suojatut metallikaarihitsauslaitteet koostuvat tyypillisesti vakiovirtahitsaustehosta ja elektrodista, jossa on elektroditeline, a maadoituspuristin ja hitsauskaapelit (tunnetaan myös nimellä hitsausjohdot) yhdistävät nämä kaksi.
tehonsyöttö
SMAW: ssa käytettävän virtalähteen virrantuotto on vakio, mikä varmistaa, että virta (ja siten lämpö) pysyy suhteellisen vakiona, vaikka kaaren Etäisyys ja jännite muuttuisivat. Tämä on tärkeää, koska useimmat SMAW: n sovellukset ovat manuaalisia, mikä edellyttää, että käyttäjä pitää soihtua. Sopivan tasaisen kaaren etäisyyden säilyttäminen on vaikeaa, jos sen sijaan käytetään vakiojännitteistä voimanlähdettä, koska se voi aiheuttaa dramaattisia lämmönvaihteluja ja vaikeuttaa hitsausta. Koska virtaa ei kuitenkaan pidetä täysin vakiona, monimutkaisia hitsauksia suorittavat taitavat hitsaajat voivat vaihdella kaaren pituutta aiheuttaakseen pieniä vaihteluita virrassa.
SMAW-järjestelmän ensisijainen napaisuus riippuu ensisijaisesti käytettävästä elektrodista ja hitsin halutuista ominaisuuksista. Tasavirta negatiivisesti varatulla elektrodilla (DCEN) aiheuttaa lämmön kertymistä elektrodiin, mikä lisää elektrodin sulamisnopeutta ja vähentää hitsin syvyyttä. Napaisuuden kääntäminen siten, että elektrodi on positiivisesti varautunut (DCEP) ja työkappale on negatiivisesti varautunut, lisää hitsin läpäisyä. Vaihtovirralla napaisuus muuttuu yli 100 kertaa sekunnissa, mikä luo tasaisen lämmönjakautumisen ja tarjoaa tasapainon elektrodin sulamisnopeuden ja tunkeutumisen välillä.
tyypillisesti SMAW: ssa käytettävä laite koostuu porrastetusta muuntajasta ja tasavirtamalleissa tasasuuntaajasta, joka muuntaa vaihtovirran tasavirraksi. Koska hitsauskoneeseen normaalisti syötettävä teho on korkeajännitteistä vaihtovirtaa, hitsausmuuntajaa käytetään jännitteen pienentämiseen ja virran lisäämiseen. Tämän seurauksena esimerkiksi 220 V: n sijasta 50 A: ssa muuntajan syöttämä teho on noin 17-45 V: n virralla jopa 600 A. tämän vaikutuksen tuottamiseen voidaan käyttää useita erityyppisiä muuntajia, mukaan lukien useita kela-ja invertterikoneita, joista jokainen käyttää eri menetelmää hitsausvirran manipuloimiseksi. Monikelatyyppi säätää virtaa joko vaihtelemalla kierrosmäärää kelassa (hanatyyppisissä muuntajissa) tai vaihtelemalla ensiö-ja toisiokelojen etäisyyttä (liikuteltavissa keloissa tai siirrettävissä ydinmuuntajissa). Vaihtosuuntaajat, jotka ovat pienempiä ja siten kannettavia, käyttävät elektronisia komponentteja nykyisten ominaisuuksien muuttamiseen.
sähkögeneraattoreita ja vaihtovirtageneraattoreita käytetään usein kannettavina hitsausteholähteinä, mutta alhaisemman hyötysuhteen ja suurempien kustannusten vuoksi niitä käytetään teollisuudessa harvemmin. Huolto on myös yleensä vaikeampaa, koska polttomoottorin käyttö voimanlähteenä on monimutkaista. Yhdessä mielessä ne ovat kuitenkin yksinkertaisempia: erillisen tasasuuntaajan käyttö on tarpeetonta, koska ne voivat tarjota joko vaihtovirtaa tai tasavirtaa. Moottorikäyttöiset yksiköt ovat kuitenkin käytännöllisimpiä kenttätyössä, jossa hitsaus on usein tehtävä ovien ulkopuolella ja paikoissa, joissa muuntajatyyppisiä hitsaajia ei voida käyttää, koska muuntamiseen ei ole käytettävissä voimanlähdettä.
