introduzione
L'arco sommerso è il processo di saldatura ad arco elettrico con elettrodi consumabili, in cui l'arco elettrico e il bagno di saldatura sono protetti dall'ambiente dai prodotti risultanti dalla combustione di un flusso che si aggiunge indipendentemente dall'elettrodo. Può essere utilizzato come elettrodo: filo pieno, filo tubolare o nastro.
Dettagli del processo
La saldatura ad arco sommerso (SAW) unisce i metalli riscaldandoli e fondendoli con uno o più archi elettrici stabiliti tra un elettrodo nudo (o più elettrodi) e il metallo di base.L'arco è sommerso (coperto) da uno strato di materiale granulare fusibile noto come flusso; quindi il regime di fusione è misto: per effetto joule (cioè termico) e per arco elettrico.
I dispositivi automatici assicurano l'alimentazione dell'elettrodo (o degli elettrodi) a una velocità conveniente in modo tale che le loro estremità si immergano costantemente nel bagno di flusso fuso.
Il movimento della testa di saldatura rispetto al pezzo fa avanzare passo dopo passo il bagno di saldatura, che è sempre ricoperto e protetto da una scoria che si forma dal flusso fuso e dalle impurità. La figura seguente mostra questo processo.
Vantaggi del processo:
- Saldature di alta qualità.
- Tasso di deposito e velocità di avanzamento estremamente elevati.
- Nessun arco di saldatura visibile, riducendo al minimo i requisiti di protezione.
- Poco o niente fumo.
- Può utilizzare più fili (opzionale).
Un'utilità del processo di saldatura ad arco sommerso è la saldatura di lamiere di acciaio spesse, ad esempio recipienti a pressione, serbatoi, tubi e travi di grande diametro.
È necessario prestare attenzione con l'essiccazione e il mantenimento dell'essiccazione dei flussi per evitare l'introduzione di idrogeno nella saldatura.
Il flusso che non è stato utilizzato può essere riutilizzato ma ci sono dei criteri. Il primo è ovviamente che non si è fuso (o utilizzato). Il secondo è che ci sono limiti su quante volte il flusso può essere utilizzato perché maggiore è il riutilizzo, maggiore è la contaminazione da umidità (ad esempio).
Attrezzatura per saldatura
La saldatura ad arco sommerso è un processo normalmente automatico e può essere trovato come semiautomatico, in cui l'alimentazione del materiale di consumo e la lunghezza dell'arco sono controllati dall'alimentatore del filo o del nastro e dal generatore.Nel processo automatico, un meccanismo di avanzamento sposta la testa di saldatura lungo il pezzo e, normalmente, un sistema di recupero del flusso granulare non utilizzato. Nella saldatura a unione cilindri, la testa di saldatura rimane fissa e l'assieme si muove tramite posizionatori girevoli.
- Una tensione variabile da un generatore o raddrizzatore CC.
- Una tensione continua da un generatore o raddrizzatore CC.
- Un trasformatore CA.
I generatori forniscono correnti di lavoro elevate. La maggior parte delle saldature viene eseguita in un intervallo da 350 a 2000 A. La saldatura a corrente continua consente un migliore controllo della forma del passaggio di saldatura, della profondità di penetrazione e della velocità di saldatura.
La saldatura in corrente continua avviene normalmente con polarità inversa (elettrodo positivo, DC+). La corrente alternata ha il vantaggio di ridurre il colpo magnetico (deflessione dell'arco dal suo percorso normale a causa delle forze magnetiche).
I flussi per saldatura ad arco sommerso cambiano anche la composizione chimica della saldatura e ne influenzano le proprietà meccaniche. Le caratteristiche del flusso sono simili ai rivestimenti utilizzati nel processo di saldatura ad arco con elettrodo rivestito.
Di seguito sono elencate le diverse tipologie di flusso:
- Fuso;
- Agglutinato;
- Miscelato meccanicamente.
La possibilità che il processo presenta di utilizzare diverse combinazioni filo-flusso, poiché entrambi sono individuali, conferisce al processo una grande flessibilità per ottenere le proprietà desiderate per la saldatura.
Controllo di processo
Le seguenti osservazioni sono importanti per padroneggiare la tecnica di saldatura ad arco sommerso:- Maggiore è l'intensità di corrente (I) maggiore è la penetrazione;
- Maggiore è la tensione (V) maggiore è la lunghezza dell'arco e di conseguenza maggiore è l'ampiezza del passaggio;
- Maggiore è lo stick out (distanza tra elettrodo e pezzo) maggiore è la velocità di deposizione;
- Maggiore è la velocità di saldatura, minore è la penetrazione e minore è la larghezza di passata;
- Minore è il diametro dell'elettrodo, maggiore è la penetrazione;
- La corrente continua, la polarità inversa (CC+) produce una velocità di deposizione inferiore e una maggiore penetrazione.
Caratteristiche e usi
La saldatura ad arco sommerso può essere utilizzata per molte applicazioni industriali, che includono la fabbricazione di navi, la fabbricazione di elementi strutturali, recipienti a pressione, ecc. Il processo può essere utilizzato per saldare sezioni sottili e sezioni spesse (da 5 mm a oltre 200 mm).Il processo è utilizzato principalmente negli acciai al carbonio, bassolegati e inossidabili.
Non adatto a tutti i metalli e leghe.
Di seguito sono elencate alcune delle varie classi di metalli di base che possono essere saldati mediante questo processo:
- Acciaio al carbonio fino a 0,29% C.
- Acciai al carbonio trattati termicamente (normalizzati o bonificati – bonificati).
- Gli acciai bassolegati, bonificati, hanno una resistenza allo snervamento fino a 700 Mpa (100.000 psi).
