Regole e tecnologie per la saldatura dei metalli

La saldatura è un metodo per unire parti di un materiale omogeneo: plastica con plastica, metallo con metallo. Durante la saldatura, le superfici di contatto si fondono o si contraggono strettamente. Nella zona di contatto è la fusione di due materiali in uno. Il risultato è una stretta connessione tra le due superfici.

La saldatura è una combinazione di parti realizzate con lo stesso materiale per formare un singolo progetto.

La saldatura del metallo di fusione viene utilizzata per un collegamento ermetico di qualità di parti critiche: elementi di tubazioni, carrozzeria (bus, aereo), pareti e cancelli metallici del garage, supporti per barre orizzontali sportive, connessione di rinforzo all'interno di un muro di cemento e molto altro. Quali tipi di saldatura usano la moderna tecnologia di saldatura? Come viene eseguita correttamente la saldatura dei metalli?

Tipi di saldatura di superfici metalliche

La saldatura dei metalli può essere effettuata con la fusione delle superfici di contatto o con la loro compressione. In questo caso, i processi di saldatura sono chiamati:

• saldatura per fusione (o fusione);
• saldatura per deformazione plastica.

Classificazione dei principali tipi di saldatura.

Il legame di deformazione può essere eseguito con o senza preriscaldamento. Le superfici deformanti senza riscaldamento sono chiamate saldatura a freddo. Con una compressione densa, gli atomi di materiali diversi sono a distanza ravvicinata e formano legami interatomici. Si verifica una connessione di superficie

Durante la saldatura per fusione, le superfici di unione sono localmente riscaldate e fuse. Spesso, viene utilizzato un terzo materiale (di riempimento), che fonde e riempie lo spazio tra due metalli. Allo stesso tempo, i legami interatomici tra il materiale principale e l'additivo (elettrodo fuso) si formano nel fuso liquido. Dopo il raffreddamento e la solidificazione, si forma una saldatura solida.

Il riscaldamento locale delle parti per la saldatura può essere eseguito da corrente elettrica o gas in combustione. Di conseguenza, secondo il metodo di riscaldamento locale, la saldatura è divisa in due tipi:

• elettrico (incluso elettroslag, elettrofluido, laser);
• gas.

I nomi sono determinati dalla fonte di calore utilizzata. L'elettricità può funzionare sia direttamente che indirettamente. Con l'uso diretto, l'energia elettrica riscalda l'elettrodo metallico e di riempimento a causa del passaggio di corrente attraverso di esso o al verificarsi di un arco. Nell'uso indiretto, varie energie ottenute dall'azione del lavoro elettrico: l'energia delle scorie fuse attraverso le quali scorre la corrente, l'energia degli elettroni in un campo elettrico, il raggio laser che si verifica quando viene applicata l'elettricità.

Tipi di classificazione della saldatura elettrica.

La saldatura di superfici metalliche può essere eseguita in modalità manuale o automatica. Alcuni tipi di giunti saldati sono possibili solo con l'uso dell'automazione (ad esempio elettroslag o cucitura), altri sono disponibili per dispositivi di saldatura manuale.

La saldatura elettrica è rappresentata da due metodi:

• arco elettrico;
• contatto elettrico.

Consideriamo più in dettaglio come avviene l'unione delle superfici durante la saldatura ad arco e a contatto.

Saldatura ad arco elettrico di metalli ed elettrocontatto

Lavoro ad arco elettrico

Questo tipo di saldatura utilizza per riscaldare il calore di un arco elettrico. L'arco formato tra le superfici metalliche è un plasma. L'interazione delle superfici metalliche con il plasma ne causa il riscaldamento e la fusione.

Il principio di funzionamento della saldatura ad arco elettrico.

La saldatura ad arco elettrico può essere eseguita utilizzando un elettrodo di consumo o il suo tipo non consumabile (grafite, carbone, tungsteno). L'elettrodo di fusione è allo stesso tempo l'agente causale dell'arco elettrico e il fornitore del metallo d'apporto. Con un elettrodo non consumabile, si usa un'asta per eccitare l'arco, che non si scioglie. Il materiale di riempimento viene introdotto nella zona di saldatura separatamente. Quando l'arco viene bruciato, l'additivo si scioglie e i bordi delle parti, il bagno liquido risultante forma una cucitura dopo la solidificazione.

