El arco es un fenómeno de descarga gaseosa persistente e intensa que se produce entre dos conductores cargados.
Formación del arco
(1) Cortocircuito entre Varilla de soldadura y pieza
En caso de cortocircuito, los puntos de contacto individuales con alta densidad de corriente se calientan por el calor de resistencia, q = I^2Rt, donde I es la corriente y R es la resistencia. La intensidad del campo eléctrico en el pequeño entrehierro es muy alta, lo que se traduce en:
① Un pequeño número de electrones que escapan
② Los puntos de contacto individuales que se calientan, se funden e incluso se evaporan y vaporizan.
③ La presencia de muchos vapores metálicos con bajo potencial de ionización.
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(2) Elevación de la varilla de soldadura a una distancia adecuada
Bajo la influencia de la excitación térmica y de un fuerte campo eléctrico, el electrodo negativo emite electrones y se desplaza a gran velocidad, colisionando con moléculas y átomos neutros, excitándolos o ionizándolos. El resultado es:
Estructura del arco y distribución de la temperatura
El arco consta de tres partes: la zona catódica (normalmente un punto blanco brillante en el extremo del electrodo), la zona anódica (una fina zona brillante en el baño que corresponde al extremo del electrodo en la pieza) y la zona de la columna del arco (el espacio de aire entre los dos electrodos).
Condiciones para una combustión estable del arco
(1) Fuente de alimentación adecuada
Debe haber una fuente de alimentación que cumpla los requisitos eléctricos del arco de soldadura.
a) Si la corriente es demasiado baja, la ionización del gas entre los entrehierros es insuficiente, la resistencia del arco es alta y se requiere una tensión de arco más alta para mantener el nivel de ionización necesario.
b) A medida que aumenta la corriente, aumenta el nivel de ionización del gas, mejora la conductividad, disminuye la resistencia del arco y disminuye la tensión del arco. Sin embargo, la tensión no debe disminuir más allá de un cierto punto, para mantener la intensidad de campo eléctrico necesaria y garantizar la emisión de electrones y la energía cinética de las partículas cargadas.
(2) Selección y limpieza adecuadas de los electrodos
Es importante utilizar electrodos limpios con el revestimiento adecuado.
(3) Prevención del soplado parcial
Deben tomarse medidas para evitar el soplado parcial.
(4) Polaridad de los electrodos
En soldadura, cuando se utiliza una máquina de soldar CC, existen dos métodos: conexión positiva y conexión inversa.
CA Equipos de soldadura por arco
Los equipos de soldadura por arco de CA se utilizan ampliamente, y la polaridad del electrodo cambia con frecuencia, por lo que no hay ningún problema con la polaridad.
La pieza se conecta al polo positivo de la fuente de alimentación y el electrodo al polo negativo. Este es el método de conexión normal utilizado para las operaciones generales de soldadura.
La pieza se conecta al polo negativo de la fuente de alimentación y el electrodo al polo positivo. Este método se utiliza generalmente para soldar chapas finas para evitar que se quemen.
1). Proceso de soldadura
2). Características de calentamiento de la soldadura por arco con varilla
Composición de la varilla de soldadura para la soldadura manual por arco
La varilla de soldadura para la soldadura manual por arco se compone de un núcleo de soldadura y un revestimiento.
① Como electrodo para la soldadura por arco, conduce la electricidad con la pieza para formar un arco.
② Durante el proceso de soldadura, se funde continuamente y se transfiere al baño de fusión en movimiento, donde cristaliza con el metal base fundido para formar una soldadura.
① Papel del revestimiento
El revestimiento proporciona una protección eficaz para el baño de fusión y la junta de escoria, desoxida y desulfura el metal fundido en el baño, e infiltra aleación en el metal fundido del baño para mejorar las propiedades mecánicas de la soldadura. También estabiliza el arco para mejorar el proceso de soldadura.
② Composición del revestimiento
Tipos de varillas de soldadura
Las varillas de soldadura se dividen en diez categorías:
Selección Principio de la soldadura Varilla
A la hora de seleccionar una varilla de soldadura, deben tenerse en cuenta los siguientes principios:
Cambio y distribución de la temperatura en la soldadura
La temperatura del metal en el zona de soldadura comienza a aumentar y alcanza un estado estacionario, para luego disminuir gradualmente hasta la temperatura ambiente.
