Co to jest spawanie łukiem osłoniętym (SMAW)? 👨‍🏭

Wstęp

Spawanie łukowe elektrodą otuloną to proces, w którym dochodzi do koalescencji metali poprzez podgrzewanie i topienie ich łukiem elektrycznym utworzonym między końcówką elektrody otulonej a powierzchnią metalu podstawowego w spawanym złączu.

Jak działa proces

Stopiony metal z elektrody jest przenoszony przez łuk elektryczny do stopionego jeziorka metalu podstawowego, tworząc w ten sposób metal spoiny.

Ciekły żużel o gęstości mniejszej niż ciekły metal, który powstaje z otuliny elektrody i zanieczyszczeń z metali nieszlachetnych, osłania roztopione jeziorko, chroniąc go przed zanieczyszczeniami atmosferycznymi.

Po zestaleniu żużel ten będzie kontrolować szybkość chłodzenia już zakrzepłego metalu spoiny. Spoiwo pochodzi z metalowego rdzenia elektrody (drutu) oraz z powłoki, która w niektórych przypadkach składa się z proszku żelaza i pierwiastków stopowych.

Spawanie elektrodą otuloną jest jednym z najczęściej stosowanych procesów spawalniczych ze wszystkich, o których będziemy mówić, ze względu na prostotę sprzętu, jakość spoin oraz niski koszt sprzętu i materiałów eksploatacyjnych.

Ma dużą elastyczność i spawa większość metali w szerokim zakresie grubości. Ostatnio traci grunt na rzecz innych procesów ze względu na niższą produktywność (w tym procesie wykonanie spoiny trwa dłużej niż np. W przypadku FCAW).

Spawanie tym procesem można wykonać niemal wszędzie i w ekstremalnych warunkach. Spawanie elektrodą otuloną jest szeroko stosowane w produkcji przemysłowej, konstrukcji metalowych w budynkach, przemyśle stoczniowym, samochodach, ciężarówkach, zastawkach przeciwpowodziowych i innych zespołach spawanych.

Główną wadą tego procesu jest jego niska wydajność, co wynika głównie z konieczności wymiany elektrod.

Zalety i wady

Zalety	Niedogodności
Jest to proces wszechstronny, ponieważ dostosowuje się do materiałów o różnej grubości i w każdej pozycji roboczej.	Jest to proces ręczny, zależny od umiejętności spawacza, co oznacza mniejszą kontrolę parametrów spawania, takich jak prąd spawania.
Niezbędny sprzęt jest stosunkowo tani.
Wskazane jest jego zastosowanie zarówno w fabryce, jak iw terenie.	W porównaniu z innymi procesami charakteryzuje się niską wydajnością, ze względu na niski współczynnik stapiania i niski wskaźnik zajętości spawacza (czas otwarcia łuku przez całkowity czas spawania), który wynosi około 40%.
Obecnie stosowany w przemyśle morskim, kolejowym, motoryzacyjnym, metalowym i budowlanym.
Jest szeroko stosowany do spawania stali węglowej, stali niskostopowej, stali nierdzewnej, żeliwa, aluminium, miedzi, niklu itp.
Metale o niskiej temperaturze topnienia, takie jak Pb, Sn, Zn oraz metale ogniotrwałe lub bardzo reaktywne, takie jak Ti i Zr, nie nadają się do spawania elektrodą otuloną.	Podczas procesu generuje duże ilości gazów i dymów.

Sprzęt spawalniczy

Jak pokazano na poniższym rysunku, urządzenie składa się ze źródła zasilania, kabli połączeniowych, uchwytu elektrody, zacisku (złącza uziemiającego) i elektrody.

Źródło prądu

Źródłem zasilania może być prąd stały (generatory lub prostownik) lub prąd przemienny (transformator).

Źródłami prądu stałego mogą być:

1 – Generatory, powszechnie używane do pracy na budowach, zwłaszcza tam, gdzie nie ma odpowiedniego zasilania elektrycznego.
2 – Transformatory-prostowniki, które są korzystne w stosunku do generatorów ze względu na niższy koszt eksploatacji i konserwacji, przy cichszej pracy.

W przypadku prądu stałego polaryzację należy dobrać zgodnie z wymaganiami serwisu:

a) Prąd stały – biegunowość bezpośrednia (DC-), elektroda jest podłączona do bieguna ujemnego maszyny i występuje mniejsza szybkość osadzania i większa głębokość penetracji.
b) Prąd stały – odwrotna polaryzacja (DC+), elektroda dodatnia i część ujemna. Dzięki tej konfiguracji uzyskuje się mniejszą penetrację i wyższe szybkości topienia elektrody.
c) Prąd przemienny (AC) – biegunowość zmieniająca się przy każdym odwróceniu prądu. Przy tego typu konfiguracji geometria ściegu będzie pośrednia w stosunku do uzyskanej w CC+ i CC-

Wskazówka: Znak prądu stałego zawsze odnosi się do miejsca podłączenia elektrody. Niektórzy wolą nawet nazywać to elektrodą dodatnią lub elektrodą ujemną.

