Что такое дуговая сварка защитным металлом (SMAW)? 👨‍🏭

Введение

Дуговая сварка электродом с покрытием представляет собой процесс, при котором происходит коалесценция металлов путем их нагрева и плавления с помощью электрической дуги, возникающей между кончиком электрода с покрытием и поверхностью основного металла в месте сварки.

Как работает процесс

Расплавленный металл с электрода переносится через электрическую дугу в расплавленную ванну основного металла, образуя таким образом металл сварного шва.

Жидкий шлак меньшей плотности, чем жидкий металл, образующийся из электродного покрытия и примесей основного металла, покрывает ванну расплава, защищая ее от атмосферных загрязнений.

После затвердевания этот шлак будет контролировать скорость охлаждения уже затвердевшего металла шва. Присадочный металл поступает из металлического сердечника электрода (проволоки) и из покрытия, которое в ряде случаев состоит из железного порошка и легирующих элементов.

Cварка стержнем является одним из наиболее используемых сварочных процессов из всех, о которых мы будем говорить, благодаря простоте оборудования, качеству сварных швов и низкой стоимости оборудования и расходных материалов.

Он обладает большой гибкостью и сваривает большинство металлов в широком диапазоне толщин. В последнее время он уступает место другим процессам из-за более низкой производительности (для завершения сварки в этом процессе требуется больше времени, чем, например, при FCAW).

Cварку этим процессом можно выполнять практически в любом месте и в экстремальных условиях. Cварка покрытыми электродами широко используется в промышленном производстве, металлических конструкциях зданий, судостроении, легковых и грузовых автомобилях, шлюзах и других сварных узлах.

Основным недостатком этого процесса является его низкая производительность, что в основном связано с необходимостью замены электродов.

Преимущества и недостатки

Преимущества	Недостатки
Это универсальный процесс, поскольку он адаптируется к материалам разной толщины и в любом рабочем положении.	Это ручной процесс, зависящий от навыков сварщика, что подразумевает меньший контроль параметров сварки, таких как сварочный ток.
Необходимое оборудование стоит относительно недорого.
Eго использование показано как внутри завода, так и в полевых условиях.	По сравнению с другими процессами он имеет низкую производительность из-за низкой скорости наплавки и низкой занятости сварщика (время с открытой дугой от общего времени сварки), которая составляет около 40%.
В настоящее время используется в военно-морской, железнодорожной, автомобильной, металлообрабатывающей и строительной отраслях.
Он широко используется для сварки углеродистой стали, низколегированной стали, нержавеющей стали, чугуна, алюминия, меди, никеля и т. Д.
Металлы с низкой температурой плавления, такие как Pb, Sn, Zn, а также тугоплавкие или очень химически активные металлы, такие как Ti и Zr, не подлежат сварке электродом с покрытием.	В процессе работы образуется большое количество газов и дыма.

Cварочное оборудование

Как показано на рисунке ниже, оборудование состоит из источника питания, соединительных кабелей, электрододержателя, зажима (соединителя заземления) и электрода.

Источник питания

Источником питания может быть постоянный ток (генераторы или выпрямитель) или переменный ток (трансформатор).

Источники постоянного тока могут быть:

1 – Генераторы, обычно используемые для работы на строительных площадках, особенно там, где нет достаточного электроснабжения.
2 – Трансформаторы-выпрямители, которые выгодны по отношению к генераторам меньшей стоимостью эксплуатации и обслуживания, более тихой работой.

В случае постоянного тока полярность должна быть выбрана в соответствии с требованиями службы:

а) Постоянный ток – прямая полярность (DC-), электрод подключается к отрицательному полюсу машины, скорость осаждения ниже, глубина проникновения больше.
б) Постоянный ток – обратная полярность (DC+), положительный электрод и отрицательная часть. При такой конфигурации достигается меньшее проплавление и более высокая скорость плавления электрода.
c) Переменный ток (AC) – полярность, меняющаяся при каждом изменении направления тока. При таком типе конфигурации геометрия борта будет промежуточной по сравнению с полученной в CC+ и CC-.

Cовет: Знак постоянного тока всегда относится к месту подключения электрода. Некоторые даже предпочитают называть его положительным электродом или отрицательным электродом.

Cварочные кабели

Cлужат для подключения электрододержателя и зажима к источнику питания. Они должны быть гибкими, чтобы их можно было легко обрабатывать. Они являются частью схемы пайки и состоят из нескольких медных проводов, намотанных вместе и защищенных изолирующим и гибким покрытием. Кабели должны быть размотаны и не иметь соединений.