Cambios en la microestructura y las propiedades de Juntas soldadas (Tomando como ejemplo el acero con bajo contenido en carbono)
Principales defectos de las uniones soldadas
Los agujeros de soplado son agujeros que se forman cuando las burbujas del baño de fusión no escapan durante la solidificación.
Medidas de prevención:
a) Seque la varilla de soldadura y limpie a fondo el superficie de soldadura y los alrededores de la pieza.
b) Utilizar una corriente de soldadura adecuada y operar correctamente.
La inclusión de escoria es la escoria que permanece en la soldadura después de soldar.
Precauciones:
a) Limpiar cuidadosamente la superficie de soldadura.
b) Eliminar a fondo la escoria entre capas durante la soldadura multicapa.
c) Disminuir el ritmo de cristalización del baño de fusión.
a) Grieta caliente
La grieta en caliente es una grieta en la unión soldada que se forma cuando el metal se enfría cerca del solidus durante la soldadura.
Medidas preventivas:
Reducir la rigidez estructural, precalentar antes de soldarReducir la aleación, elegir electrodos con bajo contenido en hidrógeno y buena resistencia a las fisuras, etc.
b) Grieta fría
La fisura en frío es una grieta en la unión soldada que se produce cuando se enfría a una temperatura más baja.
Precauciones:
a) Utilizar un electrodo de bajo hidrógeno, secar y eliminar el aceite y el óxido de la superficie de la pieza.
b) Precalentar antes de soldar y tratar térmicamente después de soldar.
La penetración incompleta es un fenómeno en el que la raíz de la unión soldada no penetra completamente.
Causas:
Ángulo de ranura o separación demasiado pequeño, filo romo demasiado grueso, ranura sucia, electrodo demasiado grueso, demasiado rápido velocidad de soldaduraCorriente de soldadura demasiado baja y funcionamiento incorrecto.
La fusión incompleta es un fenómeno en el que la fusión entre la soldadura y el metal base no es completa.
Causas:
Ranura poco limpia, diámetro del electrodo excesivo y funcionamiento incorrecto.
El destalonado es una ranura o depresión a lo largo de la parte de metal base del cordón de soldadura.
Causas:
Corriente de soldadura excesiva, arco demasiado largo, ángulo del electrodo inadecuado, etc.
Causas de la tensión y la deformación de la soldadura
El calentamiento local durante la soldadura es la causa principal de la tensión y la deformación de la soldadura.
Formas básicas de deformación de la soldadura
Medidas del proceso para prevenir y reducir la deformación de la soldadura
Medidas del proceso para reducir la tensión de soldadura
En proceso de soldadura donde el arco arde bajo una capa de fundente se conoce como soldadura por arco sumergido (SAW).
SAW se caracteriza por el montaje automático para el cebado del arco y la alimentación del electrodo, por lo que también se denomina soldadura automática por arco sumergido (SAAW).
La soldadura por arco sumergido (SAW) ofrece varias ventajas, entre ellas:
Sin embargo, SAW no es adecuado para todo tipo de soldaduras. Es más adecuada para soldar cordones planos, rectos y largos, y soldaduras circunferenciales de gran diámetro. Para soldaduras cortas, soldaduras en zigzag, posiciones estrechas, y delgadas soldadura de chapasSAW puede no ofrecer los resultados deseados.
Soldadura con gas de protección que utiliza argón como gas protector se conoce como soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) o soldadura por arco de argón.
El argón, al ser un gas inerte, protege el electrodo y el metal fundido de los efectos nocivos del aire.
En función del tipo de electrodo utilizado, Soldadura por arco de argón pueden clasificarse a su vez en dos tipos:
Soldadura por arco de argón con electrodo no fusible
La soldadura por arco de argón con electrodo no fundido es un tipo de soldadura por arco de argón en la que el electrodo sólo se utiliza para generar un arco eléctrico y emitir electrones. El metal de aportación se añade por separado.