Kable spawalnicze

Służą do podłączenia uchwytu elektrody i zacisku do źródła zasilania. Muszą być elastyczne, aby umożliwić łatwą obsługę. Są one częścią obwodu lutowniczego i składają się z kilku drutów miedzianych skręconych razem i zabezpieczonych izolacyjną i elastyczną powłoką. Kable muszą być rozwinięte i bez splotów.

Uchwyt elektrody

Uchwyt elektrody służy do mocowania i zasilania elektrody. Prawidłowe mocowanie i dobra izolacja kabli jest niezbędna, aby zminimalizować ryzyko porażenia. Pazury muszą być zawsze w dobrym stanie, aby uniknąć problemów z przegrzaniem i złym mocowaniem elektrody, które mogą się poluzować podczas spawania.

Zacisk (złącze uziemienia)

Jest to urządzenie do podłączenia przewodu uziemiającego do spawanego elementu.

Materiały eksploatacyjne – elektrody

Elektroda otulona składa się z:

• Elektroda („Dusza”)
• Powłoka

Elektroda tworzy łuk i dostarcza spoiwo do spawania.

Powłoka elektrody spełnia podczas procesu spawania następujące funkcje: funkcje elektryczne, fizyczne i metalurgiczne.

Izolacja elektryczna i funkcja jonizacji

a) Izolacja – izoluje rdzeń elektrody, unikając bocznych otworów łuku, kierując łuk w interesujące miejsce. Na przykład podczas spawania wąskich fazek, które są trudno dostępne, aby zapobiec powstawaniu łuku w niepożądanych pozycjach.
b) Jonizacja – Powłoka zawiera krzemiany Na i K, które jonizują atmosferę łuku. Ułatwia to przepływ prądu elektrycznego, tworząc stabilny łuk elektryczny.

Funkcje fizyczne i mechaniczne

a) Zapewniają gazy do tworzenia atmosfery ochronnej dla kropelek metalu przed działaniem wodoru w atmosferze.
b) Powłoka topi się, a następnie krzepnie na ściegu spoiny tworząc żużel z materiału niemetalicznego, chroni ścieg spoiny przed utlenianiem przez normalną atmosferę podczas stygnięcia spoiny.
c) Zapewnia kontrolę szybkości chłodzenia i przyczynia się do wykończenia ściegu:

Cel metalurgiczny

a) Wprowadza pierwiastki stopowe do metalu spoiny, zmieniając jego właściwości spawalnicze. Dodawane są również inne pierwiastki chemiczne w celu żużlowania zanieczyszczeń, odtleniania itp. (np. Mn, Si)

Elektrody otulone są klasyfikowane zgodnie ze specyfikacjami AWS (American Welding Society). Specyfikacje handlowe elektrod otulonych można znaleźć w specyfikacjach AWS serii AWS A5 (np. AWS A5.1)

Funkcje i zastosowania

Ważne jest, aby inspektor spawalniczy pamiętał, że proces spawania elektrodą otuloną ma wiele zmiennych, które należy wziąć pod uwagę. Na przykład może być stosowany w wielu różnych konfiguracjach połączeń występujących w spawaniu przemysłowym oraz w szerokiej gamie połączeń metalu nieszlachetnego i spoiwa.

Czasami do określonej spoiny stosuje się kilka rodzajów elektrod. Inspektor spawalniczy powinien posiadać dogłębną wiedzę na temat specyfikacji materiałów eksploatacyjnych używanych do pracy, aby wiedzieć, jak i jakie zmienne wpływają na jakość spoiny.

Proces spawania elektrodą otuloną może być stosowany do spawania we wszystkich pozycjach. Może być również stosowany do spawania większości stali i niektórych metali nieżelaznych, a także do napawania spoiwa w celu uzyskania określonych właściwości lub wymiarów.
Posiada zdolność do spawania metali nieszlachetnych w zakresie od 2mm do 200mm, w zależności od wymagań dotyczących ogrzewania lub kontroli odkształceń i użytkowania.

W przypadku niektórych materiałów, takich jak stale ulepszane cieplnie, stale nierdzewne i stale niskostopowe zawierające molibden, istotnym czynnikiem jest kontrola energii spawania (wprowadzanego ciepła) podczas pracy, która ma również duże znaczenie w zastosowaniach niskotemperaturowych.

Nieodpowiednia kontrola energii spawania podczas operacji spawania, gdy jest to wymagane, może łatwo spowodować pękanie lub utratę pierwotnych właściwości metalu rodzimego, takich jak utrata odporności na korozję stali nierdzewnych lub nawet spadek zdolności pochłaniania energii.

Szybkość osadzania w tym procesie jest niewielka w porównaniu z innymi ciągłymi procesami zasilania. Szybkość osadzania waha się od 1 do 5 kg/h i zależy od wybranej elektrody.

Sukces procesu spawania elektrodą otuloną w dużej mierze zależy od umiejętności i techniki spawacza, ponieważ wszystkie manipulacje spawalnicze wykonywane są przez spawacza. Spawacz musi umieć kontrolować cztery elementy:

• Długość łuku (waha się od 0,5 do 1,1 średnicy otuliny elektrody). W kategoriach laika możemy rozważyć odległość od końcówki elektrody do części.
• Przemieszczenie elektrody i kąt roboczy.
• Prędkość przemieszczania elektrody.
• Techniki osadzania przejść (przepust wąski lub wahadłowy).
• Prąd elektryczny.

