A soldagem por arco submerso é principalmente adequada para soldagem de posição de soldagem plana. Se certos auxílios de ferramentas forem usados, a soldagem de filete e a soldagem de posição de soldagem horizontal também podem ser realizadas. Os principais fatores que afetam a forma e o desempenho da solda na soldagem por arco submerso são os parâmetros do processo de soldagem e as condições do processo. Abaixo, discutimos principalmente a situação da posição de soldagem plana.
Influência dos parâmetros de soldagem
Os parâmetros do processo de soldagem que afetam o formato e o tamanho da costura de soldagem a arco submerso incluem corrente de soldagem, tensão do arco, velocidade de soldagem e diâmetro do fio.
(1) Corrente de soldagem
Quando outras condições permanecem inalteradas, o efeito do aumento da corrente de soldagem na penetração da solda (conforme mostrado na Figura 1), seja uma ranhura em forma de Y ou uma ranhura em forma de I, sob condições normais de soldagem, a penetração é proporcional à mudança da corrente de soldagem, ou seja, o efeito é mostrado na Figura 2. A corrente é pequena, a profundidade de penetração é rasa e o excesso de altura e largura são insuficientes; a corrente é muito grande, a profundidade de penetração é grande e o excesso de altura é muito grande, o que é fácil de produzir rachaduras de alta temperatura.
a) Articulação I b) Articulação Y
(2) Tensão do arco
A tensão do arco é proporcional ao comprimento do arco. Sob a mesma tensão do arco e corrente de soldagem, se o fluxo selecionado for diferente e a intensidade do campo elétrico no espaço do arco for diferente, o comprimento do arco será diferente. Se outras condições permanecerem inalteradas, o efeito da mudança da tensão do arco no formato da solda é mostrado na Figura 3.
A tensão do arco é baixa, a penetração é grande, a largura da solda é estreita e rachaduras quentes são fáceis de ocorrer: quando a tensão do arco é alta, a largura da solda aumenta e o excesso de altura não é suficiente. Durante a soldagem a arco submerso, a tensão do arco é ajustada de acordo com a corrente de soldagem, ou seja, uma certa corrente de soldagem deve manter um certo comprimento de arco para garantir a combustão estável do arco de soldagem, de modo que a faixa de variação da tensão do arco é limitada.
a) Articulação I b) Articulação Y
(3) Velocidade de soldagem
A velocidade de soldagem tem um efeito na profundidade e largura da penetração. Normalmente, a velocidade de soldagem é pequena, o banho de soldagem é grande e a penetração e largura da solda são maiores. Ou seja, a profundidade de penetração e a largura da penetração são inversamente proporcionais à velocidade de soldagem, conforme mostrado na Figura 4. O efeito da velocidade de soldagem no formato da seção de solda é mostrado na Figura 5.
A velocidade de soldagem é muito pequena, a quantidade de metal fundido é grande e a costura de soldagem é mal formada: quando a velocidade de soldagem é alta, a quantidade de metal fundido é insuficiente e o rebaixo é fácil de ocorrer. Na soldagem real, para melhorar a produtividade, a potência do arco deve ser aumentada enquanto aumenta a velocidade de soldagem para garantir a qualidade da solda.
H - profundidade de penetração B - largura de penetração
Fig. 5 Influência da velocidade de soldagem no formato da seção de solda
a) Articulação I b) Articulação Y
(4) Diâmetro do fio de solda
Quando a corrente de soldagem, a tensão do arco e a velocidade de soldagem são constantes, o formato da costura de soldagem muda devido ao diâmetro diferente do arame de soldagem.
A influência da densidade de corrente na forma e no tamanho da solda mostrada na Tabela 1 pode ser vista na tabela, outras condições permanecem inalteradas, a profundidade de penetração é inversamente proporcional ao diâmetro do fio de solda, mas essa relação enfraquece com o aumento da densidade de corrente. Com o aumento da densidade de corrente, a quantidade de metal fundido na poça de fusão continua a aumentar, e é difícil para o metal fundido se mover para trás, e a profundidade de penetração aumenta lentamente. A tensão do arco deve ser aumentada ao mesmo tempo que a corrente de soldagem para garantir a qualidade da costura de soldagem.
