Entre els processos de soldadura automàtics més utilitzats i eficients en la indústria moderna moderna i la fabricació de canonades d'acer, un éssoldadura per arc submergit(SAW). Com a tecnologia madura, SAW presenta característiques com ara arc submergit, protecció de flux, penetració profunda, qualitat de soldadura estable i menys esquitxades. A diferència dels mètodes de soldadura MIG i TIG (arc obert), tot l'arc i la piscina fosa de la soldadura per arc submergit estan completament coberts i protegits pel flux, aïllant així la zona de soldadura de l'aire i evitant defectes d'oxidació. Des que va començar la producció industrial, la soldadura per arc submergit s'ha convertit en el procés de soldadura bàsic per a canonades soldades en espiral, estructures d'acer de paret gruixuda-, recipients a pressió, fabricació de calderes, construcció naval i fabricació d'equips grans. A causa de la seva aptitud per a la soldadura de plaques gruixudes, una forta capacitat de corrent i la seva facilitat d'automatització, la soldadura per arc submergit ha ocupat una posició insubstituïble en la fabricació de la indústria pesada.
Definició bàsica i principi de funcionament
La soldadura per arc submergit és un procés automàtic o semi{0}}de soldadura per arc que utilitza filferro sòlid com a material de farciment ifluxcom a mitjà protector. La característica clau d'aquest procés és que durant el procés de soldadura, l'arc està cobert per la capa de flux i no es pot veure cap flama oberta. Tota la reacció metal·lúrgica de la soldadura es completa en un entorn de protecció d'escòries segellat.
El seu principi de funcionament es pot dividir en quatre etapes: encès d'arc, fusió per calor, reacció metal·lúrgica i protecció contra la formació d'escòries. Quan la màquina de soldadura s'engega, el curtcircuit entre el filferro de soldadura i la peça genera un corrent transitori, i així encendre l'arc. Al mateix temps, la calor de l'arc d'alta -temperatura fon el flux circumdant, el cable de soldadura i el material base. El flux fos forma una capa d'escòria líquida viscosa i densa que pot cobrir completament la piscina fosa a -alta temperatura. Aquesta capa d'escòria pot aïllar l'oxigen, el nitrogen i el vapor d'aigua de l'aire, evitant que els gasos nocius entrin a la soldadura. Al mateix temps, es produeixen una sèrie de reaccions metal·lúrgiques complexes entre l'escòria fosa i l'acer fos, com ara la desoxidació, la desulfuració i la desfosforització, purificant així la microestructura de la soldadura i millorant les propietats mecàniques de la junta de soldadura. Després del refredament, l'escòria líquida es solidifica en una closca dura a la superfície de la soldadura, que és fàcil d'eliminar i forma una soldadura llisa i uniforme.
Els principals equips i materials del sistema SAW
Un sistema complet de soldadura per arc submergit consta d'equips de soldadura professionals, filferro de soldadura i flux especial.
1. Equips de soldadura
L'equip bàsic consisteix principalment en una font d'alimentació automàtica de soldadura, alimentador de filferro, carro de soldadura o sistema de pòrtic mòbil, subministrament de flux i dispositiu de recuperació. La font d'alimentació de soldadura proporciona un corrent i una tensió estables per garantir la combustió contínua i estable de l'arc. L'alimentador automàtic de filferro pot controlar amb precisió la velocitat d'alimentació del filferro i combinar-lo amb la velocitat de moviment de soldadura per evitar la interrupció de l'arc i la piscina fosa inestable. El carro condueix la pistola de soldadura per moure's a una velocitat uniforme, assegurant la consistència de l'amplada de la soldadura i la profunditat de penetració. A més, el sistema de circulació de flux automàtic pot aconseguir la propagació i recuperació automàtica del flux, no només assegurant una protecció contínua durant el procés de soldadura, sinó també millorant la utilització del material i reduint així els costos de producció.
2. Filferro i flux de soldadura
La soldadura per arc submergit es basa en l'efecte combinat del filferro de soldadura i el flux per aconseguir l'optimització metal·lúrgica. El cable de soldadura proporciona elements d'aliatge i metall de farciment, mentre que el flux serveix com a agent protector, desoxidant i eliminador d'impureses. Els diferents tipus d'acer, com ara l'acer al carboni, l'acer de baixa-aliatge d'alta-acer i l'acer de canonades, requereixen els fluxos neutres, àcids o alcalins corresponents. Entre ells, els fluxos alcalins tenen una capacitat d'eliminació d'impureses relativament forta, que pot millorar significativament la duresa a baixa -temperatura i la resistència a les esquerdes de la soldadura, i són adequats per a la soldadura de canonades i recipients a pressió d'alt-estàndard; Els fluxos àcids tenen un bon rendiment del procés, un arc estable i una bella formació de soldadura, i s'utilitzen principalment per a la soldadura d'acer estructural normal.