In alcuni processi tecnologici, la connessione delle superfici avviene senza il deposito del materiale di apporto, solo mescolando i due metalli di base. Quindi produrre elettrodi di saldatura al tungsteno.

Se un arco elettrico non brucia liberamente, ma viene compresso da una torcia al plasma e il plasma di un gas ionizzato viene soffiato attraverso di esso, allora questo tipo di saldatura si chiama plasma. La temperatura e la potenza della saldatura al plasma sono più elevate, poiché durante la compressione dell'arco viene raggiunta una temperatura più alta della sua combustione, che consente la saldatura di metalli refrattari (niobio, molibdeno, tantalio). Il gas plasma è anche un mezzo protettivo per i metalli che vengono uniti.

Protezione del metallo fuso e lega per contatto elettrico

Schema di saldatura elettrocontatto.

Se durante la combustione dell'arco le superfici metalliche proteggono dall'ossidazione per mezzo del gas o del vuoto, allora tale giunto viene chiamato saldatura in un ambiente protettivo. La protezione è necessaria per la saldatura di metalli chimicamente attivi (zirconio, alluminio), parti critiche in leghe legate. La protezione della saldatura con altre sostanze è possibile: flusso, scoria, filo animato. Di conseguenza, i metodi di saldatura utilizzati sono stati indicati con i nomi: saldatura ad arco sommerso, saldatura electroslag, vuoto. Tutto ciò è una variazione del metodo dell'arco elettrico, che utilizza un diverso ambiente protettivo per prevenire l'ossidazione del fuso, modificando la sua composizione chimica e la perdita di proprietà del giunto saldato.

La saldatura elettrica utilizza il calore generato nel punto di contatto tra le due superfici da saldare. In questo modo viene eseguita la saldatura a punti: le parti vengono premute l'una contro l'altra fino a quando non toccano più punti. I punti di contatto saranno posti di massima resistenza e massimo riscaldamento della superficie. A causa di questo riscaldamento, gli elementi metallici sono fusi e uniti nei punti di contatto.

Tecnologia di saldatura ad arco elettrico

Il principio di connessione e funzionamento della saldatura ad arco elettrico.

La tecnologia di saldatura del metallo mediante un arco elettrico consiste in una sequenza di azioni per organizzare il lavoro della saldatrice e eseguire direttamente la saldatura.

La preparazione consiste nell'installazione di un inverter di saldatura, nella selezione degli elettrodi e nella realizzazione della bisellatura necessaria del bordo (preparazione della superficie).

Dopo l'installazione della saldatrice nel sito di saldatura, il filo di contatto con l'aiuto di un "coccodrillo" (design del terminale di collegamento) viene fissato su una delle superfici metalliche di contatto. La saldatrice è accesa e la sua corrente è impostata dal regolatore di corrente. La forza della corrente è determinata dalla dimensione dell'elettrodo e dallo spessore delle parti da saldare. Per un elettrodo del diametro di 3 mm, la corrente dovrebbe corrispondere a 80-100 A.

Se la superficie del metallo viene verniciata o ossidata per formare uno strato di ruggine, deve essere graffiata con una spazzola metallica per garantire un contatto corretto nel giunto.

Il tipo di connessione delle superfici di contatto è determinato:

• giunto di testa
• grembo;
• angolare;
• T-bar;
• Meccanico.

Tipi di giunture e giunture saldate.

Consideriamo più in dettaglio le caratteristiche della saldatura di vari tipi di giunti. Il giunto di testa spesso richiede una preparazione preliminare dei bordi delle superfici da saldare: i biselli vengono fatti lungo i bordi. I biselli a forma di V sono realizzati lungo i bordi delle lastre con uno spessore da 5 a 15 mm, smussature a forma di X - su fogli di spessore superiore a 15 mm. Rimozione del bordo a forma di V nella giunzione delle superfici consente di ottenere una rientranza, che viene utilizzata per la saldatura. I bordi a forma di X suggeriscono la presenza di scanalature e l'implementazione di saldature su entrambi i lati del giunto.