Los electrodos más utilizados en este proceso son los de tungsteno dopados con óxido de torio u óxido de cerio. Estos electrodos tienen una alta capacidad de emisión térmica de electrones, un alto punto de fusión y un alto punto de ebullición (3700K y 5800K, respectivamente).
Soldadura MIG
La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) es conocida por su baja corriente y su escasa penetración. A pesar de ello, se utiliza a menudo para soldar aleaciones de espesor medio a alto, como por ejemplo titanioaluminio, cobre y otros. Esto se debe a su capacidad para alcanzar altos niveles de productividad.
Las siguientes son las características clave de la soldadura por arco de argón (Soldadura TIG):
Soldadura con gas de protección que utiliza dióxido de carbono (CO2) como gas de protección se denomina soldadura por arco metálico con gas (GMAW) o soldadura con gas inerte metálico (MIG).
El objetivo principal de utilizar CO2 como gas de protección es aislar la zona de soldadura del aire y evitar los efectos nocivos del nitrógeno sobre el metal fundido. Esto ayuda a mantener la integridad de la soldadura y a producir resultados de alta calidad.
Durante la soldadura:
2CO2=2CO+O2 CO2=C+O2
Por lo tanto, la soldadura se realiza en CO2CO y O2 atmósfera de oxidación.
Características de la soldadura con gas de protección de dióxido de carbono:
Soldadura por electroescoria (ESW) es una técnica de soldadura que utiliza el calor generado por la resistencia de una corriente eléctrica que pasa a través de una escoria líquida para producir una soldadura.
Normalmente, un arco de soldadura es un arco libre, lo que significa que sólo se ioniza una parte del gas en la zona del arco y la temperatura no es lo suficientemente alta.
Sin embargo, cuando el arco libre se comprime en un arco con alta densidad de energía, el gas de la columna del arco se ioniza por completo y se transforma en plasma, un cuarto estado de la materia formado por iones positivos y negativos.
Los arcos de plasma tienen temperaturas elevadas (entre 15.000 y 30.000 K), altas densidades de energía (hasta 480 kW/cm2), y flujos de plasma rápidos (varias veces la velocidad del sonido).
Hay tres efectos de compresión en Arco de plasma Soldadura:
Estos tres efectos de compresión dan lugar a un arco de plasma con un diámetro de sólo unos 3 mm, pero con una densidad de energía, temperatura y velocidad del aire muy mejoradas.
A continuación se enumeran las principales características de Soldadura por arco de plasma:
La soldadura por haz de electrones en vacío (VEBW) es un proceso de soldadura en el que un haz de electrones direccional y de alta velocidad se dirige hacia la pieza de trabajo, convirtiendo su energía cinética en energía térmica y fundiendo la pieza para formar una soldadura.
A continuación se describen las principales características de la soldadura por haz de electrones en vacío (VEBW):
Soldadura láser es un proceso de soldadura que utiliza un rayo láser focalizado para suministrar calor a la soldadura.
A continuación se describen las principales características de la soldadura láser:
Soldadura por resistencia es un proceso de soldadura en el que se aplica presión a través de electrodos después de combinar las piezas de trabajo. El calor de resistencia generado por la corriente que pasa por la superficie de contacto de la unión y la zona circundante se utiliza para soldar las piezas de trabajo.
Existen varios tipos de soldadura por resistencia, entre ellos soldadura por puntossoldadura por costura y soldadura a tope. Cada uno de estos métodos tiene características únicas y se utilizan para aplicaciones específicas. aplicaciones de soldadura.
La soldadura por puntos es una técnica de soldadura por resistencia en la que las piezas se unen en una junta solapada y se colocan entre dos electrodos. El calor de resistencia generado por la corriente que pasa por la superficie de contacto de la junta y la zona circundante funde el metal base para formar un punto de soldadura.
Este método se utiliza principalmente para chapas de soldadura y consta de tres pasos: precarga para garantizar un buen contacto de las piezas, encendido de la potencia para formar una pepita y un anillo de plástico en la soldadura, y rotura del punto de forja que permite que la pepita se enfríe y cristalice bajo la acción continua de la presión, lo que da como resultado una unión soldada con una estructura densa y sin cavidad de contracción ni grieta.
