Minaprem.com

Sudarea cu arc electric este un tip de proces de sudare prin fuziune în care metalele de bază sunt topite prin aplicarea de căldură pentru a forma coalescență. Căldura necesară este furnizată de un arc electric constituit între bornele pozitive și negative ale unui circuit electric încorporat cu o sursă de energie. În scopul sudării, metalul de lucru are o bornă, iar electrodul are o altă bornă și astfel se constituie un arc electric între ele în circuitul extern. Deoarece electronii circulă întotdeauna de la borna negativă la borna pozitivă a oricărui circuit extern, deci, în funcție de conexiunea realizată, sunt posibile două cazuri:

1. Electrodul este conectat la borna negativă a sursei de alimentare; în timp ce metalele de bază sunt conectate la borna pozitivă.
2. Metalele de bază sunt conectate cu terminalul negativ al sursei de alimentare; în timp ce, electrodul este conectat cu terminalul pozitiv.

Dar, dacă sursa de alimentare furnizează curent alternativ (AC), atunci ambele condiții apar una după alta în fiecare ciclu. Practic, sursele de alimentare pentru sudarea cu arc electric pot furniza curent de tip DC sau AC. Unele surse de alimentare moderne conțin, de asemenea, facilitatea de a converti unul din altul (integrate cu convertor AC-DC), astfel încât aceste surse pot furniza atât curent alternativ, cât și curent continuu. Prin urmare, sudarea cu arc electric poate fi efectuată în oricare dintre următoarele trei polarități; cu toate acestea, fiecare dintre ele are anumite avantaje față de celelalte, așa cum se elaborează în secțiunile succesive.

Polaritatea indică direcția fluxului de curent (cu alte cuvinte – electroni) între plăcile de bază și electrod în circuitul extern. Rețineți, direcția fluxului de curent este considerată opusă fluxului de electroni.

• Polaritatea directă a curentului continuu – apare atunci când electrodul este făcut negativ și plăcile de bază sunt făcute pozitive. Astfel, electronii circulă de la vârful electrodului la plăcile de bază.
• Polaritate inversă a curentului continuu – apare atunci când electrodul este făcut pozitiv și plăcile de bază sunt făcute negative. Astfel, electronii trec de la plăcile de bază la electrod.
• Polaritate de curent alternativ – dacă sursa de alimentare furnizează curent alternativ, atunci cele două cazuri de mai sus vor apărea unul după altul în fiecare ciclu. Într-o jumătate de ciclu, electrodul va fi negativ (deci plăcile de bază vor fi pozitive), iar în următoarea jumătate, electrodul va fi pozitiv (deci plăcile de bază vor fi negative). Numărul de cicluri pe secundă depinde de frecvența de alimentare. De exemplu, cu o alimentare de 60Hz, au loc 60 de cicluri în fiecare secundă.

Polaritatea pozitivă a electrodului de curent continuu (DCEP) în sudarea cu arc electric

Cu o alimentare cu curent continuu (DC), atunci când electrodul este conectat cu terminalul pozitiv și plăcile de bază cu terminalul negativ, atunci este denumită polaritate pozitivă a electrodului de curent continuu (DCEP) sau polaritate inversă a curentului continuu (DCRP). Astfel, electronii se eliberează din placa de bază și curg spre electrod prin circuitul exterior. Fluxul continuu al avalanșei de electroni într-un pasaj mic produce arcul electric (sursă de căldură).

