Ark kaynağı, metal temel malzemeleri ve bağlantı bağlantısı için kaynak sarf malzemelerini eritmek amacıyla ısı kaynağı olarak elektrik arkını kullanan-geniş kategoride bir kaynak teknolojisidir.Tozaltı ark kaynağı (SAW)ark kaynağı sisteminin önemli bir dalıdır. Tozaltı kaynağının ark kaynağına ait olması nedeniyle birçok kişi bu iki kavramı karıştırmaktadır ancak çalışma prensibi, çalışma modu, üretim verimliliği, kaynak kalitesi, uygulanabilir senaryolar, maliyet ve teknik gereksinimler açısından büyük boşluklar göstermektedir. Aralarındaki farkları anlamak, imalat işletmelerinin çelik borular, basınçlı kaplar, yapısal çelik, ağır makineler ve diğer iş parçaları için uygun kaynak işlemlerini seçmesine yardımcı olur.
Temel Konsept ve Çalışma Prensibi
Ark kaynağı, elektrik-ark termal enerjisine dayanan tüm kaynak yöntemlerini ifade eder. Elektrik akımı elektrot ile iş parçası arasındaki boşluktan geçtiğinde, sürekli yüksek-sıcaklıkta elektrik arkı oluşturulur. Ark sıcaklığı 6000 dereceye -8000 dereceye ulaşabilir ve hem iş parçası ana metalini hem de elektrodu eritebilir. Erimiş metal soğuyup katılaştıktan sonra sağlam bir kaynaklı bağlantı oluşur. Yaygın geleneksel ark kaynağı, manuel metal ark kaynağını (SMAW), gaz metal ark kaynağını (GMAW), gaz tungsten ark kaynağını (GTAW) ve tozaltı ark kaynağını içerir. Genel konuşmalarda, insanlar "ark kaynağı"ndan bahsettiğinde çoğunlukla, kaynak arkının doğrudan havaya maruz kaldığı manuel ark kaynağı gibi açık ark kaynak süreçlerini kastederler.
Tozaltı ark kaynağı, otomatik veya yarı-otomatik bir ark kaynağı işlemidir. Temel özelliği, tüm elektrik-ark yanma bölgesinin kalın bir granüler akı tabakasının altına gömülmesidir. Kaynak yapmadan önce, kuru granüler toz kaynak dikişi pozisyonuna eşit şekilde yayılır. Çalışma sırasında sürekli beslenen katı kaynak teli fluks tabakasına nüfuz eder. Elektrik arkı akı kapağının altında ateşlenir. Ark ısısı, sıvı cüruf oluşturmak üzere akının bir kısmını eritir. Cüruf, erimiş kaynak havuzunu tamamen kaplayarak havayı (oksijen, nitrojen ve hidrojen) kaynak alanından izole eder. Akının bir kısmı erir ve erimiş metal ile metalurjik reaksiyona katılarak kaynağın kimyasal bileşimini ayarlar. Soğuduktan sonra kaynak yüzeyinde katı cüruf kabuğu oluşur ve kolaylıkla soyulabilir. Ark ışığı, sıçrama ve duman akı altında yalıtılır, böylece operatörler ark yanmasını doğrudan gözlemleyemez.
Temel prensip farkı: Sıradan açık-ark kaynağı, anti-koruma için gaz kalkanına veya elektrot kaplamasına dayanarak arkı atmosfere maruz bırakır. Tozaltı ark kaynağı, kaynak havuzunu korumak için cüruf-koruma modunu benimseyerek arkı tamamen akının içinde gizler.
Kaynak Ekipmanları ve Sarf Malzemeleri
Genel açık ark kaynağı (tipik örnek olarak manuel metal ark kaynağını alın) basit-yapı ekipmanı kullanır. Ana cihaz kaynak güç kaynağıdır. Operatörler kaynak elektrotu tutucularını tutar. Kaplamalı kaynak elektrotları ana sarf malzemeleridir. Her elektrotun uzunluğu sınırlıdır. Tüketildikten sonra çalışanların elektrotları manuel olarak değiştirmesi gerekir. Setin tamamı az yer kaplar, az miktarda yardımcı ekipman gerektirir ve sahada inşaat için uygundur. Yarı-açık-ark kaynağı için tel besleyici ve koruyucu gaz tüpü eklenecektir.
