Le soudage à l'arc submergé est principalement adapté au soudage en position à plat. Si certains outils auxiliaires sont utilisés, le soudage en angle et le soudage en position horizontale peuvent également être réalisés. Les principaux facteurs affectant la forme et les performances de la soudure en soudage à l'arc submergé sont les paramètres du processus de soudage et les conditions du processus. Ci-dessous, nous discutons principalement de la situation du soudage en position à plat.
Influence des paramètres de soudage
Les paramètres du processus de soudage qui affectent la forme et la taille du cordon de soudage à l'arc submergé comprennent le courant de soudage, la tension de l'arc, la vitesse de soudage et le diamètre du fil.
(1) Courant de soudage
Lorsque les autres conditions restent inchangées, l'effet de l'augmentation du courant de soudage sur la pénétration de la soudure (comme illustré à la Figure 1), qu'il s'agisse d'une rainure en Y ou d'une rainure en I, dans des conditions de soudage normales, la pénétration est proportionnelle au changement du courant de soudage, c'est-à-dire que l'effet est illustré à la Figure 2. Le courant est faible, la profondeur de pénétration est faible et la hauteur et la largeur excédentaires sont insuffisantes ; le courant est trop important, la profondeur de pénétration est importante et la hauteur excédentaire est trop importante, ce qui est facile à produire des fissures à haute température.
a) Joint en I b) Joint en Y
(2) Tension de l'arc
La tension de l'arc est proportionnelle à la longueur de l'arc. Sous la même tension d'arc et le même courant de soudage, si le flux sélectionné est différent et que l'intensité du champ électrique dans l'espace de l'arc est différente, la longueur de l'arc sera différente. Si les autres conditions restent inchangées, l'effet de la modification de la tension de l'arc sur la forme de la soudure est illustré à la figure 3.
La tension de l'arc est faible, la pénétration est importante, la largeur de la soudure est étroite et des fissures à chaud sont faciles à se produire : lorsque la tension de l'arc est élevée, la largeur de la soudure augmente et la hauteur excédentaire n'est pas suffisante. Pendant le soudage à l'arc submergé, la tension de l'arc est ajustée en fonction du courant de soudage, c'est-à-dire qu'un certain courant de soudage doit maintenir une certaine longueur d'arc pour assurer la combustion stable de l'arc de soudage, de sorte que la plage de variation de la tension de l'arc est limitée.
a) Joint en I b) Joint en Y
(3) Vitesse de soudage
La vitesse de soudage a un effet sur la profondeur et la largeur de pénétration. En général, la vitesse de soudage est faible, le bain de soudure est grand et la pénétration et la largeur de la soudure sont toutes deux plus grandes. Autrement dit, la profondeur et la largeur de pénétration sont inversement proportionnelles à la vitesse de soudage, comme le montre la figure 4. L'effet de la vitesse de soudage sur la forme de la section de soudure est illustré à la figure 5.
La vitesse de soudage est trop faible, la quantité de métal fondu est importante et le cordon de soudure est mal formé : lorsque la vitesse de soudage est élevée, la quantité de métal fondu est insuffisante et des contre-dépouilles peuvent facilement se produire. Dans le soudage réel, afin d'améliorer la productivité, la puissance de l'arc doit être augmentée tout en augmentant la vitesse de soudage pour garantir la qualité de la soudure.
H - profondeur de pénétration B - largeur de pénétration
Fig. 5 Influence de la vitesse de soudage sur la forme de la section de soudure
a) Joint en I b) Joint en Y
(4) Diamètre du fil de soudage
Lorsque le courant de soudage, la tension de l'arc et la vitesse de soudage sont constants, la forme du cordon de soudage change en raison du diamètre différent du fil de soudage.
L'influence de la densité de courant sur la forme et la taille de la soudure indiquée dans le tableau 1 peut être observée à partir du tableau, les autres conditions restent inchangées, la profondeur de pénétration est inversement proportionnelle au diamètre du fil de soudage, mais cette relation s'affaiblit avec l'augmentation de la densité de courant. Avec l'augmentation de la densité de courant, la quantité de métal en fusion dans le bain de fusion continue d'augmenter, et il est difficile pour le métal en fusion de reculer, et la profondeur de pénétration augmente lentement. La tension de l'arc doit être augmentée en même temps que le courant de soudage pour assurer la qualité du cordon de soudure.
