Geschirmte metall arc schweißen ausrüstung in der regel besteht aus eine konstante strom schweißen netzteil und eine elektrode, mit eine elektrode halter, eine boden clamp, und schweißen kabel (auch bekannt als schweißen führt) anschluss der zwei.
Stromversorgungbearbeiten
Das in SMAW verwendete Netzteil hat einen konstanten Stromausgang, wodurch sichergestellt wird, dass der Strom (und damit die Wärme) relativ konstant bleibt, selbst wenn sich der Lichtbogenabstand und die Spannung ändern. Dieses ist wichtig, weil die meisten Anwendungen von SMAW manuell sind und erfordern, dass ein Betreiber die Fackel hält. Die Aufrechterhaltung eines geeignet gleichmäßigen Lichtbogenabstands ist schwierig, wenn stattdessen eine Konstantspannungsquelle verwendet wird, da dies zu dramatischen Wärmeschwankungen führen und das Schweißen erschweren kann. Da der Strom jedoch nicht absolut konstant gehalten wird, können erfahrene Schweißer, die komplizierte Schweißnähte durchführen, die Lichtbogenlänge variieren, um geringfügige Stromschwankungen zu verursachen.
Die bevorzugte Polarität des SMAW-Systems hängt von der in erster Linie von der verwendeten Elektrode und den gewünschten Eigenschaften der Schweißnaht ab. Gleichstrom mit einer negativ geladenen Elektrode (DCEN) bewirkt, dass sich Wärme auf der Elektrode aufbaut, wodurch die Schmelzrate der Elektrode erhöht und die Tiefe der Schweißnaht verringert wird. Die Umkehrung der Polarität, so dass die Elektrode positiv geladen ist (DCEP) und das Werkstück negativ geladen ist, erhöht die Schweißpenetration. Bei Wechselstrom ändert sich die Polarität über 100 Mal pro Sekunde, wodurch eine gleichmäßige Wärmeverteilung entsteht und ein Gleichgewicht zwischen Elektrodenschmelzrate und Penetration hergestellt wird.
Typischerweise besteht die für SMAW verwendete Ausrüstung aus einem Abwärtstransformator und für Gleichstrommodelle aus einem Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Da die normalerweise an das Schweißgerät gelieferte Leistung Hochspannungswechselstrom ist, wird der Schweißtransformator verwendet, um die Spannung zu reduzieren und den Strom zu erhöhen. Infolgedessen beträgt die vom Transformator gelieferte Leistung anstelle von beispielsweise 220 V bei 50 A etwa 17-45 V bei Strömen bis zu 600 A. Zur Erzeugung dieses Effekts können eine Reihe verschiedener Arten von Transformatoren verwendet werden, einschließlich mehrerer Spulen- und Invertermaschinen, wobei jede eine andere Methode zur Manipulation des Schweißstroms verwendet. Der Mehrfachspulentyp passt den Strom an, indem entweder die Anzahl der Windungen in der Spule variiert wird (bei Transformatoren vom Abgrifftyp) oder indem der Abstand zwischen den Primär- und Sekundärspulen variiert wird (bei beweglichen Spulen oder beweglichen Kerntransformatoren). Wechselrichter, die kleiner und damit tragbarer sind, verwenden elektronische Komponenten, um die Stromeigenschaften zu ändern.
Elektrische Generatoren und Lichtmaschinen werden häufig als tragbare Schweißstromversorgungen verwendet, aber wegen des geringeren Wirkungsgrads und der höheren Kosten werden sie in der Industrie seltener eingesetzt. Wartung neigt auch dazu, schwieriger zu sein, wegen der Komplexität der Verwendung eines Verbrennungsmotors als Energiequelle. In gewissem Sinne sind sie jedoch einfacher: Die Verwendung eines separaten Gleichrichters ist nicht erforderlich, da sie entweder Wechselstrom oder Gleichstrom liefern können. Die motorgetriebenen Einheiten sind jedoch am praktischsten bei Feldarbeiten, bei denen das Schweißen häufig im Freien durchgeführt werden muss, und an Orten, an denen Schweißgeräte vom Transformatorentyp nicht verwendbar sind, da keine Stromquelle zum Transformieren verfügbar ist.