Tozaltı ark kaynağı nispeten karmaşık özel destek ekipmanı gerektirir. Komple SAW sistemi, kaynak güç kaynağı, otomatik tel besleme mekanizması, kaynak traktörü veya portal hareket mekanizması, toz hunisi, toz geri dönüşüm cihazı ve kaynak teli makarasını içerir. Kaynak teli, kısa manuel elektrotlar yerine uzun sarmal katı teldir. Granül kaynak akısı temel yardımcı malzemedir. Akının kaynaktan önce döşenmesi gerekir ve kalan akı tekrar tekrar kullanılmak üzere kaynaktan sonra geri dönüştürülmeli ve elenmelidir. Ekipmanların tamamı daha geniş yer kaplar ve çoğu otomatik yürüyüş sistemiyle çalışır. Elde elle çalıştırılmaya uygun değildir.
Sarf malzemesi farkı: Geleneksel ark kaynağında esas olarak kaplanmış elektrotlar veya gaz-koruyucu katı teller kullanılır. Tozaltı ark kaynağı, katı kaynak teli ve eşleşen granüler akı ile eşleşir. Akı, fiziksel izolasyon koruması ve metalurjik ayarlama gibi ikili rol oynar.
Çalışma Modu ve İşçilik Gereksinimi
Geleneksel açık-ark kaynağı (manuel ark kaynağı) çoğunlukla manuel işlemdir. Kaynakçılar elektrot tutucuları tutar, kaynak hızını, ark uzunluğunu ve kaynak açısını elleriyle kontrol eder. Kaynak kalitesi büyük ölçüde kaynakçının kişisel beceri düzeyine bağlıdır. Operatörler kaynak sırasında ark durumunu ve erimiş havuz durumunu her zaman izlemelidir. Yarı-otomatik ark kaynağı, çalışanların kaynak tabancasını manuel olarak hareket ettirmesini gerektirir. Çalışma yoğunluğu yüksektir.
Tozaltı ark kaynağıçoğunlukla otomatik veya yarı{0}}otomatiktir. Parametre ayarı yapıldıktan sonra kaynak teli beslemesi, fluks yayma ve ilerleme hareketi makinede tamamlanır. Operatörlerin yalnızca mevcut-voltaj parametrelerini ayarlaması, kaynak dikişi konumunu hizalaması, ekipmanın çalışma durumunu izlemesi ve akıyı geri dönüştürmesi gerekir. Kaynak tabancasını elle tutmaya gerek yoktur. Kaynakçıların ark ışığını gözlemlemelerine gerek yoktur. Sıradan operatörler bile basit bir eğitimden sonra ekipmanı çalıştırabilir, ancak parametre hata ayıklaması hala profesyonel deneyim gerektirir. SAW, yüksek-seviye vasıflı kaynakçılara olan bağımlılığı büyük ölçüde azaltır.
Ancak SAW'ın iş parçası erişilebilirliği konusunda sınırlamaları vardır. Uzun düz dikişlere veya dairesel çevresel dikişlere iyi uyum sağlar. Karmaşık düzensiz kısa dikişler manuel açık-ark kaynağı için daha uygundur.
Kaynak Verimliliği
Sıradan manuel ark kaynağının verimliliği düşüktür. Her elektrot kısadır. Elektrotların sık sık değiştirilmesi, çok sayıda ark-durdurma kesintisine neden olur. Kaynak akımı sınırlıdır ve birikme oranı düşüktür. Küçük-toplu, kısa-dikiş ve saha onarım çalışmalarına uygundur.