Przygotowanie i czyszczenie fug

Spawane części muszą być wolne od oleju, smaru, rdzy, farby, pozostałości po badaniu przez penetrację cieczy, piasku i sadzy z podgrzewania gazu, w pasie o szerokości co najmniej 20 mm z każdej strony krawędzi i odmagnesowane.

Po każdym przejściu wytworzony żużel należy usunąć. Częściowe usuwanie żużla daje ściegi spawalnicze z wtrąceniami tlenkowymi, pogarszając właściwości mechaniczne złącza spawanego. Brak czyszczenia pomiędzy przejazdami generuje słynną wadę „wtrącania żużla”.

Zwykłe parametry spawania stali

Poniższa tabela przedstawia przykład typowych parametrów według średnicy dla elektrody otulonej typu 7018. Elektroda 7018 jest najczęściej stosowana w odpowiedzialnych pracach, jednak skonsultuj się ze specjalistą spawalniczym, aby wybrać najbardziej ekonomiczną i wydajną elektrodę oraz parametry do zastosowania. Twoja praca.

Nieciągłości wywołane procesem

Spoina uzyskana przez spawanie łukowe elektrodą otuloną może zawierać prawie wszystkie rodzaje nieciągłości. Poniżej wymieniono niektóre z najczęstszych nieciągłości, które można napotkać podczas korzystania z tego procesu.

Porowatość

Na ogół jest to spowodowane stosowaniem niewłaściwych technik (długość łuku lub duża prędkość spawania), stosowaniem metalu nieszlachetnego bez odpowiedniego czyszczenia lub mokrą elektrodą.

Klasterowa porowatość pojawia się czasami na początku i na zamknięciu łuku. Technika spawania z małym przejściem wstecznym, zaraz po rozpoczęciu operacji spawania, pozwala spawaczowi na przetopienie obszaru na początku przejścia, uwalniając jego gaz i tym samym unikając tego typu nieciągłości. Porowatość robakowatą jest zwykle spowodowana użyciem mokrej elektrody.

Inkluzje

Są one spowodowane niewłaściwym obchodzeniem się z elektrodą i słabym czyszczeniem między przejściami. Jest to przewidywalny problem w przypadku nieodpowiedniego projektu pod względem dostępu do spawanego złącza lub nawet przy małych kątach ukosu.

Brak fuzji

Skutki niewłaściwej techniki spawania: szybkie spawanie, nieodpowiednie przygotowanie złącza lub materiału, zbyt mały prąd.

Brak penetracji

Wyniki z niewłaściwej techniki spawania; szybkie lutowanie, niewłaściwe przygotowanie złącza lub materiału, za mały prąd i za duża średnica elektrody.

Wklęsłość i nakładanie

Wynikają one z błędów (niechlujstwa) spawacza.

Pęknięcia w gardle i pęknięcia w korzeniu

Kiedy się pojawiają, żądają, aby uniknąć zmian w technice spawania lub zmiany materiałów.

Pęknięcie międzylamelarne

Ta nieciągłość nie jest określana jako wada spawacza. Występuje, gdy metal podstawowy, nie przenoszący dużych naprężeń generowanych przez kurczenie się spoiny, w kierunku grubości, pęka w postaci uskoków, usytuowanych w płaszczyznach równoległych do kierunku walcowania.

Tylko dla informacji, niektórzy inżynierowie określają próbę rozciągania „Z”, aby ocenić odporność tego materiału na tego typu pękanie.

Pęknięcia na brzegu i pęknięcia pod stopką

Są to pęknięcia, jak zobaczymy, spowodowane pękaniem na zimno. Występują po pewnym czasie po wykonaniu spawania i dlatego mogą nie zostać wykryte przez kontrolę przeprowadzaną bezpośrednio po operacji spawania. Zwykle występują, gdy wodór jest uwięziony w lutowiu.

Jako przykład źródeł wodoru możemy wymienić: wysoką wilgotność powietrza, mokre elektrody, brudne powierzchnie.

Ten wodór w połączeniu z kruchą mikrostrukturą i wystarczająco wysokim poziomem naprężeń szczątkowych przyczynia się do powstawania tego typu pęknięć.

Podcięcie (przypomina zgryz)

Wysokie natężenie prądu, bardzo gorąca część.

Warunki ochrony środowiska i jednostki

Spawanie nie może być wykonywane w obecności deszczu i wiatru, chyba że spawane złącze jest odpowiednio zabezpieczone.

Łuk elektryczny oprócz projekcji i szkodliwych gazów emituje promieniowanie widzialne i ultrafioletowe. Z tych powodów spawacz musi być odpowiednio zabezpieczony, stosując filtry, rękawice, odzież ochronną, szkło bezpieczne oraz wykonywać spawanie w miejscach o odpowiedniej wentylacji.

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 osłoniętym).

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 osłoniętym (SMAW)?. 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.