Procés tecnològic complet de soldadura per arc submergit
1. Preparació pre-soldadura
El tractament pre-de la soldadura és un pas crucial per garantir la qualitat de la soldadura. En primer lloc, la superfície del producte i la zona de soldadura s'han de netejar a fons, eliminant l'òxid, les escates d'òxid, les taques d'oli, la humitat i altres impureses per evitar defectes com ara porus, inclusions d'escòries i esquerdes causades per impureses. En segon lloc, el flux s'ha d'assecar a una temperatura alta específica per eliminar el vapor d'aigua intern, reduint així el contingut d'hidrogen a la soldadura i evitant l'esquerdament en fred induït per l'hidrogen-. A més, l'operador ha d'ajustar la bretxa del conjunt de soldadura i l'angle de soldadura segons el gruix de la làmina i els estàndards de soldadura per garantir una capa de penetració uniforme i una bona fusió.
2. Configuració de paràmetres i soldadura de prova
Abans del procés de soldadura formal, el personal ha d'establir els paràmetres bàsics del procés, com ara el corrent de soldadura, la tensió, la velocitat de moviment de l'arc i la longitud del cable, etc. El corrent determina l'entrada de calor i la profunditat de penetració de la soldadura; la tensió controla l'amplada de la costura de soldadura i l'aspecte del cordó de soldadura; la velocitat del moviment de l'arc afecta l'eficiència de la soldadura i la qualitat de la fusió. Si els paràmetres no s'ajusten correctament, pot ser que la profunditat de penetració sigui insuficient, la cremada-, la fusió incompleta o la formació desigual de la soldadura. Per garantir l'estabilitat dels paràmetres i el rendiment qualificat de la soldadura en la producció a gran-escala, s'ha de realitzar una soldadura de prova.
3. Soldadura formal i protecció de flux
Durant el procés de soldadura formal, el dispositiu de subministrament de flux distribueix uniformement el flux a la costura de soldadura, formant un gruix suficient de la capa de flux. El cable de soldadura s'alimenta contínuament i l'arc elèctric crema de manera estable sota la capa de flux. L'arc elèctric d'alta -temperatura fon el material de base i el fil de soldadura, formant una piscina fosa. Al mateix temps, després de la fusió del flux, es forma una capa d'escòria protectora, aïllant l'aire i completant la purificació metal·lúrgica. El carro de soldadura avança a una velocitat constant per aconseguir una soldadura contínua i de llarga distància-. Per a canonades soldades en espiral i estructures d'acer de-paret gruixuda, s'acostuma a utilitzar la soldadura d'arc submergit de doble cara-. Primer es realitza la soldadura interior, seguida de la soldadura exterior, per garantir una penetració completa i una estructura de soldadura densa.
4. Tractament i inspecció post-soldadura
Un cop finalitzada la soldadura, espereu el refredament natural i traieu la capa d'escòria de la superfície. La superfície de la soldadura és llisa i plana, amb una bona qualitat de conformació. Per a productes d'alta-qualitat, com ara canonades d'acer i recipients a pressió, es requereixen proves no destructives post{-soldadura, com ara proves ultrasòniques i detecció de defectes de raigs X{-per detectar esquerdes internes, inclusions d'escòries i defectes de fusió incomplets. Al mateix temps, cal dur a terme proves de propietats mecàniques com ara proves de tracció i proves d'impacte per verificar si la resistència i la tenacitat de la soldadura compleixen els estàndards industrials.
Avantatges tecnològics bàsics
En el procés de producció industrial, la soldadura per arc submergit té avantatges tècnics insubstituïbles en la soldadura de plaques gruixudes i la soldadura de soldadura llarga. En primer lloc, el sistema de protecció de flux pot aïllar completament l'aire, donant lloc a un contingut de gas molt baix dins de la costura de soldadura i una estructura interna densa amb excel·lents propietats mecàniques. En segon lloc, la soldadura per arc submergit pot suportar corrents elevats i aconseguir una gran entrada de calor, amb una bona capacitat de penetració i és especialment adequada per a la soldadura de plaques gruixudes que no es poden completar amb processos de soldadura normals. A més, aquest mètode de soldadura automàtic té una alta eficiència de producció, procés de soldadura estable, baixa taxa de defectes i molt poca dependència del treball humà. En quart lloc, la contaminació del fum de soldadura es redueix significativament, millorant l'-entorn de treball i la seguretat al lloc. En cinquè lloc, la costura de soldadura és llisa i uniforme, gairebé sense esquitxades, reduint significativament la càrrega de treball de la mòlta posterior i el processament fi i millorant l'eficiència de la producció.