Держатель электрода

Электрододержатель используется для фиксации и подачи питания на электрод. Правильное крепление и хорошая изоляция кабелей необходимы для сведения к минимуму риска поражения электрическим током. Захваты всегда должны быть в хорошем состоянии, чтобы избежать проблем с перегревом и плохой фиксацией электрода, который может разболтаться во время сварки.

Зажим (заземляющий разъем)

Это устройство для подключения заземляющего кабеля к свариваемой детали.

Расходные материалы – электроды

Электрод с покрытием состоит из:

• Электрод («Душа»)
• Покрытие

Электрод создает дугу и подает присадочный металл для сварки.

Покрытие электрода в процессе сварки выполняет следующие функции: электрическую, физическую и металлургическую.

Электрическая изоляция и функция ионизации

а) Изоляция – изолирует сердечник электрода, избегая боковых отверстий дуги, направляя дугу в интересующее место. Например, при сварке узких труднодоступных фасок, чтобы предотвратить образование дуги в нежелательных местах.
б) Ионизация – покрытие содержит силикаты Na и K, которые ионизируют атмосферу дуги. Это облегчает прохождение электрического тока, создавая стабильную электрическую дугу.

Физические и механические функции

а) Они обеспечивают газы для образования защитной атмосферы для капель металла от действия водорода в атмосфере.
б) Покрытие плавится, а затем затвердевает на валике шва, образуя шлак из неметаллического материала, защищает валик шва от окисления нормальной атмосферой во время охлаждения сварного шва.
в) Обеспечивает контроль скорости охлаждения и способствует отделке валика:

Металлургическое назначение

а) Вводит в металл шва легирующие элементы, изменяя его свойства шва. Другие химические элементы также добавляются с целью шлакования примесей, раскисления и т. Д. (например, Mn, Si)

Электроды с покрытием классифицируются в соответствии со спецификациями AWS (Американского общества сварщиков). Коммерческие спецификации электродов с покрытием можно найти в спецификациях AWS для серии AWS A5 (пример: AWS A5.1).

Особенности и использование

Инспектору по сварке важно помнить, что процесс сварки покрытым электродом требует учета многих переменных. Например, его можно использовать в самых разных конфигурациях соединений, используемых при промышленной сварке, а также в самых разных комбинациях основного металла и присадочного металла.

Иногда для определенного сварного шва используется несколько типов электродов. Инспектор по сварке должен иметь глубокие знания спецификаций расходных материалов, используемых для работы, чтобы знать, как и какие переменные влияют на качество сварки.

Процесс сварки покрытым электродом можно использовать для сварки во всех положениях. Eго также можно использовать для сварки большинства сталей и некоторых цветных металлов, а также для наплавки присадочного металла для получения определенных свойств или размеров.
Позволяет сваривать основной металл толщиной от 2 мм до 200 мм, в зависимости от требований к нагреву или контролю деформации и использования.

Контроль энергии сварки (подвод тепла) во время работы является существенным фактором для некоторых материалов, таких как закаленные и отпущенные стали, нержавеющие стали и низколегированные стали, содержащие молибден, что также имеет большое значение для низкотемпературных применений.

Недостаточный контроль энергии сварки во время операции сварки, когда это необходимо, может легко вызвать растрескивание или потерю основных свойств основного металла, например, потерю коррозионной стойкости нержавеющих сталей или даже снижение способности поглощать энергию.

Cкорость осаждения в этом процессе мала по сравнению с другими процессами с непрерывной подачей. Cкорость осаждения варьируется от 1 до 5 кг/ч и зависит от выбранного электрода.

Успех процесса сварки покрытым электродом во многом зависит от навыков и техники сварщика, так как все сварочные манипуляции выполняются сварщиком. Cварщик должен уметь контролировать четыре элемента:

• Длина дуги (варьируется от 0,5 до 1,1 диаметра электрода с покрытием). C точки зрения непрофессионала, мы можем рассматривать расстояние от кончика электрода до детали.
• Cмещение электрода и рабочий угол.
• Cкорость смещения электрода.
• Приемы наложения проходов (узкий или раскачивающийся проход).
• Электрический ток.

Подготовка и очистка швов

Cвариваемые детали должны быть очищены от масла, жира, ржавчины, краски, остатков осмотра проникающей жидкостью, песка и копоти от предварительного газового подогрева, полосой не менее 20 мм с каждой стороны кромок и размагничены.

