoną częścią i nie generuje typowych defektów zanieczyszczeń. Ideą tego przepływu jest to, że nie musisz czyścić złącza (zmarnowany czas) i gwarantować produkcję. Istnieją jednak ograniczenia co do maksymalnej grubości, jaką możemy spawać za pomocą tego typu topnika.

Nieciągłości wywołane procesem

W spawaniu łukiem krytym, podobnie jak spawanie elektrodą otuloną, mogą wystąpić prawie wszystkie rodzaje nieciągłości, przynajmniej te najczęściej spotykane. Inspektor spawania musi zwrócić uwagę na kilka głównych aspektów:

Brak fuzji

Może to mieć miejsce w przypadku grubego ściegu wykonywanego w jednym przejściu lub w bardzo szybkich spoinach, czyli w przypadku małej energii spawania.

Brak penetracji

Jak wspomniałem wcześniej, brak przetopu, kiedy to nastąpi, jest spowodowany nieprawidłowym ustawieniem zgrzewarki w stosunku do spawanego złącza.

Włączenie żużla

Może wystąpić, gdy usuwanie żużla w spawaniu wieloprzejściowym nie jest doskonałe. Musimy zadbać o to, aby cały żużel został usunięty, pamiętając, że są rejony, w których operacja ta jest trudniejsza: rejon pomiędzy przejściami oraz pomiędzy przejściem a czołem fazki wykonanej w metalu nieszlachetnym.

Podcięcie

Zdarzają się one z pewną częstotliwością przy spawaniu łukiem krytym, gdy spawanie przebiega szybko i gdy prąd jest bardzo wysoki.

Porowatość

Występuje często, mając za główne przyczyny dużą prędkość posuwu maszyny i szybkie stygnięcie spoiny. Są to pęcherzyki gazu uwięzione pod żużlem. Porowatość możemy wyeliminować poprzez zmianę granulacji (mniej miału) lub składu sypkiego.

Inne sposoby na uniknięcie porowatości to: odpowiednie czyszczenie złącza, zmniejszenie prędkości jazdy maszyny, stosowanie drutów o większej zawartości odtleniaczy i odpowiedniej wysokości przepływu.

Pękać

Podczas spawania łukiem krytym pęknięcia mogą wystąpić w wysokich lub niskich temperaturach. Pęknięcia kraterowe zwykle występują podczas spawania łukiem krytym, chyba że operator ma doskonałą technikę wypełniania krateru.

W praktyce stosujemy dodatkowe płytki (zakładki najazdowe i odpływowe), aby odsunąć początek i koniec operacji spawania od części, które są faktycznie spawane.
Pęknięcia krawędzi i grani często pojawiają się jakiś czas po operacji spawania i w tym przypadku są spowodowane wodorem. Często przyczyną jest wilgoć w strumieniu.

Podwójne rolki, płyty i pokrywy z metali nieszlachetnych

Może prowadzić do pęknięć podczas spawania łukiem krytym. Takie nieciągłości pojawiają się w postaci nacięć, które mają tendencję do inicjowania pęknięć w metalu spoiny. Podwójne laminacje związane z dużymi naprężeniami spawalniczymi mogą powodować pękanie międzywarstwowe.

Warunki ochrony osobistej

Przy łuku krytym (niewidocznym, ponieważ znajduje się poniżej topnika) spawanie odbywa się zwykle bez oparów, występów i innych niedogodności powszechnie spotykanych w innych procesach spawania łukiem elektrycznym.

Dzięki temu nie potrzebujemy masek i innych środków ochronnych innych niż okulary ochronne. Powinny być zaciemnione, aby chronić przed odblaskami w przypadku niezamierzonego rozpoczęcia łuku bez przepływu pokrycia.

Spawanie łukiem krytym może wytwarzać toksyczne opary i gazy. Zawsze wskazane jest zapewnienie odpowiedniej wentylacji miejsca spawania, szczególnie w przypadku obszarów zamkniętych.

Operator i inne osoby zaangażowane w obsługę sprzętu spawalniczego muszą zapoznać się z instrukcją obsługi producenta. Szczególną uwagę należy zwrócić na informacje ostrożności zawarte w instrukcji obsługi.

Dowiedz się więcej o Spawaniu

Chcesz dowiedzieć się więcej o spawaniu? Odwiedź Kurs Przyspieszony.

Cytat

Kiedy musisz uwzględnić fakt lub informację w zadaniu lub eseju, powinieneś również podać, gdzie i jak znalazłeś tę informację (Co to jest spawanie łukiem krytym).

Daje to wiarygodność Twojemu artykułowi i czasami jest wymagane w szkolnictwie wyższym.

Aby ułatwić sobie życie (i cytowanie), po prostu skopiuj i wklej poniższe informacje do swojego zadania lub eseju:

Luz, Gelson. Co to jest spawanie łukiem krytym (SAW)?. Blog Materiały. Gelsonluz.com. dd mm rrrr. URL.

Teraz zastąp dd, mm i rrrr dniem, miesiącem i rokiem przeglądania tej strony. Zamień również adres URL na rzeczywisty adres URL tej strony. Ten format cytowania jest oparty na MLA.