Қолмен доғалық дәнекерлеу процесі

Кіріспе

Қолмен доғамен дәнекерлеу процесі

Қалқанды металл доғамен дәнекерлеу (SMAW), сонымен қатар қолмен металл доғамен дәнекерлеу (MMA немесе MMAW), флюс қалқанды доғамен дәнекерлеу немесе халық арасында "таяқпен дәнекерлеу" деп аталады, – дәнекерлеуді жүзеге асыру үшін флюспен қапталған, тұтынылатын электродты қолданатын қолмен доғамен дәнекерлеу процесі. Дәнекерлеу қуат көзінен алынған айнымалы немесе тұрақты ток түріндегі электр тогы электрод пен қосылатын металдар арасында электр доғасын жасау үшін пайдаланылады. Жұмыс дайындамасы мен электрод балқып, балқыған металл шоғырын (дәнекерлеу шоғыры) құрайды, ол салқындап, біріктіруді қалыптастырады. Дәнекерлеу кезінде электродтың флюс қабығы ыдырайды, қорғау газы ретінде қызмет ететін буларды бөліп шығарады және шлак қабатын жасайды, олардың екеуі де дәнекерлеу аймағын атмосфералық ластанудан қорғайды. Процестің әмбебаптығы, жабдықтың және оны пайдаланудың қарапайымдығының арқасында қалқанды металл доғамен дәнекерлеу әлемдегі ең алғашқы және ең танымал дәнекерлеу процестерінің бірі болып табылады. Ол техникалық қызмет көрсету және жөндеу саласындағы басқа дәнекерлеу процестерінен басымдық алады, ал флюс-орталық доғамен дәнекерлеу танымалдылығы артып келе жатса да, SMAW ауыр болат конструкцияларын салуда және өнеркәсіптік өндірісте кеңінен қолданыла береді. Бұл әдіс негізінен темір мен болаттарды (соның ішінде тот баспайтын болаттарды) дәнекерлеу үшін қолданылады, бірақ алюминий, никель және мыс қорытпаларын да осы әдіспен дәнекерлеуге болады.

Даму

1800 жылы Хамфри Дэви қысқа импульсті электр дуасын, ал 1802 жылы Василий Петров үздіксіз электр дуасын ашқаннан кейін, Август де Меритенс көміртекті дуал шамшырағын жасағанға дейін электрлік дәнекерлеуде елеулі даму болған жоқ. Оның 1887 жылы алған американдық патенттері қарапайым электрод ұстағышын көрсетті. 1888 жылы Николай Славянов тұтынылатын металл электродты ойлап тапты. Кейін, 1890 жылы К. Л. Коффин металл электродты пайдаланатын доғалық дәнекерлеу әдісі үшін патент алды. Бұл процесс, SMAW сияқты, балқытылған электрод металлын толтырғыш ретінде дәнекерге енгізді. 1900 жыл шамасында Артур Перси Строменгер мен Оскар Кьеллберг алғашқы қапталған электродтарды шығарды. Строменгер доғаны тұрақтандыру үшін саз және әк қабықшасын қолданды, ал Кьеллберг электродты қаптау үшін темір сымды карбонаттар мен силикаттар қоспасына малады. 1912 жылы Строменгер тығыз қапталған электродты ұсынды, бірақ жоғары құны мен күрделі өндіріс әдістері осы алғашқы электродтардың танымалдылығын шектеді. 1927 жылы экструзия процесінің дамуы қапталған электродтардың құнын төмендетті және өндірушілерге нақты қолдануларға арналған күрделі қабықша қоспаларын жасауға мүмкіндік берді. 1950 жылдары өндірушілер флюс қабықшасына темір ұнтағын қосты, бұл дәнекерлеу жылдамдығын арттыруға мүмкіндік берді. 1945 жылы Карл Кристиан Масден SMAW-дың автоматтандырылған түрін сипаттады, ол қазір гравитациялық дәнекерлеу деп аталады. Ол 1960 жылдары жапондық кеме жасаушылықтарында қолданылуына байланысты қысқа мерзімге танымал болды, бірақ қазіргі күні оның қолданылуы шектеулі. Сол шамада Джордж Хафергут (Австрия) «жарылғыш» дәнекерлеу деп аталатын процестің тағы бір сирек қолданылатын түрін жасады. 1964 жылы Bell Laboratory-да лазерлік дәнекерлеу технологиясы байланыс құралы ретінде пайдалану мақсатымен әзірленді. Энергияның жоғары концентрациясы және кішкентай фокус ауданының арқасында бұл лазер кесу және құрал жасау үшін қуатты жылу көзіне айналды.