Electronii, emiși de la plăcile de bază (polaritate negativă), sunt accelerați datorită prezenței diferenței de potențial și li se permite să lovească electrodul (polaritate pozitivă) cu o viteză foarte mare. La lovire, energia cinetică a electronilor este transformată în energie termică, ceea ce are ca rezultat final generarea unei călduri ridicate în apropierea vârfului electrodului. Ca o regulă empirică, se consideră că două treimi (66%) din întreaga căldură a arcului electric este generată la electrod; în timp ce doar o treime (33%) din căldură este generată la placa de bază. Ca urmare, electrodul se topește rapid și rata de depunere a metalului crește (numai pentru electrozi consumabili). Pe de altă parte, plăcile de bază nu fuzionează în mod corespunzător din cauza lipsei de căldură suficientă și, astfel, apar diverse defecte, cum ar fi fuziunea insuficientă, lipsa de penetrare, întărirea ridicată etc. Cu toate acestea, fluxul de electroni de pe placa de bază îndepărtează uleiul, stratul de acoperire, stratul de oxid sau particulele de praf prezente pe suprafața plăcii de bază (denumită acțiune de curățare a oxidului).

• Citește mai mult: Polaritatea inversă a curentului continuu (DCRP) în sudarea cu arc electric.

Vantajele polarității DCEP în sudarea cu arc electric

• Acțiune mai bună de curățare a arcului electric, deci mai puține șanse de apariție a defectelor de includere.
• Rată mare de depunere a volumului pentru electrodul consumabil, deci sudare mai rapidă.
• Performanțe mai bune pentru sudarea plăcilor subțiri. Reduce nivelul de distorsiune, tensiunea reziduală, tăierea completă etc.
• Adecvat pentru îmbinarea metalelor cu puncte de topire scăzute, cum ar fi cuprul și aluminiul.

Dezavantaje ale polarității DCEP în sudarea cu arc electric

• Viață mai scurtă a electrodului pentru electrozii neconsumabili.
• Nivel mai ridicat de armare dacă viteza nu este reglată corespunzător.
• Fundare insuficientă și penetrare incompletă.
• Nu poate fuziona în mod corespunzător plăci groase sau metale cu punct de topire ridicat.

Polaritatea negativă a electrodului de curent continuu (DCEN) în sudarea cu arc electric

Opusă DCEP, atunci când electrodul este conectat cu borna negativă și plăcile de bază cu borna pozitivă, atunci este denumită polaritate negativă a electrodului de curent continuu (DCEN) sau polaritate dreaptă de curent continuu (DCSP). Astfel, electronii circulă de la electrod la plăcile de bază. În consecință, se generează mai multă căldură la plăcile de bază în comparație cu electrodul, astfel încât rata de depunere a metalului se reduce. De asemenea, se elimină diverse defecte cauzate de fuziunea insuficientă a metalului de bază. Dar DCEN nu are acțiune de curățare, astfel încât pot apărea defecte de includere dacă plăcile de bază nu sunt curățate corespunzător înainte de sudare. Avantajele și dezavantajele polarității DCEN sunt discutate mai jos.

• Citește mai departe: Polaritatea dreaptă a curentului continuu (DCSP) în sudarea cu arc electric.
• Citește mai mult: Diferența dintre DCEN și DCEP în sudarea cu arc electric.

Avantajele polarității DCEN în sudarea cu arc electric

• Fundare suficientă a metalelor de bază și astfel se poate obține o penetrare adecvată.
• Câteva șanse mai mici de includere a tungstenului (cu sudarea TIG) și, de asemenea, o armare redusă.

O alegere mai bună pentru sudarea metalelor cu punct de topire ridicat, cum ar fi titanul, oțelul inoxidabil etc.

• Pe lângă acestea se pot îmbina și plăci groase în mod corespunzător.

Dezavantajele polarității DCEN în sudarea cu arc electric

• Nu există acțiune de curățare a arcului, deci șanse de defecte de incluziune.
• Nivel ridicat de deformare.
• Generare ridicată de tensiuni reziduale la componentele sudate.
• Zonă afectată termic (HAZ) mai extinsă.
• Productivitate mai scăzută datorită ratei de depunere mai mici.

Nu este adecvată pentru sudarea plăcilor subțiri.

