لحام القوس المغمور (SAW): المعدات والتطبيقات

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن: - 1. مقدمة لحام القوس المغمور (SAW) 2. معدات ومواد SAW 3. الدوائر الكهربائية والإعداد 4. أنواع من الإعداد المشترك والحافة 5. إعداد 6. التطبيقات.

مقدمة لحام القوس المغمور (SAW):

ومع قبول عملية اللحام كعملية تصنيع هياكل ضخمة الحجم مثل السفن والجسور وأوعية الضغط ، ازدادت الحاجة إلى زيادة معدل الترسيب. عملية اللحام الرئيسية المستخدمة في ذلك الوقت كانت محمية بقوس اللحام المعدني مع جميع أنواع الأقطاب الكهربائية المتوفرة حاليا باستثناء نوع مسحوق الحديد. وقد بذلت محاولات لاستخدام أقطاب طويلة وسميكة مع التيارات الثقيلة ولكن جعل حجم بركة اللحام كبير جدا للتلاعب الفعال.

أدى انخفاض القطر إلى زيادة التسخين بسبب تأثير الجول. بعد أن فشلت جهود ألكترودات طويلة وسميكة تم إجراء عملية ميكانيكية باستخدام مجلة ذات أقطاب كهربائية عادية الحجم لإطعامها ميكانيكيا واحدا تلو الآخر. ومع ذلك ، لم يجد النظام صالحًا مع المصنّعين نظرًا لنقص التلاعب الكهربائي وصعوبة بدء القوس في كل مرة يتم فيها إدخال قطب كهربائي جديد في المفصل.

محاولات أخيرة باستخدام الأسلاك الكهربائية الملفوفة مع تدفق ، تدفق تدفق أمام بركة اللحام لتغطية معدن اللحام أدى إلى التطور الناجح للحام القوس المغمور في عام 1930 في وقت واحد تقريبا في كل من الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة الأمريكية. منذ ذلك الحين ، وجدت هذه العملية ، سواء في إصداراتها التلقائية وشبه التلقائية ، استخداما واسعا في الصناعة. يشار إلى اللحام القوسي المغمور (SAW) أحيانًا باسم اللحام بالقوس "sub-arc".

معدات ومواد SAW:

تعتمد معدات SAW على ما إذا كانت العملية من النوع التلقائي أو النوع شبه التلقائي. بالنسبة للـ SAW الأوتوماتيكية ، تتكون من مصدر طاقة لحام ، مغذي سلكي ونظام تحكم ، رأس لحام أوتوماتيكي ، قاذف تدفق بآلية تغذية تدفق ، نظام استرداد تدفق وآلية سفر والتي تتكون عادة من عربة نقل والسكك الحديدية .

يجب تصنيف مصدر الطاقة لعملية SAW التلقائية لدورة العمل 100٪ لأن اللحام غالباً ما يستغرق أكثر من 10 دقائق لإكماله. يتم استخدام كل من مصادر طاقة AC و DC وقد تكون من نوع تيار مستمر (CC) أو فولطية ثابتة (CV). ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﻠﻘﻮس اﻟﻔﺮدي ، ﻳﺘﻢ ﺗﻮﻇﻴﻒ ﻣﺼﺪر ﻃﺎﻗﺔ اﻟﺘﻴﺎر اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻲ ﺑﺎﻟﺴﻴﻄﺮة ﺑﺸﻜﻞ داﺋﻢ ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﻓﻲ ﺣﻴﻦ أن ﻣﺼﺎدر اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ ﺗﺴﺘﺨﺪم ﻏﺎﻟﺒﺎً ﻓﻲ SAW ﻣﺘﻌﺪدة اﻟﻜﻬﺮﺑﺎء

يتم استخدام مقومات اللحام بشكل عام كمصادر طاقة للحصول على نطاق حالي من 50A إلى 2000A ، ومع ذلك يتم إجراء SAW في الغالب مع نطاق حالي من 200 إلى 1200 أمبير.

يتم توصيل مسدس اللحام بالـ SAW الأوتوماتيكي بمحرك تغذية السلك ، ويتضمن نصائح الالتقاط الحالية لتوفير الاتصال الكهربائي للسلك الكهربائي. يتم توصيل قاذف التدفق برأس لحام ويمكن تشغيله مغناطيسياً من خلال الصمامات بحيث يمكن فتحها أو إغلاقها بواسطة نظام التحكم.

بالنسبة لآلة SAW شبه التلقائية ، تختلف المعدات عن تلك المستخدمة في SAW التلقائي من حيث أنها تحتوي على مصدر طاقة ذو تصنيف منخفض ويتم استبدال رأس اللحام الأوتوماتي بمسدس لحام وتجميع الكابل مع قادوس تدفق متصل به ولا يستخدم أي نقل أو القضبان.