Influence des conditions de procédé sur le formage des soudures
(1) Influence de la forme et du jeu de la rainure d'about
Lorsque les autres conditions sont les mêmes, en augmentant la profondeur et la largeur de la rainure, la pénétration de la soudure augmente, la largeur de fusion diminue légèrement et la hauteur excédentaire diminue considérablement, comme le montre la figure 6. Dans le cas d'une soudure bout à bout, si la taille de l'espace est modifiée, la forme de la soudure peut également être ajustée. Dans le même temps, l'épaisseur de la plaque et les conditions de dissipation thermique ont également un impact significatif sur la largeur de la soudure et la hauteur excédentaire, comme le montre le tableau 2.
(2) Influence de l'inclinaison du fil et de l'inclinaison de la pièce
La direction d'inclinaison du fil de soudage est divisée en deux types : inclinaison vers l'avant et inclinaison vers l'arrière, comme illustré sur la figure 7. La direction et la taille de l'inclinaison sont différentes, l'effet de l'arc sur la force de soufflage et la chaleur du bain de fusion est différent, et l'influence sur la formation du cordon de soudure est également différente. La figure 7a montre l'inclinaison vers l'avant du fil de soudage et la figure 7b montre l'inclinaison vers l'arrière du fil de soudage. Lorsque le fil de soudage est incliné vers l'arrière dans un certain angle d'inclinaison, l'effet de la force de l'arc sur le métal du bain de fusion est affaibli et le métal liquide au fond du bain de fusion s'épaissit, de sorte que la profondeur de pénétration diminue. Cependant, l'effet de préchauffage de l'arc sur le métal de base devant le bain de fusion est renforcé, de sorte que la largeur de fusion augmente. La figure 7c montre l'effet de l'inclinaison arrière sur la profondeur de pénétration et la largeur de pénétration. Dans le travail réel, l'inclinaison vers l'avant du fil de soudage n'est utilisée que dans certains cas particuliers, comme le soudage du joint circulaire de pièces cylindriques de petit diamètre.
Il existe deux cas de soudage en pente ascendante et en pente descendante lorsque la pièce est soudée en biais, et leurs influences sur la formation de la soudure sont évidemment différentes, comme le montre la figure 8. Lors du soudage en pente ascendante (Fig. 8a, b), si l'angle d'inclinaison est supérieur à 6 degrés à 12 degrés, la hauteur excédentaire de la soudure est trop importante, des contre-dépouilles apparaissent des deux côtés et la formation est considérablement détériorée. En pratique, le soudage en pente ascendante doit être évité. L'effet du soudage en pente descendante est opposé à celui du soudage en pente ascendante, voir Figure 8c, d.
a) Inclinaison vers l'avant b) Inclinaison vers l'arrière c) Influence de l'angle d'inclinaison arrière du fil sur la formation de la soudure
(3) Influence de l'accumulation de flux
La hauteur du flux de soudage à l'arc submergé est généralement de 25-40 mm et l'arc doit être enfoui autour du filament. Lors de l'utilisation de flux collé ou de flux fritté, la hauteur de la pile de flux est de 20 à 50 % supérieure à celle du flux fondu en raison de sa faible densité. Plus la hauteur d'accumulation du flux est élevée, plus la hauteur de soudure est élevée et moins la profondeur de pénétration est importante.
Influence des conditions du procédé de soudage sur les propriétés du métal soudé
Lorsque les conditions de soudage changent, le taux de dilution du métal de base et le rapport de fusion du flux (quantité de fusion du flux/quantité de fusion du fil de soudage) changent tous, ce qui affecte les propriétés du métal de soudure, parmi lesquelles le courant de soudage et la tension de l'arc ont un impact plus important. Les figures 9 à 11 montrent les effets du courant de soudage, de la tension de l'arc et de la vitesse de soudage sur le rapport de fusion du flux.
En raison du changement du rapport de fusion du flux, la composition chimique et les propriétés mécaniques du métal fondu changent, en particulier l'ajout d'éléments d'alliage dans le flux fritté qui a le plus d'impact sur la composition chimique du métal fondu. Les figures 12 à 14 montrent les effets de diverses conditions de soudage sur les teneurs en Mn et en Si du métal fondu.
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