I giunti angolari e a T possono anche essere realizzati con bordi conici (con superficie di taglio) o senza smussi e tagli (a seconda dello spessore della sezione saldata).

Connessioni a T e angolari consentono di collegare parti di diverso spessore. La posizione dell'elettrodo dovrebbe essere più verticale rispetto alla superficie, che ha uno spessore maggiore.

Elettrodi per saldatura: tipi e selezione

L'elettrodo per la saldatura è una barra metallica rivestita con un rivestimento. La composizione del rivestimento è progettata per proteggere il metallo di saldatura dal burnout durante l'ossidazione. Il flusso sposta l'ossigeno dal metallo fuso, che impedisce l'ossidazione e sprigiona gas protettivo, che impedisce anche l'ossidazione. La composizione del rivestimento include i seguenti componenti:

Lo schema dell'elettrodo per la saldatura: 1 - asta; 2 - sezione di transizione; 3 - rivestimento; 4 pin senza rivestimento; L è la lunghezza dell'elettrodo; D è il diametro del rivestimento; d è il diametro nominale della barra; l è la lunghezza della estremità spogliata

• stabilizzatori di accensione e combustione (potassio, sodio, calcio);
• protezione anti-scorie (longherone, silice);
• formazione di gas (farina di legno e amido);
• composti di raffinazione (per la rimozione e il legame di zolfo e fosforo, impurezze dannose per la saldatura del metallo);
• elementi di lega (se la giuntura richiede proprietà speciali);
• leganti (vetro liquido).

Gli elettrodi disponibili in commercio hanno un diametro da 2,5 a 12 mm; per la saldatura manuale, gli elettrodi da 3 mm sono i più utilizzati.

La scelta del diametro dell'elettrodo è determinata dallo spessore delle superfici da saldare, la profondità di penetrazione richiesta. Esistono tabelle che forniscono i valori consigliati per i diametri degli elettrodi in base allo spessore delle superfici da fondere. È necessario sapere che è possibile una piccola riduzione del diametro dell'elettrodo, aumentando il tempo necessario per eseguire il processo. L'elettrodo di diametro ridotto consente di controllare meglio il processo, che è importante per un saldatore principiante. Un elettrodo più sottile può essere spostato più lentamente, il che è importante nel processo di apprendimento.

Caratteristiche della saldatura ad arco: definizione e significato

Prima della saldatura, vengono determinate le caratteristiche ottimali del processo di saldatura:

Tabella di selezione della corrente per la saldatura.

1. Resistenza corrente (regolabile sulla saldatrice). La corrente è determinata dal diametro dell'elettrodo e dal materiale del suo rivestimento, dalla posizione della cucitura (verticalmente o orizzontalmente), dallo spessore del materiale. Più è spesso il materiale, maggiore è la corrente richiesta per riscaldare la penetrazione. La corrente insufficiente non fonde completamente la sezione trasversale della giunzione, a causa della mancanza di penetrazione. Troppa corrente porterà a una fusione eccessivamente rapida dell'elettrodo quando il metallo base non è ancora fuso. Il valore corrente raccomandato è indicato sulla confezione dell'elettrodo.
2. Proprietà attuali (polarità e genere). La maggior parte dei dispositivi di saldatura utilizza corrente continua, viene convertita dalla corrente dal raddrizzatore incorporato nell'apparecchio. A una corrente costante, il flusso di elettroni si muove in una direzione (specificata dalla polarità). La polarità della saldatura determina la direzione del flusso di elettroni. Le polarità esistenti sono espresse nella connessione dell'elettrodo e della parte:

• una linea retta - un dettaglio su "+" e un elettrodo su "-";
• il contrario è il dettaglio di "-", l'elettrodo a "+". A causa del movimento di elettroni dal "meno" al "più", più calore viene generato sul polo positivo del "+" che sul negativo "-". Pertanto, il polo positivo è posizionato sull'elemento che richiede un riscaldamento più significativo: ghisa, acciaio di spessore 5 mm o superiore. Pertanto, la polarità diretta fornisce una profonda penetrazione. Quando si collegano parti e fogli con pareti sottili, viene applicata l'inversione di polarità.