- Acciai al cromo-molibdeno (1/2% a 9%Cr e 1/2% a 1% Mo).
- Acciai inossidabili austenitici.
- Nichel e linee di Nichel.
Con questo processo possono essere eseguite saldature di testa, saldature angolari, saldature a tampone, nonché depositi superficiali sul metallo di base (rivestimento).
Quando si saldano giunti di testa a radice aperta, viene utilizzato un giunto di rame per supportare il metallo fuso. Al posto del giunto in rame è possibile utilizzare una saldatura di radice TIG per resistere al calore dell'arco sommerso.
Nella saldatura del rivestimento per fornire le proprietà desiderate a una superficie, ad esempio resistenza alla corrosione o all'erosione, il metallo d'apporto utilizzato è normalmente un nastro. La velocità di deposizione può variare da 5,0 kg/h, utilizzando processi semiautomatici, ad un massimo di circa 85 kg/h, utilizzando processi automatici a più archi coniugati.
Preparazione e pulizia della guarnizione
La pulizia del giunto e l'allineamento della macchina con il giunto sono particolarmente importanti nella saldatura ad arco sommerso.Per quanto riguarda la pulizia, l'eventuale contaminazione residua non rimossa può dare luogo a porosità e inclusioni. Pertanto, per la saldatura ad arco sommerso, prevalgono tutte le raccomandazioni fatte per la saldatura con elettrodo rivestito, ovvero:
- Le parti da saldare devono essere esenti da olio, grasso, ruggine, residui di ispezione per penetrazione di liquido, sabbia e fuliggine da preriscaldamento a gas, in una striscia di almeno 20 mm per lato dei bordi, e smagnetizzate.
- Le irregolarità e le scorie dell'ossitaglio devono essere rimosse, come minimo, mediante macinazione.
- I depositi di carbonio, scorie e rame risultanti dal taglio dell'elettrodo di carbonio devono essere rimossi.
- L'errato allineamento macchina/giunto provoca la mancanza di penetrazione e la mancanza di fusione alla radice. Se la saldatura è molto ristretta, possono verificarsi anche crepe dovute al disallineamento.
Discontinuità indotte dal processo
Nella saldatura ad arco sommerso, come la saldatura con elettrodo rivestito, può verificarsi quasi ogni tipo di discontinuità, almeno le più comuni. L'ispettore di saldatura deve prestare attenzione ad alcuni aspetti principali:Mancanza di fusione
Può verificarsi nel caso di un cordone spesso eseguito in un'unica passata o in saldature molto veloci, cioè nei casi di bassa energia di saldatura.Mancanza di penetrazione
Come accennavo prima, la mancata penetrazione, quando si verifica, è dovuta ad un errato allineamento della saldatrice con il giunto da saldare.Inclusione di scorie
Può verificarsi quando la rimozione delle scorie nella saldatura multi-pass non è perfetta. Bisogna fare attenzione che tutta la scoria venga rimossa, tenendo presente che ci sono zone dove questa operazione è più difficile: la zona tra le passate e quella tra la passata e la faccia dello smusso eseguita nel metallo base.Sottosquadro
Succedono con una certa frequenza nella saldatura ad arco sommerso, quando la saldatura procede velocemente e quando la corrente è molto alta.Porosità
Si verifica frequentemente, avendo come cause principali l'elevata velocità di avanzamento della macchina ed il rapido raffreddamento della saldatura. Queste sono bolle di gas intrappolate sotto le scorie. Possiamo eliminare la porosità cambiando la granulazione (meno fini) o la composizione del flusso.Altri modi per evitare la porosità sono: adeguata pulizia del giunto, riduzione della velocità di avanzamento della macchina, utilizzo di fili con maggior contenuto disossidante e adeguata altezza di flusso.
Crepa
Nella saldatura ad arco sommerso, possono verificarsi cricche ad alte temperature oa basse temperature. Le crepe dei crateri si verificano normalmente nella saldatura ad arco sommerso, a meno che l'operatore non disponga di una perfetta tecnica di riempimento dei crateri.In pratica, utilizziamo piastre appendici (alette di scorrimento e di scorrimento) per spostare l'inizio e la fine dell'operazione di saldatura lontano dalle parti effettivamente saldate.
Spesso dopo l'operazione di saldatura si verificano crepe sul bordo e crepe alla radice e in questo caso sono dovute all'idrogeno. Spesso la causa è l'umidità nel flusso.
Doppi avvolgimenti, lastre e coperchi in metallo non base
Può causare crepe nella saldatura ad arco sommerso. Tali discontinuità appaiono sotto forma di intagli che tendono a dare inizio a cricche nel metallo di saldatura. I doppi lamierini associati a elevate sollecitazioni di saldatura possono provocare cricche interlamellari.Condizioni per la protezione personale
Con l'arco sommerso (invisibile perché al di sotto del flusso) la saldatura viene normalmente eseguita senza fumi, proiezioni e altri inconvenienti comunemente riscontrabili in altri processi di saldatura ad arco elettrico.Quindi, non abbiamo bisogno di mascherine e altri dispositivi di protezione diversi dagli occhiali di sicurezza. Dovrebbero essere oscurati per proteggere dall'abbagliamento nel caso in cui un arco si avvii inavvertitamente senza flusso di copertura.
La saldatura ad arco sommerso può produrre fumi e gas tossici. Si consiglia sempre di garantire un'adeguata ventilazione del luogo di saldatura, soprattutto in caso di spazi ristretti.
L'operatore e le altre persone coinvolte nel funzionamento dell'attrezzatura di saldatura devono avere familiarità con le istruzioni per l'uso del produttore. Particolare attenzione deve essere prestata alle avvertenze precauzionali contenute nel manuale operativo.
Informazioni sulla Saldatura
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