Printre cele mai utilizate și eficiente procese de sudare automată în industria grea modernă și fabricarea țevilor de oțel, unul estesudare cu arc scufundat(SAW). Fiind o tehnologie matură, SAW prezintă caracteristici precum arc scufundat, protecție cu flux, penetrare adâncă, calitate stabilă a sudurii și mai puține stropii. Spre deosebire de metodele de sudare MIG și TIG (arc deschis), întregul arc și bazinul topit al sudării cu arc scufundat sunt complet acoperite și protejate de flux, izolând astfel zona de sudare de aer și evitând defectele de oxidare. De când a început producția industrială, sudarea cu arc scufundat a devenit procesul de sudare de bază pentru țevi sudate în spirală, structuri de oțel cu pereți groși, recipiente sub presiune, fabricarea cazanelor, construcțiile navale și fabricarea de echipamente mari. Datorită adecvării sale pentru sudarea cu plăci groase, capacității puternice de curent și ușurința de automatizare, sudarea cu arc scufundat a ocupat o poziție de neînlocuit în producția din industria grea.
Definiția de bază și principiul de lucru
Sudarea cu arc scufundat este un proces de sudare cu arc automat sau semi{0}}automatic care utilizează sârmă solidă ca material de umplutură șifluxca mediu protector. Caracteristica cheie a acestui proces este că în timpul procesului de sudare, arcul este acoperit de stratul de flux și nu se poate vedea nicio flacără deschisă. Întreaga reacție metalurgică a sudării este finalizată într-un mediu etanș de protecție a zgurii.
Principiul său de funcționare poate fi împărțit în patru etape: aprindere cu arc, topire termică, reacție metalurgică și protecție împotriva formării zgurii. Când mașina de sudură pornește, scurtcircuitul dintre firul de sudură și piesa de prelucrat generează un curent tranzitoriu, aprinzând astfel arcul. În același timp, căldura arcului de -înaltă temperatură topește fluxul din jur, firul de sudură și materialul de bază. Fluxul topit formează un strat de zgură lichidă vâscos și dens care poate acoperi complet bazinul topit la temperatură înaltă-. Acest strat de zgură poate izola oxigenul, azotul și vaporii de apă din aer, împiedicând gazele nocive să intre în cordonul de sudură. În același timp, între zgura topită și oțelul topit apar o serie de reacții metalurgice complexe, cum ar fi dezoxidarea, desulfurarea și defosforizarea, purificând astfel microstructura cordonului de sudură și îmbunătățind proprietățile mecanice ale îmbinării de sudură. După răcire, zgura lichidă se solidifică într-o înveliș dur pe suprafața de sudură, care este ușor de îndepărtat și formează o sudură netedă și uniformă.
Principalele echipamente și materiale ale sistemului SAW
Un sistem complet de sudare cu arc submers constă din echipamente profesionale de sudare, sârmă de sudură și flux special.
1. Echipamente de sudare
Echipamentul de bază constă în principal dintr-o sursă de alimentare automată pentru sudare, un alimentator de sârmă, un cărucior de sudură sau un sistem portal mobil, un dispozitiv de alimentare cu flux și de recuperare. Sursa de alimentare de sudare oferă curent și tensiune stabile pentru a asigura arderea continuă și stabilă a arcului. Alimentatorul automat de sârmă poate controla cu precizie viteza de alimentare a sârmei și o potrivi cu viteza de mișcare a sudării pentru a evita întreruperea arcului și bazinul de topire instabil. Căruciorul de mers antrenează pistolul de sudură să se deplaseze cu o viteză uniformă, asigurând consistența lățimii sudurii și adâncimii de penetrare. În plus, sistemul automat de circulație a fluxului poate realiza împrăștierea și recuperarea automată a fluxului, nu numai asigurând o protecție continuă în timpul procesului de sudare, dar și îmbunătățind utilizarea materialului și reducând astfel costurile de producție.
2. Sarma de sudura si flux
Sudarea cu arc scufundat se bazează pe efectul combinat al sârmei de sudură și al fluxului pentru a obține optimizarea metalurgică. Sârma de sudură oferă metal de umplutură și elemente de aliaj, în timp ce fluxul servește ca agent de protecție, dezoxidare și de îndepărtare a impurităților. Diferitele tipuri de oțel, cum ar fi oțel carbon, oțel-aliat cu rezistență ridicată-și oțel pentru conducte, necesită fluxuri neutre, acide sau alcaline corespunzătoare. Printre acestea, fluxurile alcaline au o capacitate relativ puternică de îndepărtare a impurităților, care poate îmbunătăți semnificativ duritatea la temperatură scăzută și rezistența la fisurare a sudurii și sunt potrivite pentru sudarea conductelor standard înalt-și vaselor sub presiune; fluxurile acide au performanțe bune de proces, arc stabil și formare frumoasă de sudură și sunt utilizate în principal pentru sudarea oțelului structural obișnuit.
