Varianti del processo SAW
Questo articolo getta luce sulle quattro varianti principali del processo di saldatura ad arco sommerso (SAW). Le varianti sono: 1. Elettrodo doppio con singola fonte di alimentazione 2. Elettrodo doppio con fonte di alimentazione multipla 3. Elettrodi tripli con più fonti di alimentazione 4. Saldatura ad arco Fus.
Variant # 1. Doppio elettrodo con singola fonte di alimentazione :
Sebbene il SAW a filo singolo sia il processo più utilizzato, anche i sistemi a più fili trovano ampio uso a causa dell'aumento della velocità di deposizione e della velocità di saldatura ottenibile che estendono l'intervallo del processo. La figura 8.28 mostra un sistema SAW a doppio elettrodo che utilizza un'unica fonte di alimentazione. In questo processo, due elettrodi vengono alimentati simultaneamente in una doppia testa di saldatura che consente l'uso di corrente più elevata. Gli elettrodi possono essere posizionati parallelamente o inclinati l'uno rispetto all'altro.
Nella configurazione parallela gli elettrodi sono disposti da 6 a 12 mm l'uno dall'altro e possono essere in tandem, ovvero uno dopo l'altro o in serie trasversale, ovvero spostati l'uno accanto all'altro. Entrambi questi sistemi sono mostrati in Fig. 8.29. Se gli elettrodi vengono utilizzati in tandem, si può ottenere un aumento della velocità di saldatura fino al 50%, quando viene utilizzato nella matrice trasversale si possono riempire scanalature più larghe. L'AC è preferito in quanto più archi DC della stessa polarità tendono a tirare insieme.
La matrice trasversale di elettrodi mostrata nella figura 8.29 non depositerà il metallo tanto profondamente quanto lo faranno gli elettrodi in tandem; tuttavia, il modello di penetrazione della saldatura può essere allargato per coprire completamente una serie di cordoni di saldatura stretti.
Un'altra disposizione è l'uso di elettrodi gemelli con connessioni in serie, Fig. 8, 30, in modo che un elettrodo sia il catodo e l'altro l'anodo; e gli elettrodi sono posizionati in configurazione a v attraverso l'asse di saldatura. Questa configurazione di elettrodi di saldatura comporta la minima profondità di penetrazione, ma consente di saldare lamiere e lamiere sottili ad alte velocità di saldatura. Poiché la penetrazione è superficiale, lo spessore del metallo da saldare è solitamente inferiore a 12 mm.
Variant # 2. Doppio elettrodo con alimentazione multipla:
I sistemi a doppio elettrodo SAW sono ampiamente utilizzati e vi è una scelta di entrambi i fili dc, one wire dc e one wire ac, o entrambi i fili ca
La posizione dell'elettrodo in tandem a due fili con singole fonti di energia e entrambi gli elettrodi positivi consente la penetrazione più profonda di tutti i sistemi e, quindi, la massima velocità di saldatura. Questo sistema è, tuttavia, soggetto a forti colpi d'arco, pertanto, il sistema di bugia spesso utilizzato è con elettrodo di testa positivo e il cavo di trascinamento e di trascinamento o entrambi i fili ac A dc / ac, mostrato in Fig. 8.31, ha il vantaggio di elettrodo profondo negativo. Tuttavia, la disposizione più utilizzata è profonda per la penetrazione del cavo principale dell'arco DC principale per fornire un'elevata velocità di saldatura; mentre l'arco ac che normalmente scorre a una corrente leggermente inferiore migliora il profilo e la finitura superficiale della saldatura.
Un sistema all AC è meno soggetto ad arco soffiato ed è, quindi, preferito per un pezzo di geometria complicata. Trova anche largo uso nella saldatura multi-pass.
Sebbene gli archi siano relativamente liberi dal colpo d'arco, sono comunque suscettibili alla deflessione dell'arco a seconda della differenza di fase tra gli archi. Per ovviare a questa difficoltà i sistemi ac / ac vengono spesso eseguiti da un trasformatore Scott a due o tre fasi, mostrato in Fig. 8.32, che fornisce una differenza di fase di 90 ° tra gli archi. Per controllare la differenza di fase tra i due archi viene anche utilizzata una connessione a triangolo chiuso di fonti di energia, mostrata in Fig. 8.33, con impedenza disponibile nel percorso di ritorno.
Variante # 3. Elettrodi tripli con più fonti di alimentazione :
La persistente richiesta di aumentare la produttività, in particolare nella costruzione navale, dove ci sono lunghe tirature, ha portato allo sviluppo di più sistemi SAW di alimentazione con fino a dieci fili. Tuttavia, ad eccezione delle applicazioni speciali, i tre fili rappresentano il limite pratico e tali sistemi sono ampiamente utilizzati nella costruzione navale, nella fabbricazione di recipienti a pressione e nelle fabbriche di tubi.