Операция

Электр дуасын тудыру үшін электродты жұмыс дайындамасына өте жеңіл тигізу арқылы жанастырады. Содан кейін электродты сәл кері тартылады. Бұл дуасты бастайды, осымен жұмыс дайындамасы мен тұтынылатын электродтың балқыуы басталады және электродтан дәнекерлеу шоғына метал тамшыларының өтуіне себеп болады. Электрод пен жұмыс дайындамасының құрамына байланысты өте әртүрлі болатын дуаны тудыру, жаңадан бастаушылар үшін ең қиын дағды болуы мүмкін. Көптеген жаңадан бастаушылар электродты жұмыс дайындамасына дұрыс бағыттау кезінде қиналады; егер электрод жұмыс дайындамасына перпендикуляр бұрышта ұсталса, оның ұшы металға жабысып, электродты жұмыс дайындамасына біріктіріп, оны қысқа мерзімде қыздырады. Электродтың ұшы жұмыс дайындамасына қарағанда төмен бұрышта орналасуы керек, бұл дәнекерлеу шоғынан металдың ағып шығуына мүмкіндік береді. Электрод балқығанда, оны қаптаған флюс ыдырайды, дәнекерлеу аймағын оттегі мен басқа атмосфералық газдардан қорғайтын қорғау газдарын бөліп шығарады. Бұдан өзге, флюс, электродтан дәнекерлеу шоғына өтетін металды жабатын шлак түзеді. Шлак дәнекерлеу шоғының құрамына енгеннен кейін бетке шығып, қаттыланғанда дәнекерлеуді ластанудан қорғайды. Қаттыланғаннан кейін, дайын дәнекерлеуді көру үшін оны кесу қажет. Дәнекерлеу кезінде электрод балқығанда, дәнекерлеуші қалған электрод бөлігін алып тастап, электрод ұстағышына жаңа электродты орнату үшін дәнекерлеуді уақыт-уақыт тоқтатуға мәжбүр. Бұл әрекет, шлакты кесумен бірге, дәнекерлеушінің дәнекерлеуге жұмсайтын уақытын азайтады, сондықтан SMAW дәнекерлеу процестерінің ең тиімдісі емес. Жалпы алғанда, оператордың коэффициенті, яғни оператордың дәнекерлеуге жұмсаған уақытының пайызы шамамен 25% құрайды. Қолданылатын дәнекерлеу техникасы электродқа, жұмыс дайындамасының құрамына және дәнекерленетін біріктірудің орналасуына байланысты. Электродты және дәнекерлеу орнын таңдау дәнекерлеу жылдамдығын да анықтайды. Тегіс дәнекерлеу үшін оператордың ең аз біліктілігі қажет, оны тез балқитын, бірақ баяу қататын электродтармен орындауға болады. Бұл дәнекерлеу жылдамдығын арттыруға мүмкіндік береді. Еңкейтілген, тік немесе төңкерілген дәнекерлеу үшін оператордың жоғары біліктілігі қажет, көбінесе балқытылған металдың дәнекерлеу шоғынан ағып кетуін болдырмау үшін тез қататын электродты пайдалану қажет. Алайда, бұл әдетте электродтың баяу балқитынын білдіреді, осылайша дәнекерлеуді орындауға қажетті уақытты ұзартуға болады.