Proces tehnologic complet de sudare cu arc scufundat
1. Pre-pregătirea sudurii
Tratamentul pre-sudării este un pas crucial în asigurarea calității sudurii. În primul rând, suprafața produsului și zona de sudură trebuie curățate temeinic, îndepărtând rugina, solzii de oxid, petele de ulei, umezeala și alte impurități pentru a preveni defecte precum porii, incluziunile de zgură și fisurile cauzate de impurități. În al doilea rând, fluxul trebuie să fie uscat la o anumită temperatură ridicată pentru a elimina vaporii de apă interni, reducând astfel conținutul de hidrogen din cordonul de sudură și evitând fisurarea la rece indusă de hidrogen-. În plus, operatorul trebuie să ajusteze distanța ansamblului de sudură și unghiul de sudare în funcție de grosimea foii și standardele de sudură pentru a asigura un strat de penetrare uniform și o fuziune bună.
2. Setările parametrilor și sudarea de probă
Înainte de procesul formal de sudare, personalul trebuie să stabilească parametrii de bază ai procesului, inclusiv curentul de sudare, tensiunea, viteza de mișcare a arcului și lungimea firului etc. Curentul determină intrarea de căldură și adâncimea de penetrare a sudurii; tensiunea controlează lățimea cordonului de sudură și aspectul cordonului de sudură; viteza de mișcare a arcului afectează eficiența sudării și calitatea fuziunii. Dacă parametrii nu se potrivesc corespunzător, poate duce la o adâncime de penetrare insuficientă, ars-, fuziune incompletă sau formare neuniformă a sudurii. Pentru a asigura stabilitatea parametrilor și performanța calificată de sudare în producția pe scară largă-, trebuie efectuată sudarea de probă.
3. Sudarea formală și protecția fluxului
În timpul procesului formal de sudare, dispozitivul de alimentare cu flux împrăștie uniform fluxul pe cordonul de sudură, formând o grosime suficientă a stratului de flux. Sârma de sudură este alimentată continuu, iar arcul electric arde stabil sub stratul de flux. Arcul electric de temperatură înaltă-topește materialul de bază și firul de sudură, formând un bazin topit. În același timp, după topirea fluxului, se formează un strat de zgură protector, izolând aerul și completând purificarea metalurgică. Căruciorul de sudură se mișcă înainte cu o viteză constantă pentru a realiza o sudură continuă și pe distanțe lungi-. Pentru țevile sudate în spirală și structurile de oțel cu pereți gros-, se folosește de obicei sudarea cu arc scufundat pe dublu-față. Mai întâi se face sudarea interioară, urmată de sudarea exterioară, pentru a asigura o penetrare completă și o structură densă de sudură.
4. Tratament și inspecție post-sudare
După terminarea sudării, așteptați răcirea naturală și îndepărtați învelișul de zgură de suprafață. Suprafața de sudură este netedă și plană, cu o calitate bună de formare. Pentru produse de-calitate înaltă, cum ar fi oțel pentru conducte și vase sub presiune, sunt necesare teste nedistructive post{-sudare, cum ar fi testarea cu ultrasunete și detectarea defectelor cu raze X{-, pentru a detecta fisurile interne, incluziunile de zgură și defectele de fuziune incomplete. În același timp, trebuie efectuate teste de proprietăți mecanice, cum ar fi testele de tracțiune și testele de impact, pentru a verifica dacă rezistența și tenacitatea sudurii îndeplinesc standardele industriale.
Avantajele tehnologice de bază
În procesul de producție industrială, sudarea cu arc scufundat are avantaje tehnice de neînlocuit în sudarea plăcilor groase și sudarea cusăturii lungi de sudură. În primul rând, sistemul de protecție a fluxului poate izola complet aerul, rezultând un conținut foarte scăzut de gaz în interiorul cordonului de sudură și o structură internă densă, cu proprietăți mecanice excelente. În al doilea rând, sudarea cu arc scufundat poate rezista la curenți mari și poate obține un aport mare de căldură, având o bună capacitate de penetrare și este potrivită în special pentru sudarea cu plăci groase care nu poate fi finalizată prin procesele obișnuite de sudare. În plus, această metodă de sudare automată are o eficiență ridicată a producției, un proces de sudare stabil, o rată scăzută a defectelor și o dependență foarte mică de munca umană. În al patrulea rând, poluarea de la fumul de sudură este redusă semnificativ, îmbunătățind-mediul de lucru și siguranța la fața locului. În al cincilea rând, cusătura de sudură este netedă și uniformă, aproape fără stropi, reducând în mod semnificativ volumul de lucru al șlefuirii și procesării fine ulterioare și îmbunătățind eficiența producției.