In einigen Einheiten ist die Lichtmaschine im Wesentlichen die gleiche wie die in tragbaren Stromaggregaten verwendet, um Netzstrom zu liefern, modifiziert, um einen höheren Strom bei einer niedrigeren Spannung zu erzeugen, aber immer noch bei der 50 oder 60 Hz Netzfrequenz. In höherwertigen Einheiten wird eine Lichtmaschine mit mehr Polen verwendet, die Strom mit einer höheren Frequenz wie 400 Hz liefert. Die geringere Zeit, die die Hochfrequenzwellenform nahe Null verbringt, macht es viel einfacher, einen stabilen Lichtbogen zu treffen und aufrechtzuerhalten als mit den billigeren Netzfrequenzsätzen oder netzfrequenznetzbetriebenen Einheiten.
ElectrodeEdit
Die Wahl der Elektrode für SMAW hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich des Schweißmaterials, der Schweißposition und der gewünschten Schweißeigenschaften. Die Elektrode wird in einer Metallmischung beschichtet, die Flussmittel genannt wird, das Gase abgibt, während es sich zersetzt, um Schweißungsverschmutzung zu verhindern, Desoxidationsmittel einführt, um die Schweißung zu reinigen, Schweißungsschutzschlacke veranlaßt, sich zu bilden, verbessert die Bogenstabilität und stellt Legierungselemente zur Verfügung, um die Schweißungsqualität zu verbessern. Elektroden können in drei Gruppen unterteilt werden – diejenigen, die schnell schmelzen sollen, werden als „Fast-Fill“ -Elektroden bezeichnet, diejenigen, die schnell erstarren sollen, werden als „Fast-Freeze“ -Elektroden bezeichnet, und Zwischenelektroden werden als „Fill-Freeze“ – oder „Fast-Follow“ -Elektroden bezeichnet. Fast-Fill-Elektroden sind so ausgelegt, dass sie schnell schmelzen, so dass die Schweißgeschwindigkeit maximiert werden kann, während Fast-Freeze-Elektroden Füllmetall liefern, das sich schnell verfestigt und das Schweißen in einer Vielzahl von Positionen ermöglicht, indem verhindert wird, dass sich das Schweißbad vor dem Verfestigen signifikant verschiebt.
Die Zusammensetzung des Elektrodenkerns ist im Allgemeinen ähnlich und manchmal identisch mit der des Basismaterials. Aber obwohl es eine Reihe von möglichen Optionen gibt, kann ein geringfügiger Unterschied in der Legierungszusammensetzung die Eigenschaften der resultierenden Schweißnaht stark beeinflussen. Dies gilt insbesondere für legierte Stähle wie HSLA-Stähle. Ebenso werden Elektroden mit ähnlichen Zusammensetzungen wie die Grundmaterialien häufig zum Schweißen von Nichteisenmaterialien wie Aluminium und Kupfer verwendet. Manchmal ist es jedoch wünschenswert, Elektroden mit Kernmaterialien zu verwenden, die sich signifikant vom Basismaterial unterscheiden. Zum Beispiel werden Edelstahlelektroden manchmal verwendet, um zwei Stücke Kohlenstoffstahl zu schweißen, und werden häufig verwendet, um Edelstahlwerkstücke mit Kohlenstoffstahlwerkstücken zu schweißen.
Elektrodenbeschichtungen können aus einer Reihe verschiedener Verbindungen bestehen, darunter Rutil, Calciumfluorid, Cellulose und Eisenpulver. Rutilelektroden, beschichtet mit 25% -45% TiO2, zeichnen sich durch Benutzerfreundlichkeit und gutes Aussehen der resultierenden Schweißnaht aus. Sie erzeugen jedoch Schweißnähte mit hohem Wasserstoffgehalt, die Versprödung und Rissbildung fördern. Elektroden, die Calciumfluorid (CaF2) enthalten, manchmal auch als basische oder wasserstoffarme Elektroden bezeichnet, sind hygroskopisch und müssen trocken gelagert werden. Sie erzeugen starke Schweißnähte, jedoch mit einer groben und konvex geformten Fügefläche. Mit Cellulose beschichtete Elektroden, insbesondere in Kombination mit Rutil, sorgen für ein tiefes Eindringen der Schweißnaht, aber aufgrund ihres hohen Feuchtigkeitsgehalts müssen spezielle Verfahren angewendet werden, um ein übermäßiges Rissrisiko zu vermeiden. Schließlich ist Eisenpulver ein übliches Beschichtungsadditiv, das die Geschwindigkeit erhöht, mit der die Elektrode die Schweißverbindung füllt, bis zu doppelt so schnell.