1. La tensione dell'arco (o lunghezza dell'arco) è la distanza mantenuta tra la fine dell'elettrodo e la superficie metallica. Per un elettrodo del diametro di 3 mm, la lunghezza dell'arco consigliata è di 3,5 mm.

Come viene eseguita la saldatura ad arco: la tecnologia

Inizio della saldatura: sequenza di accensione dell'arco

Metodi di arco di saldatura.

Per creare un arco, un nuovo elettrodo viene inserito nel morsetto e toccato su una superficie dura per rimuovere il rivestimento sulla sua estremità di lavoro. Sotto la scoria c'è un additivo metallico, la scoria stessa serve da isolante e chiude l'additivo dall'accensione. Successivamente, l'asta dell'elettrodo viene avvicinata alla superficie metallica alla minima distanza possibile, 3-5 mm, evitando il contatto. In questo caso, l'elettrodo è tenuto ad un angolo rispetto alla superficie del metallo che viene saldato. La tecnologia di saldatura dei metalli con un elettrodo regola l'angolo di inclinazione dell'elettrodo nella quantità di 60-70 ° C. Visivamente, questo angolo è percepito come quasi verticale, con un leggero pregiudizio.

Per accendere l'arco, l'elettrodo viene colpito sulla superficie del metallo, come l'accensione di una partita su una scatola di zolfo.

Se l'elettrodo è troppo vicino alla superficie metallica da saldare, si verificheranno incollaggi e cortocircuiti. Per coloro che iniziano a cucinare, l'elettrodo si attacca spesso. Con l'acquisizione dell'abilità della posizione corretta dell'elettrodo sopra il metallo, non dovrebbe verificarsi una distanza di incollaggio ottimale. Un elettrodo aderente può essere strappato inclinandolo nell'altra direzione o spegnendo la saldatrice.

Se l'elettrodo si attacca troppo spesso, è possibile che la corrente non sia abbastanza alta, deve essere aumentata.

Alla distanza ottimale ottimale dell'elettrodo dal punto di saldatura (circa 3 mm), si forma un arco con una temperatura di circa 5000-6000 ° C. Dopo l'accensione dell'arco, l'elettrodo può essere leggermente sollevato dalla superficie di lavoro di pochi millimetri.

Trasferimento dell'elettrodo e stagno di saldatura

Lo schema del bagno di saldatura.

Quando l'elettrodo e il materiale di base si fondono, si forma un bagno di saldatura (una pozza di metallo fuso).

L'elettrodo e l'arco insieme al bagno saldato (zona di metallo fuso) si muovono dolcemente lungo la linea di connessione. La velocità di movimento dell'elettrodo è determinata dalla velocità di fusione del metallo e dal cambiamento del suo colore. Il rapido movimento dell'elettrodo viene eseguito quando si lavora con fogli sottili, riscaldando rapidamente e formando facilmente un bagno saldato. L'elettrodo per il movimento lento viene applicato su articolazioni massicce e spesse.

La forma del movimento dell'elettrodo (rettilineo, zigzag, anelli) è determinata dalla larghezza della saldatura e dalla profondità di penetrazione. L'elettrodo può muoversi diritto (dritto) con una larghezza di saldatura ridotta. Può muovere i cicli, a zigzag, se è necessario far bollire sufficiente larghezza e profondità della connessione. Le varianti del movimento dell'elettrodo sono mostrate in Figura 1.

Figura 1. Modalità di movimento dell'elettrodo.

La protuberanza della cucitura dopo la solidificazione del bagno di saldatura è determinata dalla posizione dell'elettrodo durante la saldatura. Se l'elettrodo si trova quasi verticalmente, la giunzione sarà liscia e la penetrazione sarà profonda. Una disposizione più inclinata dell'elettrodo forma una superficie convessa del giunto saldato e una riduzione della profondità di penetrazione. Inclinare troppo l'elettrodo posiziona l'arco nella direzione della cucitura, rendendo difficile il controllo del processo di saldatura.

Per un composto di alta qualità, il bagno fuso dovrebbe avere bordi sottili, essere sufficientemente liquidi e obbedientemente muoversi dietro l'elettrodo.