Limitări
Deși sudarea cu arc scufundat are avantaje semnificative, are și anumite limitări tehnice. Datorită necesității de acoperire a fluxului în timpul procesului de sudare, sudarea cu arc scufundat este potrivită numai pentru sudarea plană și sudarea orizontală și nu poate realiza sudarea în poziție completă, cum ar fi sudarea verticală și sudarea deasupra capului. Prin urmare, există limitări de poziție. În plus, sudarea cu arc scufundat nu este potrivită pentru sudarea cu plăci subțiri, deoarece aportul de căldură al sudării cu arc scufundat este prea mare, ceea ce este predispus să provoace deformarea plăcii sau arderea-. În același timp, din cauza dimensiunilor mari ale echipamentului de sudură, acesta nu este potrivit pentru piese de lucru mici-complexe și de formă neregulată, precum și scenarii de construcție mobile. În producția efectivă, trebuie efectuat un control cheie strict al procesului: controlați cu strictețe temperatura de uscare a fluxului pentru a preveni fisurile induse de hidrogen-; potriviți exact curentul și tensiunea pentru a evita ca electrodul să nu pătrundă sau să nu se supraîncălzească; asigura o acoperire uniformă a fluxului pentru a preveni pătrunderea aerului; controlați în mod rezonabil viteza de sudare pentru a stabiliza formarea sudurii.
Principalele aplicații industriale
Sudarea cu arc este utilizată pe scară largă în domeniile producției din industria grea, unde sunt necesare standarde înalte de calitate și eficiență.
1. În industria țevilor de oțel, este un proces specializat de sudare pentru țevi sudate în spirală și țevi sudate cu cusături longitudinale cu diametru mare-și este utilizat pe scară largă în conductele de petrol și gaze pe distanțe lungi-, conductele municipale de alimentare cu apă și conductele de inginerie eoliană.
2. În industria structurilor grele din oțel, tehnologia de sudare cu arc scufundat este utilizată pentru plăci de oțel de poduri, structuri portante-construcții și fabricarea de mașini portuare.
3. În fabricarea recipientelor sub presiune și a cazanelor, această tehnologie este utilizată pentru sudarea cilindrului cu pereți groși-pentru a asigura toleranță la presiune ridicată și etanșeitate la aer.
4. În domeniul construcțiilor navale și al ingineriei maritime, sudarea cu arc scufundat poate asigura stabilitatea structurală și rezistența la coroziune a plăcilor de oțel a corpului navei și a componentelor platformei offshore.
Odată cu dezvoltarea continuă a automatizării și a producției inteligente, tehnologia de sudare cu arc scufundat evoluează treptat către ajustarea inteligentă a parametrilor, sudarea în colaborare cu robot și sudarea eficientă, sporind și mai mult eficiența producției industriale.
Sudarea cu arc scufundat este un proces de sudare eficient, de înaltă{0}}calitate și extrem de automatizat, care realizează sudarea prin protecția fluxului și purificarea metalurgică. Spre deosebire de sudarea tradițională cu arc cu fantă, sudarea cu arc scufundat utilizează flux granular pentru protecție, permițând sudarea închisă, eliminând eficient defectele de porozitate și purificând metalul de sudură, rezultând proprietăți mecanice mai bune. Are avantaje semnificative, cum ar fi penetrare adâncă, proces stabil, aspect estetic de sudură și rata scăzută a defectelor. Este potrivit în special pentru plăci groase, suduri lungi și producție industrială la scară mare-.
Deși are anumite limitări în pozițiile de sudare și sudarea cu plăci subțiri, deține în continuare o poziție dominantă în industria grea, fabricarea conductelor, producția de recipiente sub presiune și ingineria structurilor de oțel. În viitor, cu inovarea continuă în tehnologia de sudare și sistemele de control automat, sudarea cu arc scufundat va obține o eficiență mai mare a sudării, rate mai mici de defecte și performanțe de sudare mai stabile, continuând să fie un proces de sudare de bază care sprijină construcția infrastructurii industriale moderne.