Um verschiedene Elektroden zu identifizieren, hat die American Welding Society ein System eingerichtet, das Elektroden mit einer vier- oder fünfstelligen Nummer zuweist. Abgedeckte Elektroden aus mildem oder niedriglegiertem Stahl tragen das Präfix E, gefolgt von ihrer Nummer. Die ersten zwei oder drei Ziffern der Zahl geben die Zugfestigkeit des Schweißgutes in tausend Pfund pro Quadratzoll (ksi) an. Die vorletzte Ziffer kennzeichnet im Allgemeinen die mit der Elektrode zulässigen Schweißpositionen, typischerweise unter Verwendung der Werte 1 (normalerweise Fast-Freeze-Elektroden, was das Schweißen aller Positionen impliziert) und 2 (normalerweise Fast-Fill-Elektroden, was nur horizontales Schweißen impliziert). Der Schweißstrom und die Art der Elektrodenabdeckung werden durch die letzten beiden Ziffern zusammen angegeben. Gegebenenfalls wird ein Suffix verwendet, um das Legierungselement zu bezeichnen, das von der Elektrode beigetragen wird.Zu den gängigen Elektroden gehört die E6010, eine schnell einfrierende Allpositionselektrode mit einer Mindestzugfestigkeit von 60 ksi (410 MPa), die mit DCEP betrieben wird und eine tiefe Schweißpenetration mit einem kraftvollen Lichtbogen ermöglicht, der leichten Rost oder Oxide auf dem Werkstück durchbrennen kann. E6011 ist ähnlich, außer dass seine Flussmittelbeschichtung die Verwendung mit Wechselstrom zusätzlich zu DCEP ermöglicht. E7024 ist eine Schnellfüllelektrode, die hauptsächlich zur Herstellung von flachen oder horizontalen Kehlnähten mit AC, DCEN oder DCEP verwendet wird. Beispiele für Fill-Freeze-Elektroden sind die E6012, E6013 und E7014, die alle einen Kompromiss zwischen schnellen Schweißgeschwindigkeiten und Allpositionsschweißen bieten.
Prozessvariationenbearbeiten
Obwohl SMAW fast ausschließlich ein manuelles Lichtbogenschweißverfahren ist, gibt es eine bemerkenswerte Prozessvariation, die als Schwerkraftschweißen oder Schwerkraftlichtbogenschweißen bekannt ist. Es dient als eine automatisierte Version des traditionellen geschirmten Metall-Lichtbogenschweißprozesses und verwendet einen Elektrodenhalter, der entlang der Länge der Schweißnaht an einer geneigten Stange befestigt ist. Nach dem Start wird der Prozess fortgesetzt, bis die Elektrode verbraucht ist, sodass der Bediener mehrere Schwerkraftschweißsysteme verwalten kann. Die verwendeten Elektroden (häufig E6027 oder E7024) sind stark mit Flussmittel beschichtet und typischerweise 71 cm (28 Zoll) lang und etwa 6,35 mm (0,25 Zoll) dick. Wie beim manuellen SMAW wird eine Konstantstrom-Schweißstromversorgung mit Gleichstrom oder Wechselstrom mit negativer Polarität verwendet. Aufgrund eines Anstiegs der Verwendung halbautomatischer Schweißverfahren wie dem Fülllichtbogenschweißen ist die Beliebtheit des Schwerkraftschweißens gesunken, da sein wirtschaftlicher Vorteil gegenüber solchen Verfahren häufig minimal ist. Andere SMAW-bezogene Methoden, die noch seltener verwendet werden, umfassen das Kracherschweißen, ein automatisches Verfahren zur Herstellung von Stumpf- und Kehlnähten, und das massive Elektrodenschweißen, ein Verfahren zum Schweißen großer Komponenten oder Strukturen, die bis zu 27 kg (60 lb) Schweißgut pro Stunde.