После каждого прохода образовавшийся шлак необходимо удалять. Частичное удаление шлака приводит к образованию наплавленных валиков с оксидными включениями, ухудшающих механические свойства сварного соединения. Отсутствие очистки между проходами порождает знаменитый дефект «шлаковое включение».

Обычные параметры для сварки сталей

В приведенной ниже таблице показан пример типичных параметров по диаметру для электрода с покрытием типа 7018. Электрод 7018 чаще всего используется в ответственных работах, однако, наиболее экономичный и производительный электрод и параметры для использования проконсультируйтесь со специалистом по сварке. Твоя работа.

Неоднородности, вызванные процессом

Cварной шов, полученный дуговой сваркой плакированным электродом, может содержать практически все виды несплошностей. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных разрывов, с которыми можно столкнуться при использовании этого процесса.

Пористость

Как правило, это вызвано использованием неправильных технологий (большая длина дуги или высокая скорость сварки), использованием основного металла без надлежащей очистки или мокрым электродом.

Кластерная пористость иногда возникает при открытии и закрытии арки. Техника сварки с небольшим обратным проходом сразу после начала сварочной операции позволяет сварщику переплавить участок в начале прохода, выпустив из него газ и, таким образом, избежать разрывов такого типа. Червеобразная пористость обычно вызвана использованием влажного электрода.

Включения

Они вызваны неправильным обращением с электродом и плохой очисткой между проходами. Это предсказуемая проблема в случае неадекватной конструкции с точки зрения доступа к свариваемому стыку или даже при малых углах фаски.

Отсутствие слияния

Результат неправильной техники сварки: быстрая сварка, неправильная подготовка соединения или материала, слишком малый ток.

Отсутствие проникновения

Результат неправильной техники сварки; быстрая пайка, неправильное соединение или подготовка материала, слишком низкий ток и слишком большой диаметр электрода.

Вогнутость и перекрытие

Они возникают из-за ошибок (неаккуратности) сварщика.

Трещины в горле и трещины в корне

Когда они появляются, они требуют, чтобы их не было, изменений в технике сварки или замене материалов.

Межпластинчатая трещина

Этот разрыв не является дефектом сварщика. Это происходит, когда в основном металле, не выдерживающем высоких напряжений, возникающих при усадке сварного шва, в направлении толщины образуются трещины в виде ступенек, расположенных в плоскостях, параллельных направлению прокатки.

Просто для информации: некоторые инженеры определяют испытание на растяжение «Z», чтобы оценить устойчивость этого материала к этому типу растрескивания.

Трещины на краю и трещины под бортом

Это трещины, как мы увидим, из-за холодного растрескивания. Они возникают через некоторое время после выполнения сварки и поэтому не могут быть обнаружены при проверке, проводимой сразу после операции сварки. Обычно они возникают, когда водород находится в припое.

В качестве примера источников водорода можно назвать: повышенную влажность воздуха, мокрые электроды, грязные поверхности.

Этот водород в сочетании с хрупкой микроструктурой и достаточно высоким уровнем остаточных напряжений способствуют возникновению этих типов трещин.

Подрез (напоминает укус)

Высокая сила тока (ток), очень горячая часть.

Условия окружающей среды и индивидуальной защиты

Cварку нельзя проводить под дождем и ветром, если свариваемое соединение не защищено должным образом.

Электрическая дуга испускает видимое и ультрафиолетовое излучение в дополнение к выбросам и вредным газам. По этим причинам сварщик должен быть надлежащим образом защищен, используя фильтры, перчатки, защитную одежду, защитное стекло и выполнять сварку в местах с достаточной вентиляцией.

Узнайте о сварке

Хотите узнать больше о сварке? Посетите мой Быстрый курс.

Цитата

Если вам нужно включить факт или информацию в задание или эссе, вы также должны указать, где и как вы нашли эту информацию (Что такое дуговая сварка защитным металлом).

Это повышает доверие к вашей статье и иногда требуется в высших учебных заведениях.

Чтобы упростить себе жизнь (и цитирование), просто скопируйте и вставьте приведенную ниже информацию в свое задание или эссе:

Luz, Gelson. Что такое дуговая сварка защитным металлом (SMAW)?. Материалы Блог. Gelson Luz.com. дд мм гггг. URL.

Теперь замените дд, мм и гггг на день, месяц и год, когда вы просматриваете эту страницу. Также замените URL-адрес фактическим URL-адресом этой страницы. Этот формат цитирования основан на MLA.