Tozaltı ark kaynağı, binlerce ampere kadar çok yüksek kaynak akımını benimseyebilir. Tel besleme hızı hızlıdır. Sık sık elektrot-değiştirme kesintisi yaşanmaz. Sürekli uzun-süreli kaynak gerçekleştirilebilir. Metal biriktirme verimliliği manuel ark kaynağından çok daha yüksektir. Uzun düz dikiş için kaynak hızı, manuel kaynağa göre birkaç kat daha hızlıdır. Spiral çelik boru, ERW boru yardımcı kaynağı, basınçlı kap silindiri uzunlamasına dikişi ve çevresel dikiş için SAW, seri üretimde üretim döngüsünü büyük ölçüde kısaltabilir.
Kaynak Kalitesi, Kusur ve Görünüm
Havaya maruz kalan açık-ark kaynağı için: elektrot kaplama veya gaz koruması olsa bile, oksijen ve nitrojenin erimiş havuza girmesini tamamen önlemek zordur. Kaynak makinesinin hatalı çalışması halinde gözenekler, cüruf kalıntıları, eksik erime meydana gelebilir. Kaynak görünümü, kaynakçının tekniğine göre büyük ölçüde değişiklik gösterir. Kaynak yüzeyi genellikle kaynak sonrası taşlama ve temizlemeye ihtiyaç duyar.
Tozaltı ark kaynağında, akı-cüruf tabakası erimiş havuzu sıkıca kaplar. Hava etkili bir şekilde izole edilir. Kaynak metali düşük oksijen-nitrojen içeriğine ve istikrarlı metalurjik performansa sahiptir. Kaynak, iyi mekanik özellikler, yüksek çekme mukavemeti ve darbe dayanıklılığı elde eder. Kaynak dikişi yüzeyi pürüzsüz ve eşittir. Sıçrama neredeyse hiç yok-. Kaynak sonrası-cüruf kabuğu kolaylıkla soyulabilir. Daha az taşlama işi gereklidir.
Ancak SAW'ın da kendi kusur riskleri vardır. Uygun olmayan akım-voltaj eşleşmesi, yanlış akı türü veya temiz olmayan iş parçası kanalı, cüruf birikmesine, eksik nüfuza ve alttan kesmeye neden olabilir. Operatörler erimiş havuzu doğrudan göremediğinden, anormal koşullar oluştuğunda gerçek-zamanlı düzeltme yapılamaz. Kaynak öncesi-parametre onayı ve dikiş hizalaması çok önemlidir.
Çalışma Ortamı, Güvenlik ve Kirlilik
Açık-ark kaynağı, güçlü ultraviyole ark ışığı, parlak görünür ışık, bol miktarda sıçrama, duman ve toz üretir. Ark yanığını ve sıçrayan haşlanmayı önlemek için operatörler kaynak kaskı, koruyucu kıyafet ve eldiven takmalıdır. Zararlı kaynak dumanının havalandırma işlemine ihtiyacı vardır.
Tozaltı ark kaynağında ark ışığı tamamen akı tarafından kaplanır. Neredeyse hiç güçlü ark radyasyonu dökülmez. Sıçrama minimum düzeydedir. Duman ve toz oluşumu büyük oranda azalır. Çalışma koşulları çok daha iyi. Ancak yüksek-sıcaklıkta erimiş cüruf mevcuttur. Sıcak cüruf kabuğunun haşlanmasını önlemek için operatörlerin hâlâ koruyucu eldivenlere ihtiyacı vardır. Flux'ın yayılması ve geri dönüşümü sırasında flux tozu ortaya çıkabilir, dolayısıyla yerel havalandırma hala gereklidir.
SAW dış mekan rüzgarlı ortamlarda kullanılamaz. Rüzgar, açığa çıkan akıyı uçurarak koruyucu tabakayı yok edecektir. Açık-ark manuel kaynak, ilgili koruyucu önlemlerle sahadaki rüzgarlı çalışma koşullarına uyum sağlayabilir.