مصدر الطاقة للحام شبه الأوتوماتي يكون من نوع التيار المتناوب وقد يكون أقل من 100٪. يتم توفير مسدس النطاط مع مفتاح لبدء أو إيقاف اللحام.

تُستخدم وحدة استرداد تدفق الشفط لجمع التدفق غير الذائب في حاوية من حيث يمكن إعادة تثبيته إلى القادوس ؛ بدلا من ذلك قد يتم تغذية تدفق المستردة مباشرة إلى القادوس وخاصة في أنظمة SAW الثقيلة.

في بعض الأحيان يكون نظام اللحام القوسي المغمور معقدًا للغاية من خلال دمج ميزات إضافية مثل أتباع التماس ، والنساجين ، ومحركات العمل ، إلخ. إن المواد الرئيسية المستهلكة اللازمة للحام القوسي المغمور هي الأسلاك والتدفق.

الدائرة الكهربائية والإعداد لل SAW:

يوضح الشكل 8.1 الدائرة الكهربائية من أجل SAW بينما يوضح الشكل 8.2 المخطط الإجمالي. ويبين الشكل 8.3 الإعداد الفعلي للحام القوس المغمور الأوتوماتيكي.

الشكل 8.1 مخطط الدائرة الكهربائية للحام القوسي المغمور

أنواع التحضير المشتركة والحافة للسعر:

يتم بشكل رئيسي نوعين من وصلات اللحام ، بعقب وفيليه بواسطة لحام القوس المغمور. ومع ذلك ، قد يتم أيضًا ملامسة المفاصل المحيطية للأنواع ، والفيليه ، والزاوية أو اللفة من خلال هذه العملية. أنواع مختلفة من إعداد الحواف مع تفاصيل زاوية الأخدود ، وجذر الوجه ، والفجوة الجذرية (إن وجدت) ، والتفاوتات المسموح بها عادة في الشكل 8.11.

الشكل. 8.11 أنواع التحضير المشترك للحام القوسي المغمور

يختلف إعداد حافة المفصل وفقًا لسمك المادة المراد لحامها ويمكن أن تشتمل على أنواع شطبة ومربعة وشبيكة أحادية وشكلية شطبة مزدوجة. وفقا للإجراء المتبع ، يمكن إجراء اللحامات إما من جانب واحد أو من الجانبين.

التحضير لل SAW:

يتطلب اللحام القوسي المغمور تحضيرًا أكثر دقة للحافة وملاءمة أفضل من اللحام بالقوس المعدني المحمي. ويرجع ذلك إلى أنه في SAW يتم تكوين تجمع كبير للمعادن المنصهرة ، لذلك إذا كان التهيئة ضعيفة ، فقد ينفد المعدن المصهور والخبث عبر الفجوات ، مما يؤثر على جودة اللحام.

في SMAW إذا كانت الفجوة ليست موحدة يمكن للعامل أن يعتني بها عن طريق تغيير السرعة والتلاعب في حركة القطب ؛ ومع ذلك ، في عملية SAW تكون تلقائية وتكون الحواف المشتركة مغطاة بالتدفق بحيث لا يمكن أن تتأثر مثل هذه الضوابط ، وبالتالي تتأثر جودة اللحام بشكل خطير بالتواء الحافة المشتركة.

يجب تنظيف الوجوه الانصهارية والمناطق المجاورة من قطع العمل من الصدأ والزيت والطلاء والرطوبة والمواد الأجنبية الأخرى. قد تؤدي وجوه المفاصل التي يتم تنظيفها بشكل سيئ إلى المسامية. يجب تنظيف كل من وجوه الأخدود والمعدن المجاور لعرض ما يصل إلى 50 ملم. من الأفضل تنظيف ومحاذاة الأجزاء ليتم لحامها قبل اللحام ، وإلا قد يغطيها الصدأ مرة أخرى في فترة قصيرة. ومع ذلك ، لن تؤثر طبقة رقيقة من مقياس الطاحونة على جودة اللحام.

تنظيف وجوه الاندماج بعد تجميع الأجزاء قد لا ينتج النتيجة المرغوبة لأن بقايا الصدأ قد توضع في الفجوات بين الحواف المتداخلة والمتداخلة ، مما يؤدي إلى المسامية في اللحامات.