Un bagno in un filtro di luce (attraverso il vetro scuro) si presenta come una superficie arancione con increspature. L'aspetto del bagno di colore arancione (una goccia di liquido fuso) può essere considerato come un indicatore per l'ulteriore movimento dell'elettrodo. Cioè, se appare un colore arancione, quindi spostare l'elettrodo di qualche millimetro.

Schema del dispositivo e gli indicatori principali del bagno di saldatura.

Alla fine della penetrazione è necessario aumentare la dimensione del bagno di saldatura. Per fare questo, l'elettrodo deve essere tenuto sopra questo punto per alcuni secondi più a lungo.

Se si verifica una penetrazione del materiale, è necessario ridurre la quantità di corrente e prendere un altro elettrodo (di diametro minore). I fori bruciati sono lasciati raffreddare, abbattere le scorie da loro e quindi preparare.

Dopo la saldatura, è necessario bussare con un martello sulla saldatura. Questo rimuoverà la scala da esso e controllerà visivamente il giunto saldato per eventuali discontinuità o scarsa penetrazione.

Tecnologia di contatto, saldatura e saldatura a gas di metalli

La tecnologia della saldatura dei metalli con i contatti ha alcune peculiarità. La corrente è collegata alle parti da saldare, dopodiché vengono riunite per il contatto. I punti di contatto compaiono lungo la superficie del giunto di testa, in cui per diversi secondi il metallo viene riscaldato prima della sua fusione. Dopodiché, la corrente viene disattivata e le superfici del calcio vengono premute l'una contro l'altra, garantendo uno stretto contatto con i punti di fusione.

Tecnologia di saldatura continua.

Quando la saldatura della giuntura funziona saldatrice. Questo tipo di saldatura consente di ottenere una cucitura uniforme anche su superfici lunghe. Negli apparecchi per saldatura a saldare gli elettrodi sono rulli rotanti. Le lamiere collegate vengono passate tra di loro.

La saldatura a gas utilizza il calore per ossidare il gas combustibile con un alto potere calorifico, come acetilene, propano o butano. Gas e ossigeno si mescolano all'interno del bruciatore, da cui esce la fiamma.

La saldatura elettrosaldabile è un tipo di saldatura in un ambiente protettivo. In questa operazione tecnologica, la scoria è un materiale protettivo che protegge il metallo fuso dal contatto con l'aria. Questo tipo di saldatura viene eseguita automaticamente.

Attrezzature: selezione di saldatrice e mezzi di protezione

Per proteggere gli occhi dalle ustioni durante la saldatura, è necessario utilizzare una maschera con un filtro leggero.

Per eseguire la saldatura, è necessaria una grande quantità di corrente elettrica, che viene alimentata all'elettrodo. Un moderno dispositivo che fornisce un flusso costante di corrente al sito di saldatura è chiamato inverter. I vecchi modelli di saldatrici avevano dimensioni voluminose e un peso considerevole, i nuovi inverter sono facilmente trasferiti, non causano cedimenti della rete (questo stato si riflette nella perdita di tensione e nel lampeggiare delle lampadine in tutto l'edificio o lungo la strada del settore privato). Molti inverter moderni hanno una protezione da cortocircuito. Quando l'elettrodo aderisce, il dispositivo si spegne automaticamente.

Inventario protettivo: una maschera con un filtro leggero (vetro scuro). Il filtro leggero protegge gli occhi dalle ustioni. Senza di esso, puoi ottenere ustioni corneali di vario grado: dai polmoni, quando c'è una sensazione di presenza di sabbia negli occhi, a grave, quando è impossibile ripristinare la vista.

La qualità della protezione del filtro della luce è determinata dal numero. Maggiore è l'elettrodo e maggiore è la corrente di saldatura, più potente è il filtro di luce per proteggere la vista.

Padroneggiare le sottigliezze del lavoro con una saldatrice, mantenendo la corretta distanza dell'arco, l'inclinazione dell'elettrodo forma le abilità del saldatore. La professionalità è determinata dalla capacità di gestire il processo, per ottenere superfici di connessione di alta qualità.

I moderni inverter di saldatura offrono l'opportunità di padroneggiare l'arte del saldatore in modo indipendente e eseguire lavori di saldatura con le proprie mani.