La soldadura por costura es una Tipo de soldadura por resistencia en la que la pieza de trabajo se dispone en una junta solapada o a tope y se coloca entre dos electrodos de rodillo. Los rodillos ejercen presión sobre la pieza al girar y se aplica potencia de forma continua o intermitente para formar una soldadura continua. Este método de soldadura se utiliza normalmente para estructuras que requieren soldaduras regulares y tienen requisitos de estanqueidad, con espesores de chapa normalmente inferiores a 3 mm.
Soldadura a tope es un proceso de soldadura por resistencia que une dos piezas a lo largo de toda su superficie de contacto.
Soldadura por resistencia a tope
La soldadura a tope por resistencia es un proceso en el que dos piezas de trabajo se unen de extremo a extremo en una junta a tope y, a continuación, se calientan hasta alcanzar un estado plástico mediante calor por resistencia. A continuación, se aplica presión para completar el proceso de soldadura. Este método suele utilizarse para soldar piezas con formas sencillas, diámetros pequeños o longitudes inferiores a 20 mm y requisitos de baja resistencia.
Soldadura a tope
La soldadura flash a tope es un proceso en el que dos piezas de trabajo se ensamblan en una junta a tope y se conectan a una fuente de alimentación. Las caras frontales de las piezas se ponen gradualmente en contacto y se calientan con calor de resistencia hasta que alcanzan una temperatura preestablecida dentro de un determinado rango de profundidad. De este modo, se genera una llamarada que funde el metal de los extremos. A continuación, se corta la corriente y se aplica rápidamente una fuerza de recalcado para completar la soldadura.
La calidad de la unión de la soldadura flash a tope es superior a la de la soldadura por resistencia y las propiedades mecánicas de la soldadura son iguales a las del metal base. No es necesario limpiar la superficie presoldada de la unión antes de soldar.
La soldadura a tope por chispa se utiliza habitualmente para soldar piezas de trabajo importantes y puede emplearse para soldar metales similares y distintos, así como alambres metálicos de un grosor tan pequeño como 0,01 mm y barras y perfiles metálicos de un grosor tan grande como 20000 mm.
La soldadura por fricción es una soldadura a presión Proceso que utiliza el calor generado por la fricción entre las superficies de las piezas de trabajo para llevar la cara final a un estado termoplástico y, a continuación, recalcar rápidamente para completar la soldadura.
Características clave de Soldadura por fricción:
Superficies limpias: La fricción generada durante el proceso de soldadura elimina la película de óxido y las impurezas de la superficie de contacto de las piezas, lo que da lugar a una estructura densa y sin defectos en la unión soldada.
Compatibilidad con Metales diferentes: La soldadura por fricción puede utilizarse para soldar metales iguales y diferentes, lo que la hace idónea para una amplia gama de aplicaciones de soldadura.
Alta productividad: La soldadura por fricción es conocida por su alta productividad, lo que la convierte en un método eficaz para soldar piezas.
La soldadura fuerte puede clasificarse en dos categorías en función del punto de fusión del metal de aportación: soldadura fuerte y soldadura blanda.
Soldadura
La soldadura fuerte con un punto de fusión de la soldadura superior a 450°C se conoce como soldadura dura. Los metales de aportación utilizados para la soldadura fuerte son, entre otros, el cobre, la plata, el aluminio y otras aleaciones. Los fundentes más utilizados son el bórax, el ácido bórico, el fluoruro y el cloruro, entre otros. Los métodos de calentamiento para la soldadura fuerte incluyen el calentamiento por llama, el calentamiento por baño de sales, el calentamiento por resistencia y el calentamiento por inducción de alta frecuencia. La resistencia de la unión soldada puede alcanzar los 490 MPa, lo que la hace adecuada para piezas que experimentan grandes tensiones y están expuestas a altas temperaturas de trabajo.
Soldadura
La soldadura con un punto de fusión de la soldadura inferior a 450℃ se conoce como soldadura blanda. Las aleaciones de estaño y plomo suelen utilizarse como soldaduras blandas. Las soluciones de colofonia y cloruro amónico suelen utilizarse como fundentes, y el soldador y otros métodos de calentamiento por llama suelen emplearse para calentar.
A continuación se describen las principales características de la soldadura fuerte:
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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