يجب توخي الحذر الخاص حول التباعد بين الأجزاء ليتم لحامها. يجب أن تكون الفجوة موحدة وضمن الحدود المحددة. عند استخدام اللوحات الاحتياطية ، أو طبقة التدفق ، أو غيرها من الأجهزة لتقييد معدن اللحام ذي السوائل العالية والخبث المنصهر ، يجب ألا تتجاوز الفجوة في الوصلة 2 مم لسماكة معدنية تصل إلى 16 ملم ، و 3 ملم لسمك اللوحة. من أكثر من 16 ملم. يجب ألا تتجاوز الفجوة في شرائح اللحام ومفاصل اللفة ، مع قطب كهربائي مائل ، من 1-5 إلى 2 مم.

يبدأ رأس اللحام الأوتوماتيكي بالتحرك على طول المفصل بمجرد أن يتم ضرب القوس. لذلك ، من المرجح أن يحدث نقص الانصهار في بداية اللحام ، حيث لا يتم تسخين المعدن بشكل كافٍ بعد. في نهاية مسام اللحام ، قد يتشكل أنبوب الانكماش في الحفرة المملوءة.

وهذا هو السبب في أنه من المستحسن استخدام علامات تبويب أو لوحات تشغيلية وخارجية ، كما هو موضح في الشكل 8.12. عادةً ما يتم تثبيت لوحات التشغيل والتشغيل والتجميع في موضعها بواسطة مسامير ملولبة يدوياً. يجب استخدام أقطاب كهربائية ثقيلة في اللحام بالتقطير ، لأن الأقطاب الكهربائية العارية أو المغطاة بطبقة رقيقة يمكن أن تنتج اللحامات المكشوفة ذات المسامات والفراغات.

تطبيقات SAW:

يستخدم لحام القوس المغمور بشكل رئيسي في لحام الفولاذ منخفض الكربون وسبائك منخفضة ، على الرغم من أنه مع تطوير تدفقات مناسبة يمكن استخدامه بنجاح في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والألومنيوم وسبائك التيتانيوم. SAW قادرة أيضاً على لحام الفولاذ الكربوني المتوسط ​​، الفولاذ المقاوم للحرارة ، الفولاذ المقاوم للصدأ والكثير من الفولاذ عالي القوة. هذه العملية قابلة للتكيف أيضًا مع لحام النيكل والمونيل (33/66 Cu-Ni) ، إلخ.

يتم استخدام هذه العملية بشكل رئيسي في موضع اللحام السفلي لسمك اللوحة بين 5 إلى 50 ملم ، خاصة عندما تكون اللحامات مستقيمة وطويلة. الآلات المستخدمة لمثل هذه اللحامات قوس نوع الجرارات ذاتية الدفع. للحامات الصغيرة والدائرية قد تدور قطع الشغل على رأس جهاز اللحام الثابت. يستخدم SAW على نطاق واسع في اللحامات بعقب وفيليه في الصناعات الثقيلة مثل بناء السفن ، وتصنيع الأوعية الضغط ، وسيارات صهاريج السكك الحديدية ، والهندسة الإنشائية ، لحام الأنابيب ، ولخزانات التخزين. بالنسبة لخزانات اللحام الموجودة في الموقع ، يتم استخدام آلات ذاتية الدفع مزودة بأجهزة لجمع تدفق التدفق لجعل اللحامات التماس المحيطي.

اللحامات المصنوعة من قبل SAW لديها قوة عالية وقابلية السحب مع انخفاض محتوى الهيدروجين والنيتروجين.

تطبيقات محددة من مجموعات الأسلاك والتدفق SAW:

بخلاف القبول الواسع للمواصفات القياسية للأقطاب الكهربائية المطلية ، يبدو أنه لا يوجد اتفاق محدد بين الشركات المصنعة لتدفقات SAW للموافقة على أي مجموعة من المعايير. وبالتالي ، فإن المعايير المتبعة تختلف من صناعة إلى أخرى. التفاصيل المقدمة في هذا القسم وعلى أساس تلك التي تم الحصول عليها من أحد الموردين الرئيسيين لأسلاك وتدفقات SAW التي تصنع هذه المواد تحت إشراف شركة متعددة الجنسيات الرئيسية في مجال معدات وأجهزة اللحام المستهلكة.

يتم استخدام ثلاثة درجات من الأسلاك وتسع درجات من التدفقات ، في تركيبات معينة ، للحام القوسي المغمور من الفولاذ الإنشائي ، الفولاذ الشد المتوسط ​​، الفولاذ المصنوع من الصُلب الصغير أو الفولاذ HSLA ، والفولاذ المقاوم للصدأ لتغطية مجال واسع من التطبيقات.

أسلاك SAW :

يتم تصنيف أسلاك اللحام القوسي المغمور للفولاذ الكربوني المنخفض والمنخفض وكذلك فولاذ HSLA كصف A ، الصف C والصف C-Mo بالتركيبات الكيميائية كما هو موضح في الجدول 8.2.