Limitacions
Tot i que la soldadura per arc submergit té avantatges importants, també té certes limitacions tècniques. A causa de la necessitat de cobertura de flux durant el procés de soldadura, la soldadura per arc submergit només és adequada per a la soldadura plana i la soldadura horitzontal, i no pot aconseguir la soldadura en posició completa, com ara la soldadura vertical i la soldadura aèria. Per tant, hi ha limitacions posicionals. A més, la soldadura d'arc submergit no és adequada per a la soldadura de plaques primes perquè l'entrada de calor de la soldadura d'arc submergit és massa gran, cosa que és propensa a provocar deformacions o cremades de la placa-. Al mateix temps, a causa de la gran mida de l'equip de soldadura, no és adequat per a peces petites-de forma complexa i de forma irregular, així com per a escenaris de construcció mòbil. En la producció real, s'ha de dur a terme un control estricte del procés clau: controlar estrictament la temperatura d'assecat del flux per evitar esquerdes induïdes per l'hidrogen-; coincideix amb precisió amb el corrent i la tensió per evitar que l'elèctrode no penetri o s'escalfi; assegurar una cobertura uniforme del flux per evitar la intrusió d'aire; controlar raonablement la velocitat de soldadura per estabilitzar la formació de soldadura.
Principals aplicacions industrials
La soldadura per arc s'utilitza àmpliament en els camps de fabricació de la indústria pesant on es requereixen alts estàndards de qualitat i eficiència.
1. A la indústria de canonades d'acer, és un procés de soldadura especialitzat per a canonades soldades en espiral i canonades soldades de costura longitudinal de gran-diàmetre, i s'utilitza àmpliament en canonades de petroli i gas de llarga-distància, canonades de subministrament d'aigua municipals i canonades d'enginyeria eòlica.
2. A la indústria d'estructures d'acer pesat, la tecnologia de soldadura per arc submergit s'utilitza per a plaques d'acer de ponts, estructures de suport de càrrega-de construcció i fabricació de maquinària portuària.
3. En la fabricació de recipients a pressió i calderes, aquesta tecnologia s'utilitza per a la soldadura de cilindres de-paret gruixuda per garantir una alta-tolerància a la pressió i l'estanqueïtat a l'aire.
4. En el camp de la construcció naval i l'enginyeria marina, la soldadura per arc submergit pot garantir l'estabilitat estructural i la resistència a la corrosió de les plaques d'acer de la carrosseria del vaixell i els components de la plataforma offshore.
Amb el desenvolupament continu de l'automatització i la fabricació intel·ligent, la tecnologia de soldadura per arc submergit està evolucionant gradualment cap a l'ajust intel·ligent de paràmetres, la soldadura col·laborativa de robots i la soldadura eficient, millorant encara més l'eficiència de la producció industrial.
La soldadura per arc submergit és un procés de soldadura eficient, d'alta{0}}qualitat i altament automatitzat que aconsegueix la soldadura mitjançant la protecció del flux i la purificació metal·lúrgica. A diferència de la soldadura d'arc de ranura tradicional, la soldadura d'arc submergit utilitza flux granular per a la protecció, permetent la soldadura tancada, eliminant eficaçment els defectes de porositat i purificant el metall de soldadura, donant lloc a millors propietats mecàniques. Té avantatges importants com ara una penetració profunda, un procés estable, un aspecte estètic de la soldadura i una baixa taxa de defectes. És especialment adequat per a plaques gruixudes, soldadures llargues i producció industrial a gran-escala.
Tot i que té certes limitacions en les posicions de soldadura i la soldadura de plaques primes, encara manté una posició dominant en la indústria pesada, la fabricació de canonades, la producció de recipients a pressió i l'enginyeria d'estructures d'acer. En el futur, amb la innovació contínua en tecnologia de soldadura i sistemes de control automàtic, la soldadura per arc submergit aconseguirà una major eficiència de soldadura, menors taxes de defectes i un rendiment de soldadura més estable, continuant sent un procés de soldadura bàsic que suporta la construcció d'infraestructures industrials modernes.