Il sistema a triplo filo viene utilizzato anche per realizzare giunture orizzontali ad alta velocità per tubi di grande diametro e per travi fabbricate. Possono essere utilizzate correnti molto elevate con velocità di traslazione e velocità di deposizione corrispondentemente alte. Due sistemi elettrici normalmente usati in tali applicazioni sono i dc / ac / ac, mostrati in Fig. 8.34 e ac / ac / ac, mostrati in Fig. 8.35, con spessore di penetrazione simile a quelli per il sistema a doppio elettrodo per i circuiti elettrici corrispondenti .
L'angolo da elettrodo a lavoro in entrambi i sistemi a doppio filo ea triplo filo viene controllato in modo da ottenere la forma desiderata del cordone di saldatura. L'elettrodo principale viene eseguito ad alta corrente e bassa tensione per ottenere una buona penetrazione, ottenibile al meglio mantenendo l'elettrodo a 90 °, o anche leggermente superiore a 90 °, sul cordone depositato sul pezzo.
L'elettrodo centrale è tenuto a poco meno di 90 ° mentre l'elettrodo di trascinamento, in entrambi i sistemi a doppio e triplo elettrodo, è tenuto a circa 70 ° a 75 ° per ottenere una superficie liscia del cordone di saldatura. Nella Fig. 8.36 sono illustrate tre fasi di riempimento di una giuntura di giunzione. Le impostazioni di corrente e voltaggio per sistemi a 3 fili possono, ad esempio, essere come l'elettrodo principale a 1000 A a 32 V, l'elettrodo finale a 500 A a 42 V, con l'elettrodo centrale a 700 A a 38 V.
Fig. 8.36 Tre stadi nel riempimento di una scanalatura di giunzione mediante processo SAW a triplo elettrodo
Oltre ai sistemi a fili multipli, anche i tassi di deposizione in SAW possono essere aumentati aggiungendo polvere di ferro al giunto sotto il flusso. Il ferro, quindi, si scioglie e diventa parte del cordone di saldatura; ciò aumenta notevolmente il tasso di esposizione senza alcun effetto negativo sulle proprietà della saldatura. La polvere di ferro può essere utilizzata con un sistema SAW a filo singolo o multiplo; l'entità dell'aumento dei tassi di deposizione è mostrata nella figura 8.37.
Un'altra variante del processo è quella in cui un filo di apporto separato o "freddo" viene alimentato nella zona dell'arco. Questo filo di riempimento a freddo può essere solido per il nucleo animato per aggiungere leghe speciali al metallo di saldatura. Un corretto controllo dell'aggiunta di questi elementi di lega può portare a un notevole miglioramento delle proprietà di saldatura. Il filo animato può anche essere usato come un normale filo per elettrodi per ottenere l'aggiunta agli elementi di lega speciali nel metallo di saldatura. Tuttavia, tali varianti del processo richiedono un'attenta e preventiva considerazione per le loro applicazioni appropriate.
Variante # 4. Fus Arc Welding:
La saldatura ad arco di Fus o saldatura con elettrodo coperto continuo è una variante del processo SAW che può essere considerato un ibrido tra i processi SMAW e SAW perché ha un arco aperto come in SMAW ma l'attrezzatura utilizzata è quella utilizzata per il processo automatico SAW. L'arco aperto di Fus Arc Welding consente all'operatore di vedere in ogni momento cosa sta succedendo nel bagno di saldatura.
Il filo di elettrodo utilizzato viene continuamente ricoperto da un flusso che è trattenuto nella rete avvolta a spirale costituita da fili sottili attorno ad un filo di nucleo solido come mostrato in Fig. 8.38. Per ottenere il contatto elettrico questi fili avvolti a spirale sono tenuti scoperti nelle loro periferie più esterne.
Il processo viene avviato facendo avanzare il filo rivestito di flusso per avanzare e entrare in contatto con il lavoro e viene quindi retratto per creare un arco stabile. L'arco può essere dotato di una schermatura di CO 2 aggiuntiva per migliorare notevolmente la qualità della saldatura a causa della maggiore libertà nella miscelazione del flusso e dei livelli superiori consentiti di corrente di saldatura.
Pertanto, il processo fus fus usa il sistema ad arco controllato per mantenere costante la lunghezza dell'arco. Ciò avviene rilevando la tensione d'arco che è quasi direttamente proporzionale ad essa; viene quindi utilizzato per controllare la velocità di avanzamento dell'elettrodo.
Questo processo viene utilizzato principalmente per la saldatura di giunzioni longitudinali ed è quindi particolarmente utile nella costruzione navale e nelle costruzioni strutturali che impiegano saldature di raccordo. Per queste applicazioni, il processo ha un particolare successo a causa delle sue caratteristiche di arco aperto e della tolleranza di condizioni meteorologiche avverse e di superficie della piastra.