تدفقات SAW:

تتوفر كلا التدفقات المتكتلة والصهرية للاستخدام مع درجات مختلفة من الأسلاك.

تنتج التدفقات المتكتلة رواسب اللحام من ليونة أفضل وقوة تأثير بالمقارنة مع التدفقات المنصهرة. كفاءة نقل سبيكة هي أيضا أفضل في حالة تدفقات مكتل ، وبالتالي ، فهي تفضل عند مطلوب نسبة عالية من نقل سبيكة من تدفق. وتتمتع التدفقات الراسية ذات الكثافة الظاهرية المنخفضة ، ومن ثم تحت مقاييس اللحام المتشابهة ، يتم ذوبان كمية أقل من التدفق للحصول على كمية معينة من ودائع اللحام بالمقارنة مع التدفقات المنصهرة.

ومع ذلك ، تتفاعل التدفقات المتكتلة للرطوبة بنفس الطريقة مثل الأقطاب الكهربائية منخفضة الهيدروجين ، أي أنها تميل إلى إعطاء مسامية لحام المعادن حتى عند مستوى منخفض من الرطوبة. ومن ثم ، فإنها تتطلب تجفيفًا أكثر شمولاً قبل الاستخدام مقارنةً بالتدفقات المندمجة.

كما يمكن أن تفيض التدفقات المنصهرة الرطوبة عند تخزينها تحت جو رطب ، ولكن يمكنها تحمل نسبة كبيرة من الرطوبة من حيث مسامية لحام المعادن. أيضا ، فإنها تتطلب تدفئة أقل جذرية لإزالة الرطوبة الملتقطة. تكون تدفقات الانصهار أكثر ملاءمة لمقياس الطاحونة والزيوت والشحوم والأوساخ على أسطح العمل مقارنة بالتدفقات المتكتلة.

يجب أن يتم تجفيف التدفقات ، سواء أكانت مكتلة أو مدمجة ، قبل الاستخدام. في الفولاذ المعتدل شديد التقييد والمفاصل الفولاذية العالية الشد ، تولد التدفقات الرطبة الهيدروجين في القوس الذي قد يؤدي إلى تشقق باردة في معدن اللحام أو HAZ.

تدفقات مختلفة من هذين النوعين مع بعض خصائصها ، التي تقدمها الشركة المصنعة المذكورة ، القوس الوارد في الجدول 8.3.

وترد في الجدول 8-4 تفاصيل الاستخدامات المحددة لتركيبات معينة من أسلاك SAW الواردة في الجدول 8-2 ودرجات تدفق SAW الواردة في الجدول 8.3.

تدفق الفولاذ المقاوم للصدأ - أنا:

يتم استخدام هذا التدفق مع نوع مناسب من أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ. تم تصميم تدفق لتعويض عن خسائر الكروم والنيكل عبر القوس وكذلك لتجنب الكربون والسيليكون البيك اب.

التطبيقات:

(1) بالنسبة للصلب 18/8 Cr-Ni ، يتم استخدام التدفق بسلك 18/8 (304 أو 304L).

(2) بالنسبة للصلب 18/8 Mo ، يتم استخدام التدفق مع سلك 18/8 Mo (316 أو 316L).

(iii) بالنسبة للفولاذ مثل 25/20 Cr-Ni (310) أو 25/12 Cr-Ni (309) ، يجب استخدام التدفق مع سلك فولاذي مقاوم للصدأ ذو سبيكة زائدة قليلاً ، أي مع مستويات أعلى من الكروم و النيكل.

(رابعا) للحصول على درجة من الفولاذ المقاوم للصدأ استقرت تيتانيوم ، يتم استخدام تدفق مع أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ النيوبيوم استقرت.

(ت) يمكن استخدامه لتكسية الشريط من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وذلك باستخدام درجات مناسبة من أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ.

تدفق الفولاذ المقاوم للصدأ - II:

وهو يختلف عن تدفق الفولاذ المقاوم للصدأ SS Flux-I في أنه يمكن نقل النيوبيوم إلى إيداع اللحام. يتم استخدامه مع نوع مناسب من الأسلاك الفولاذية المقاومة للصدأ غير المستقرة من أجل الحصول على وديعة لحام مستقر نيوبيوم. كما تم تصميم تدفق لتعويض عن خسائر من الكروم والنيكل في القوس وتجنب الكربون والسيليكون البيك اب.

التطبيقات:

(1) بالنسبة للصلب الثابت 18/8 Ti ، يجب استخدام التدفق مع سلك 18/8 غير مستقر.

'2' بالنسبة للوحدات الفولاذية المعزولة بالزنك 18/18 ، يجب استخدام التمويه بسلك من الفولاذ المقاوم للصدأ غير مستقر قياس 18/8 مو.