Influência das condições do processo na conformação de soldas
(1) Influência da forma da ranhura de topo e da folga
Quando outras condições são as mesmas, aumentando a profundidade e a largura da ranhura, a penetração da solda aumenta, a largura da fusão diminui ligeiramente e o excesso de altura diminui significativamente, conforme mostrado na Figura 6. Na solda de topo, se o tamanho da folga for alterado, o formato da solda também pode ser ajustado. Ao mesmo tempo, a espessura da chapa e as condições de dissipação de calor também têm um impacto significativo na largura da solda e no excesso de altura, conforme mostrado na Tabela 2.
(2) Influência da inclinação do fio e da inclinação da peça de trabalho
A direção de inclinação do fio de solda é dividida em dois tipos: inclinação para frente e inclinação para trás, conforme mostrado na Figura 7. A direção e o tamanho da inclinação são diferentes, o efeito do arco na força de sopro e no calor da poça de fusão é diferente, e a influência na formação da costura de solda também é diferente. A Fig. 7a mostra a inclinação para frente do fio de solda, e a Fig. 7b mostra a inclinação para trás do fio de solda. Quando o fio de solda é inclinado para trás dentro de um certo ângulo de inclinação, o efeito da força do arco no metal da poça de fusão é enfraquecido, e o metal líquido no fundo da poça de fusão engrossa, então a profundidade de penetração diminui. Entretanto, o efeito de pré-aquecimento do arco no metal base na frente da poça de fusão é fortalecido, então a largura de fusão aumenta. A Figura 7c mostra o efeito da inclinação para trás na profundidade de penetração e largura de penetração. No trabalho real, a inclinação para frente do arame de solda é usada apenas em alguns casos especiais, como na soldagem de costuras circulares de peças cilíndricas de pequeno diâmetro.
Existem dois casos de soldagem em aclive e soldagem em declive quando a peça de trabalho é soldada inclinada, e suas influências na formação da solda são obviamente diferentes, como mostrado na Figura 8. Durante a soldagem em aclive (Fig. 8a, b), se o ângulo de inclinação for maior que 6 graus a 12 graus, o excesso de altura da solda é muito grande, rebaixos aparecem em ambos os lados e a formação é significativamente deteriorada. Na prática, a soldagem em aclive deve ser evitada. O efeito da soldagem em declive é oposto ao da soldagem em aclive, veja Figura 8c, d.
a) Inclinação para frente b) Inclinação para trás c) Influência do ângulo de inclinação do fio para trás na formação da solda
(3) Influência do acúmulo de fluxo
A altura do fluxo de soldagem por arco submerso é geralmente 25-40mm, e o arco deve ser enterrado ao redor do filamento. Ao usar fluxo ligado ou fluxo sinterizado, a altura da pilha de fluxo é de 20% a 50% maior do que a do fluxo fundido devido à sua baixa densidade. Quanto maior a altura de acúmulo de fluxo, maior a altura da solda e menor a profundidade de penetração.
Influência das condições do processo de soldagem nas propriedades do metal de solda
Quando as condições de soldagem mudam, a taxa de diluição do metal base e a taxa de fusão do fluxo (quantidade de fusão do fluxo/quantidade de fusão do arame de soldagem) mudam, o que afeta as propriedades do metal de solda, entre as quais a corrente de soldagem e a tensão do arco têm um impacto maior. As Figuras 9 a 11 mostram os efeitos da corrente de soldagem, tensão do arco e velocidade de soldagem na taxa de fusão do fluxo.
Devido à mudança da taxa de fusão do fluxo, a composição química e as propriedades mecânicas do metal de solda mudam, especialmente a adição de elementos de liga no fluxo sinterizado tem o maior impacto na composição química do metal de solda. As Figuras 12 a 14 mostram os efeitos de várias condições de soldagem nos teores de Mn e Si do metal de solda.
,