joissakin yksiköissä vaihtovirtageneraattori on olennaisilta osiltaan sama kuin verkkovirtaa syöttävissä kannettavissa generaattoriyhdistelmissä, jota on muutettu tuottamaan suurempi virta pienemmällä jännitteellä mutta kuitenkin 50 tai 60 Hz: n taajuusalueella. Laadukkaammissa yksiköissä käytetään vaihtovirtageneraattoria, jossa on enemmän napoja ja joka toimittaa virtaa korkeammalla taajuudella, kuten 400 hertsin taajuudella. Koska suurtaajuinen aaltomuoto viettää vähemmän aikaa lähellä nollaa, on paljon helpompi iskeä ja ylläpitää vakaata kaarta kuin halvemmilla verkkotaajuuksilla tai verkkovirralla toimivilla yksiköillä.
ElectrodeEdit
SMAW: n elektrodin valinta riippuu useista tekijöistä, kuten hitsausmateriaalista, hitsausasennosta ja halutusta hitsauksesta kiinteistöjä. Elektrodi on päällystetty metalliseoksella nimeltä flux, joka luovuttaa kaasuja, kun se hajoaa hitsin saastumisen estämiseksi, esittelee deoksidaattorit hitsin puhdistamiseksi, aiheuttaa hitsiä suojaavan kuonan muodostumisen, parantaa kaaren vakautta ja tarjoaa seosaineita hitsin laadun parantamiseksi. Elektrodit voidaan jakaa kolmeen ryhmään-niitä, jotka on suunniteltu sulamaan nopeasti, kutsutaan ”nopeasti täyttyviksi” elektrodeiksi, niitä, jotka on suunniteltu jähmettymään nopeasti, kutsutaan ”nopeasti jäätyviksi” elektrodeiksi ja välielektrodeja kutsutaan nimellä ”fill-freeze” tai ”nopeasti seuraavat” elektrodit. Nopeasti täytettävät elektrodit on suunniteltu sulamaan nopeasti, jotta hitsausnopeus voidaan maksimoida, kun taas nopeasti jäätyvät elektrodit toimittavat lisäainetta, joka jähmettyy nopeasti, jolloin hitsaus eri asennoissa on mahdollista estämällä hitsausaltaan siirtyminen merkittävästi ennen jähmettymistä.
elektrodiytimen koostumus on yleensä samanlainen ja joskus identtinen perusaineen kanssa. Mutta vaikka useita toteuttamiskelpoisia vaihtoehtoja on olemassa, pieni ero metalliseoksen koostumuksessa voi vaikuttaa voimakkaasti tuloksena olevan hitsin ominaisuuksiin. Tämä pätee erityisesti seosteräksiin, kuten HSLA-teräksiin. Samoin elektrodit koostumusten samanlainen kuin perusmateriaalien käytetään usein hitsaus ei-rautamateriaalien kuten alumiinin ja kuparin. Joskus on kuitenkin toivottavaa käyttää elektrodeja, joiden ydinmateriaalit poikkeavat merkittävästi perusmateriaalista. Esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä valmistettuja elektrodeja käytetään joskus hitsaamaan kahta hiiliteräksen kappaletta, ja niitä käytetään usein hitsaamaan ruostumattomasta teräksestä valmistettuja työkappaleita hiiliteräksisillä työkappaleilla.
Elektrodipinnoitteet voivat koostua useista eri yhdisteistä, kuten rutiilista, kalsiumfluoridista, selluloosasta ja rautajauheesta. Rutiili elektrodit, päällystetty 25% -45% TiO2, on ominaista helppokäyttöisyys ja hyvä ulkonäkö tuloksena hitsin. Ne kuitenkin luovat hitsejä, joissa on korkea vetypitoisuus, mikä edistää haurastumista ja halkeilua. Kalsiumfluoridia (CaF2) sisältävät elektrodit, joita joskus kutsutaan emäksisiksi tai matalavetyelektrodeiksi, ovat hygroskooppisia ja niitä on varastoitava kuivissa olosuhteissa. Ne tuottavat vahvoja hitsauksia, joissa on karkea ja kupera liitospinta. Selluloosalla päällystetyt elektrodit, erityisesti yhdistettynä rutiiliin, tarjoavat syvän hitsin tunkeutumisen, mutta niiden korkean kosteuspitoisuuden vuoksi on käytettävä erityisiä menettelyjä liiallisen murtumisriskin estämiseksi. Lopuksi rautajauhe on yleinen pinnoitteen lisäaine, joka lisää nopeutta, jolla elektrodi täyttää hitsausliitoksen, jopa kaksi kertaa nopeammin.