To strike the electric arc, the electrode is brought into contact with the workpiece by a very light touch of the electrode to the base metal. The electrode is then pulled back slightly. This initiates the arc and thus the melting of the workpiece and the consumable electrode, and causes droplets of the electrode to be passed from the electrode to the weld pool. Striking an arc, which varies widely based upon electrode and workpiece composition, can be the hardest skill for beginners. The orientation of the electrode to workpiece is where most stumble; if the electrode is held at a perpendicular angle to the workpiece, the tip will likely stick to the metal, which will fuse the electrode to the workpiece, causing it to heat up very rapidly. The tip of the electrode needs to be at a lower angle to the workpiece, which allows the weld pool to flow out of the arc. As the electrode melts, the flux covering disintegrates, giving off shielding gases that protect the weld area from oxygen and other atmospheric gases. In addition, the flux provides molten slag which covers the filler as it travels from electrode to the weld pool. Once part of the weld pool, the slag floats to the surface and protects the weld from contamination as it solidifies. Once hardened, it must be chipped away to reveal the finished weld. As welding progresses and the electrode melts, the welder must periodically stop welding to remove the remaining electrode stub and insert a new electrode into the electrode holder. This activity, combined with chipping away the slag, reduces the amount of time that the welder can spend laying the weld, making SMAW one of the least efficient welding processes. In general, the operator factor, or the percentage of operator's time spent laying weld, is approximately 25%. The actual welding technique utilized depends on the electrode, the composition of the workpiece, and the position of the joint being welded. The choice of electrode and welding position also determine the welding speed. Flat welds require the least operator skill, and can be done with electrodes that melt quickly but solidify slowly. This permits higher welding speeds. Sloped, vertical or upside down welding requires more operator skill, and often necessitates the use of an electrode that solidifies quickly to prevent the molten metal from flowing out of the weld pool. However, this generally means that the electrode melts less quickly, thus increasing the time required to lay the weld.

Сапасы

SMAW-мен байланысты ең көп кездесетін сапа мәселелеріне дәнекерлеудің шашырауы, кеуектілік, нашар біріктіру, беткей енуі және жарықтар жатады. Дәнекерлеудің шашырауы дәнекердің тұтастығына әсер етпесе де, оның сыртқы түрін бүлдіреді және тазалауға кететін шығындарды арттырады. Эстетикалық көріністің нашарлауына байланысты қосымша аяқтау жұмыстары жиі қажет болады. Бұл тым жоғары ток күші, ұзын доға немесе доғаның ауытқуы салдарынан туындауы мүмкін, ал доғаның ауытқуы – электр доғасының магниттік күштердің әсерінен дәнекерлеу шоғынан ығысуымен сипатталатын тұрақты токпен байланысты құбылыс. Доғаның ауытқуы дәнекерде кеуектілікке де себеп болуы мүмкін, сондай-ақ буынның ластануы, дәнекерлеудің жоғары жылдамдығы және ұзын доға қолданылғанда, әсіресе төмен сутекті электродтар пайдаланғанда. Дәнекерлеудің беріктігіне қатысты ақаулар дәнекердің жарылуға бейімділігін арттырады. Дәнекерлеу тігісінің кеуектілігі айқын әлсіреуге алып келеді және көбінесе тек жойылмайтын сынау әдістері арқылы анықталады. Кеуектілік дәнекерлеу ағынынан бөлінетін газдар балқыған металды жеткілікті түрде қорғамағанда пайда болады. Дәнекерлеу тігісінің ашық қалған бөлігі атмосферадан азот, оттегі және сутекті сіңіреді; бұл газдар дәнекерлеу тігісінде кішкентай қуыстарды құрайды және дәнекер салқындағанда босатылады. Нашар біріктіру де дәнекерлеудің беріктігіне әсер етеді және көбінесе көзге шалынады. Бұл төмен ток күші, буын беттерінің ластануы немесе тиісті емес электродты пайдаланудан туындауы мүмкін. Беткей дәнекерлеулер нашаррақ болады және дәнекерлеу жылдамдығын төмендету, ток күшін арттыру немесе кішірек электродты пайдалану арқылы жақсартуға болады. Жарылуға бейімділікті арттыратын басқа факторларға негізгі материалдағы көміртектің, қорытпаның немесе күкірттің жоғары құрамы жатады, әсіресе төмен сутекті электродтар мен алдын ала қыздыру қолданылмаса. Сонымен қатар, жұмыс дайындамаларын тым қатты шектеуге болмайды, себебі бұл олардың (әсіресе дәнекерлеудің) қыздыру мен салқындау кезінде кеңеюіне және жиырылуына байланысты қалдық кернеулерді тудырады. Дәнекер салқындап, жиырылғанда, бұл қалдық кернеу дәнекерде жарықтардың пайда болуына әкелуі мүмкін.

