ריתוך קשת מתכת מוגן (בקיצור SMAW).העיקרון הוא: נוצרת קשת בין האלקטרודה המצופה למתכת הבסיס, ושיטת הריתוך באמצעות חום הקשת להמסת האלקטרודה והמתכת הבסיסית.השכבה החיצונית של האלקטרודה מכוסה בשטף ריתוך ונמסה בעת חשיפה לחום, שיש לו תפקידים של ייצוב הקשת, יצירת סיגים, הסרת חמצון ועידון.מכיוון שהוא דורש ציוד פשוט ותפעול גמיש, ניתן לרתך אותו בקלות לריתוכים הנוצרים על ידי מיקומים שונים ומפרקים שונים בחלל.לכן, הוא עדיין נמצא בשימוש נרחב כיום.
איור 1: חיבור ריתוך קשת מתכת מסוככת
ריתוך קשת ידני מוצג באיור:
לפני הריתוך, חבר את חומר העבודה המרותך ואת מלקחי הריתוך לשני הקטבים של מכונת הריתוך החשמלית ומהדקים את מוט הריתוך עם מלקחי הריתוך.במהלך הריתוך, מוט הריתוך וחומר העבודה נמצאים במגע מיידי, יוצרים קצר חשמלי, ואז הם מופרדים במרחק מסוים (בערך 2-4 מ"מ), והקשת נדלקת.
איור 2: תהליך ריתוך קשת מתכת מוגנת
חומר העבודה מתחת לקשת נמס מיד ליצירת בריכה מותכת חצי סגלגלה.לאחר שציפוי האלקטרודה נמס, חלק ממנו הופך לגז המקיף את הקשת כדי לבודד אותה מהאוויר, ובכך להגן על המתכת הנוזלית מחמצן וחנקן;חלק ממנו הופך לסיגים מותכים, או מרוסס לתוך הבריכה המותכת לבד, או נמס עם הליבה טיפות המותכות של מתכת נוזלית מרוססים לבריכה המותכת יחד.
בקשת ובבריכה המותכת, המתכת הנוזלית, הסיגים וגז הקשת יעברו שינויים פיזיקליים וכימיים מסוימים זה עם זה, כמו פירוק הגז למתכת הנוזלית ותגובת החמצון-הפחתת.הגז והסיגים בבריכה המותכת צפים למעלה בשל משקלו הקל.כאשר הקשת מוסרת, הטמפרטורה יורדת והמתכת והסיגים יתמצקו בזה אחר זה.בדרך זו, שתי חלקי המתכת מצטרפים על ידי מתכת הריתוך המומסת והמתגבשת.מכיוון שההתכווצות של הסיגים שונה מזו של המתכת, הוא יחליק על קליפת הסיגים ועל גבול המתכת, וקליפת הסיגים עלולה ליפול אוטומטית, או ליפול לאחר דפיקה, ותפר ריתוך המתכת עם קשקשי דגים יכול להיחשף.
הציוד העיקרי של ריתוך קשת ידני הוא מכונת ריתוך חשמלי.מכונת ריתוך חשמלית היא מקור כוח שיוצר קשת ריתוך, ויש שני סוגים של AC ו-DC.כיום, ישנם סוגים רבים של מכונות ריתוך חשמליות המיוצרות בסין, אותן ניתן לחלק למכונות ריתוך חשמליות AC ומכונות ריתוך חשמליות DC בהתאם למבנה שלהן.
קיימות שתי שיטות חיבור שונות עבור מכונות ריתוך DC.כאשר האלקטרודה מחוברת לאלקטרודה השלילית וחומר העבודה מחובר לאלקטרודה החיובית, זוהי שיטת החיבור החיובי;ההיפך הוא שיטת החיבור ההפוכה.בדרך כלל, בעת ריתוך עם אלקטרודה דלת מימן אלקליין (כגוןE7018, E7016), על מנת לגרום לקשת להישרף ביציבות, נקבע להשתמש בשיטת החיבור ההפוכה DC;בעת שימוש באלקטרודת החומצה (כגוןE6013, J422) לריתוך לוחות פלדה עבים, נעשה שימוש בשיטת החיבור קדימה, מכיוון שחלק האנודה הטמפרטורה גבוהה יותר מחלק הקתודה, ושיטת החיבור הקדמי יכולה לקבל עומק חדירה גדול יותר;בעת ריתוך לוחות פלדה דקים ומתכות לא ברזליות, נעשה שימוש בשיטת החיבור ההפוכה.בעת ריתוך בזרם חילופין, מכיוון שהקוטביות משתנה לסירוגין, אין צורך לבחור את חיבור הקוטביות.