eri elektrodien tunnistamiseksi American Welding Society perusti järjestelmän, joka määrittää elektrodit neli – tai viisinumeroisella numerolla. Peitetyt elektrodit, jotka on valmistettu miedosta tai matalaseosteisesta teräksestä, kantavat etuliitettä E, jota seuraa niiden numero. Luvun kaksi tai kolme ensimmäistä numeroa määrittävät hitsausmetallin vetolujuuden tuhansina paunoina neliötuumaa kohti (ksi). Toiseksi viimeinen numero tunnistaa yleensä elektrodin kanssa sallitut hitsausasennot käyttäen tyypillisesti arvoja 1 (yleensä pikajäädytyselektrodit, mikä tarkoittaa kaikkia asentohitsauksia) ja 2 (tavallisesti nopeasti täytettävät elektrodit, mikä tarkoittaa vain vaakasuoraa hitsausta). Hitsausvirta ja elektrodipäällysteen tyyppi määritetään kahdella viimeisellä numerolla yhdessä. Tarvittaessa käytetään loppuliittettä, jolla tarkoitetaan elektrodin antamaa seosainetta.
yleisiä elektrodeja ovat e6010-pikapakastuselektrodi, jonka vähimmäisvetolujuus on 60 ksi (410 MPa), jota käytetään DCEP: llä ja joka tarjoaa syvän hitsin tunkeutumisen voimakkaalla kaarella, joka pystyy palamaan kevyen ruosteen tai oksidien läpi työkappaleessa. E6011 on samankaltainen paitsi flux-pinnoitteensa ansiosta sitä voidaan käyttää vaihtovirralla DCEP: n lisäksi. E7024 on nopeasti täyttyvä elektrodi, jota käytetään pääasiassa tasaisten tai vaakasuorien fileehitsausten valmistukseen AC: n, DCEN: n tai DCEP: n avulla. Esimerkkejä fill-freeze-elektrodeista ovat e6012, E6013 ja E7014, jotka kaikki tarjoavat kompromissin nopeiden hitsausnopeuksien ja all-position-hitsauksen välillä.
Prosessivariaatioita
vaikka SMAW on lähes yksinomaan manuaalinen kaarihitsausprosessi, on olemassa yksi merkittävä prosessivariaatio, joka tunnetaan nimellä painovoimahitsaus tai painovoimahitsaus. Se toimii automatisoituna versiona perinteisestä suojatusta metallikaarihitsausprosessista, jossa käytetään elektroditelinettä, joka on kiinnitetty kaltevaan tankoon hitsin pituudelta. Kun se on aloitettu, prosessi jatkuu, kunnes elektrodi on käytetty, jolloin käyttäjä voi hallita useita painovoimahitsausjärjestelmiä. Käytetyt elektrodit (usein E6027 tai e7024) on päällystetty voimakkaasti vuon, ja ovat tyypillisesti 71 cm (28 in) pitkä ja noin 6,35 mm (0,25 in) paksu. Kuten manuaalisessa SMAW: ssa, käytetään vakiovirtahitsausteholähdettä, jossa on joko negatiivinen napaisuus tasavirta tai vaihtovirta. Puoliautomaattisten hitsausprosessien kuten flux-cored-kaarihitsauksen käytön yleistymisen vuoksi painovoimahitsauksen suosio on laskenut, koska sen taloudellinen etu tällaisiin menetelmiin nähden on usein minimaalinen. Muita SMAW-liittyviä menetelmiä, joita käytetään vielä harvemmin, ovat sähikäinen hitsaus, automaattinen menetelmä pusku-ja fileehitsausten valmistamiseksi, ja massiivinen elektrodihitsaus, suurten komponenttien tai rakenteiden hitsausprosessi, joka voi tallettaa jopa 27 kg (60 lb) hitsausmetallia tunnissa.