Polaritatea curentului alternativ (AC) în sudarea cu arc electric

Polaritatea AC oferă avantaje atât ale DCEN cât și ale DCEP; totuși, numai într-o anumită măsură. Cu sursa de curent alternativ, în jumătate de ciclu electrodul devine negativ, iar în următoarea jumătate de ciclu, electrodul devine pozitiv. Acest ciclu se repetă de 50 sau 60 de ori într-o secundă, în funcție de frecvența de alimentare (50Hz sau 60Hz). Unele surse de alimentare oferă, de asemenea, prevederi pentru modificarea acestei frecvențe.

• Citește mai mult: Polaritatea curentului alternativ în sudarea cu arc electric.
• Citește mai departe: Comparație între polaritățile DCEN, DCEP și AC la sudare.

Avantajele polarității de curent alternativ în sudarea cu arc electric

• Acțiune moderată de curățare a arcului electric.
• Compatibil cu majoritatea tipurilor de electrozi (dar nu cu toate).
• Fundare și penetrare mai bună a metalului de sudură.
• Adecvat pentru o gamă largă de grosimi de plăci.

Cum afectează polaritatea performanța sudării cu arc electric?

Polaritatea este unul dintre factorii cruciali care influențează calitatea îmbinărilor sudate. Înainte de sudare, sudorul trebuie să selecteze polaritatea adecvată în funcție de cerințe, tipul de material de adaos, tipul de electrod și materialul de bază. Următoarea listă prezintă parametrii care sunt afectați în mod obișnuit de polaritatea sudurii. Pentru detalii, citiți: Cum influențează polaritatea performanța sudării cu arc electric?

• Depunerea materialului de adaos – Cu electrod consumabil, polaritatea DCEP crește rata de depunere a metalului. Citiți: Ce polaritate oferă rata maximă de depunere la sudarea cu arc electric și de ce?
• Pătrunderea sudurii-Polaritatea DCEN crește pătrunderea sudurii. Citește: Ce polaritate oferă o penetrare mai bună în sudarea cu arc electric și de ce?
• Curățarea plăcii de bază-DCEP ajută la curățarea plăcilor de bază în timpul sudării, reducând astfel șansele de defecte de includere. Citiți: Ce polaritate oferă o mai bună curățare a oxizilor în sudarea cu arc și de ce?
• Armare-DCEP determină modul globular de transfer al metalului, astfel crește lățimea cordonului de sudură.
• HAZ-DCEN polaritatea încălzește rapid plăcile de bază și dacă viteza nu este ajustată, atunci HAZ devine mai largă.
• Aspectul cordonului de sudură-AC, depinde foarte mult de mulți alți factori.

Cum se selectează corect polaritatea de sudare?

Este de remarcat faptul că selectarea polarității de sudare necesită luarea în considerare a unui număr mare de factori; cu toate acestea, doar câțiva factori de bază sunt discutați mai jos. Trebuie să se acorde atenția cuvenită pentru selectarea polarității pentru o anumită aplicație.

• Dacă metalul de bază este aluminiu sau magneziu, atunci DCEP este o opțiune mai bună, deoarece poate rupe stratul de oxid (alumină-Al2O3) prezent pe suprafața plăcii. De asemenea, punctul de topire al aluminiului este destul de mic (660ºC), astfel încât nu este necesară generarea de căldură mare în apropierea plăcii de bază.
• Dacă sudați titan sau oțel inoxidabil, atunci AC este o opțiune mai bună deoarece vă va oferi toate avantajele dorite. Aici DCEN poate crește zona HAZ.
• Dacă materialul de lucru are o emisivitate slabă a electronilor sau are nevoie de tensiune mare pentru emisia de electroni, atunci DCEP este o alegere greșită, deoarece poate duce la un arc instabil.
• Dacă grosimea plăcii de bază este mai mare (>6mm), atunci DCEN este o alegere preferabilă. Este necesară, de asemenea, pregătirea marginilor. În mod similar, pentru plăci subțiri, ar trebui să se aleagă DCEP.
• În sudarea TIG, utilizarea polarității DCEP poate duce la formarea de bile la vârful electrodului, ceea ce duce la scăderea duratei de viață a electrodului. De asemenea, poate avea ca rezultat un defect de incluziune a tungstenului.