חומר הריתוך לריתוך ידני הוא מוט ריתוך חשמלי, המורכב מליבת פלדה וציפוי בצד החיצוני של ליבת הפלדה (ראה גםהרכב אלקטרודת הריתוך).
ליבת ריתוך
תפקידה של ליבת הפלדה (ליבת הריתוך) הוא בעיקר להוליך חשמל וליצור מתכת מושקעת בעלת הרכב מסוים בקצה האלקטרודה.ליבת הריתוך יכולה להיות עשויה מפלדות שונות.הרכב ליבת הריתוך משפיע ישירות על ההרכב והביצועים של המתכת המופקדת.לכן, ליבת הריתוך נדרשת למזער את התוכן של אלמנטים מזיקים.בנוסף להגבלת S ו-P, חלק ממוטות הריתוך דרשו את ליבת הריתוך כדי לשלוט ב-As, Sb, Sn ואלמנטים אחרים.
איור 3: אלקטרודת ריתוך Tianqiao E6013
מעיל שטף
ציפוי אלקטרודה יכול להיקרא גם צבע.המטרה העיקרית של ציפויו על הליבה היא להקל על פעולת הריתוך ולהבטיח שלמתכת המופקדת יש הרכב וביצועים מסוימים.ניתן לערבב ציפוי אלקטרודות עם מאות אבקות חומרי גלם כגון תחמוצות, קרבונטים, סיליקטים, אורגניים, פלואורידים, סגסוגות ברזל ומוצרים כימיים לפי יחס נוסחה מסוים.ניתן לחלק חומרי גלם שונים לקטגוריות הבאות לפי תפקידם בציפוי האלקטרודה:
1. מייצב מקל על האלקטרודה להפעיל את הקשת ויכול לשמור על צריבה יציבה של הקשת במהלך תהליך הריתוך.כל חומר שקל ליינן יכול לייצב את הקשת.בדרך כלל, נעשה שימוש בתרכובות של מתכות אלקליות ומתכות אדמה אלקליות, כגון אשלגן קרבונט, נתרן קרבונט, שיש וכו'.
2. חומר ליצירת סיגים יכול ליצור סיגים מותכים עם תכונות פיזיקליות וכימיות מסוימות במהלך הריתוך, לכסות את פני המתכת המותכת, להגן על בריכת הריתוך ולשפר את צורת הריתוך.
3. מסיר חמצון באמצעות התגובה הכימית המטלורגית בתהליך הריתוך להפחתת תכולת החמצן במתכת הריתוך ושיפור התכונות המכניות של הריתוך.משחררי החמצון העיקריים הם פרומנגן, פרוסיליקון ופרו-טיטניום.
4. חומר יצירת גז יכול להפריד ולשחרר גז תחת פעולת טמפרטורה גבוהה בקשת כדי להגן על הקשת והבריכה המותכת ולמנוע חדירת חמצן וחנקן לאוויר שמסביב.
5. חומר סגסוגת הוא משמש כדי לפצות על שריפת יסודות סגסוגת ומעבר של יסודות סגסוגת לריתוך במהלך תהליך הריתוך כדי להבטיח שמתכת הריתוך תקבל את ההרכב הכימי והביצועים הדרושים.
6. חומר סיכה פלסטי הגדל את הפלסטיות, החלקה והנזילות של אבקת הציפוי בתהליך לחיצת מוט הריתוך כדי לשפר את איכות הלחיצה של מוט הריתוך ולהפחית את האקסצנטריות.
7. דבקים לגרום לאבקת הציפוי להיות בעלת צמיגות מסוימת במהלך תהליך ציפוי הדחיסה, יכולה להיקשר בחוזקה עם ליבת הריתוך ולגרום לציפוי מוט הריתוך להיות בעל חוזק מסוים לאחר הייבוש.
זמן פרסום: 27 ביולי 2021