Uygulanabilir İş Parçası Kalınlığı, Malzeme ve Senaryolar
Geleneksel açık-ark kaynağının geniş kalınlık uyarlanabilirliği vardır. Kalın levhaların yanı sıra ince levhaları da kaynaklayabilir. Küçük ısı girdisi gereksinimi olan ince-levha iş parçaları için, manuel ark kaynağı ve gaz-koruyucu ark kaynağı iyi performans gösterir. Karbon çeliği, alaşımlı çelik, paslanmaz çelik, dökme demir ve kısmi-demir dışı metaller için geçerlidir. Kısa dikişler, düzensiz dikişler,-sahada kurulum, ekipman bakımı, onarım kaynağı ve küçük-toplu üretim için uygundur.
Tozaltı ark kaynağı büyük ısı girdisine sahiptir. Esas olarak orta-kalın ve kalın çelik levhalara, genellikle 6 mm'nin üzerindeki levha kalınlığına uygulanır. Karbon çeliği, düşük-alaşımlı yüksek-mukavemetli çelik için yaygın olarak kullanılır. Spiral kaynaklı borunun uzunlamasına ve çevresel dikişi, basınçlı kap, kazan silindiri, ağır H-kiriş, deniz çeliği yapısı, büyük depolama tankı için ana işlemdir. Fabrika iç mekan seri üretiminde uzun düz dikişler ve dairesel çevresel dikişler için uygundur. SAW, ultra-ince plaka, karmaşık düzensiz kavisli dikişler ve dış mekanda saha onarımı için ideal değildir.
Maliyet ve Ekonomik Performans
Manuel açık-ark kaynağının ekipman yatırımı düşüktür. Kaynak makinesinin ilk satın alma maliyeti ucuzdur. Ancak manuel çalıştırma çok fazla çalışma saati gerektirir. Seri-üretim uzun dikişler için kapsamlı işçilik maliyeti yüksektir.
Tozaltı ark kaynağı, tam otomatik ekipman için tek seferlik-daha yüksek bir yatırım gerektirir. Kaynak makinesinin yanı sıra traktör, flux geri dönüşüm cihazı da satın alınacaktır. Ancak seri sürekli üretimde yüksek kaynak hızı, çalışma saatlerini büyük ölçüde azaltır. Flux tekrar tekrar geri dönüştürülebilir. Büyük hacimli projeler için birim-metre kaynak maliyeti açıkça düşecektir. Küçük-toplu kısa- dikiş görevleri için SAW, akı ve ekipman kapasitesi israfına neden olacak ve ekonomik faydanın azalmasına yol açacaktır.
Özetlemek gerekirse, tozaltı ark kaynağı, ark kaynağının özel bir otomatik alt türüdür. Günlük karşılaştırmada-"ark kaynağı" olarak adlandırılan şey genellikle açık-tip manuel / yarı-otomatik ark kaynağına işaret eder.
Açık{0}}ark kaynağı, basit ekipman, esnek çalışma, güçlü saha uyarlanabilirliği, karmaşık dikişler, onarım çalışmaları ve küçük-toplu üretim için uygun olma özelliklerine sahiptir, ancak düşük verimlilik ve kalite, büyük ölçüde kaynakçı becerilerine bağlıdır.
Tozaltı ark kaynağı, akı-cüruf korumasını benimser, otomatik sürekli kaynak gerçekleştirir, yüksek verimliliğe, istikrarlı kaynak kalitesine, daha az sıçramaya ve düşük radyasyona sahiptir. Çelik boru, basınçlı kap ve ağır-iş çeliği-yapı endüstrisinde kalın-levha uzun-dikişli seri üretim için tercih edilen işlemdir. Dezavantajları ise yüksek ekipman yatırımı, sınırlı iş parçası-şekli uyarlanabilirliği ve iç mekan çalışma ortamına yönelik katı gereksinimlerdir.
Gerçek üretim projelerinde fabrikalar genellikle bu iki süreci birleştirir: seri üretim için ana uzun kaynak dikişleri için tozaltı ark kaynağı kullanmak ve üretim verimliliğini, kaynak kalitesini ve genel maliyeti dengelemek amacıyla kısmi ekleme, onarım ve karmaşık-konum dikişleri için manuel ark kaynağını benimsemek.