Қауіпсіздік

SMAW дәнекерлеу, басқа дәнекерлеу әдістері сияқты, тиісті сақтық шаралары қолданылмаса, қауіпті және денсаулыққа зиянды болуы мүмкін. Процесс ашық электр доғасын пайдаланады, бұл күйік шалудың қаупін тудырады, оны ауыр былғары қолғаптар мен ұзын жеңді киімдер сияқты жеке қорғаныш құралдарымен болдырмауға болады. Сонымен қатар, дәнекерлеу аймағының күшті жарығы "доға көзі" немесе "жарық күйді" деп аталатын жағдайға әкелуі мүмкін, онда ультракүлгін сәулелер мүйіз қабығының қабынуын тудырып, көздің торлық қабығын күйдіруі мүмкін. Бұл әсерден сақтану үшін қараңғы шыныдан жасалған дәнекерлеу каскалары тағылады, ал соңғы жылдары ультракүлгін сәулелерге ұшырағанда өздігінен қараңғыланатын шыныдан жасалған жаңа каскалар шығарылды. Сырттан қарап тұрғандарды қорғау үшін, әсіресе өнеркәсіптік ортада, дәнекерлеу аймағын мөлдір дәнекерлеу перделерімен қоршау қалыпты. Поливинилхлоридтен жасалған бұл перделер жақын маңдағы жұмысшыларды электр доғасынан шығатын ультракүлгін сәулелерден қорғайды, бірақ каскалардағы сүзгі шынысын алмастыру үшін қолданылмауы керек. Сонымен қатар, металлдың булануы және флюс материалдары дәнекерлеушілерді қауіпті газдар мен ұсақ бөлшектерге ұшыратады. Түтін әртүрлі оксидтердің бөлшектерін қамтиды. Бөлшектердің мөлшері түтіннің уыттылығына әсер етеді, кішірек бөлшектер көбірек қауіпті. Сонымен қатар, көмірқышқыл газы және озон сияқты газдар пайда болуы мүмкін, егер желдету жеткіліксіз болса, бұл қауіпті болуы мүмкін. Кейбір жаңа дәнекерлеу каскалары зиянды түтінді таратуға көмектесетін электр желдеткішімен жабдықталған.

Қолдану және материалдар

Қалқанды металл доғалы дәнекерлеу – әлемдегі ең көп таралған дәнекерлеу процестерінің бірі, кейбір елдерде барлық дәнекерлеу жұмысының жартысынан астамын құрайды. Оның әмбебаптылығы мен қарапайымдылығының арқасында, ол ең көп қолданылатыны техникалық қызмет көрсету және жөндеу саласында, сондай-ақ болат конструкцияларды салуда және өнеркәсіптік өндірісте. Соңғы жылдары флюс-орталықты доғалы дәнекерлеу құрылыс саласында кеңейгендігі және газды металл доғалы дәнекерлеу өнеркәсіптік ортада танымал болғандықтан, оның қолданылуы азайды. Дегенмен, жабдықтың төмен құны және кең қолданылуына байланысты, бұл процесс, әсіресе, әуесқойлар мен шағын бизнес арасында, арнайы дәнекерлеу процестері экономикалық тұрғыдан тиімсіз және қажет емес жағдайларда танымал болып қала береді. SMAW көбінесе көміртекті болат, төмен және жоғары легирленген болат, тот баспайтын болат, шойын және иілгіш шойынды дәнекерлеу үшін қолданылады. Темір емес материалдар үшін бұл процесс азырақ таралған, бірақ никель, мыс және олардың қорытпаларын, ал сирек жағдайларда алюминийді дәнекерлеуге де қолданылуы мүмкін. Дәнекерленетін материалдың қалыңдығы, ең төменгі шегінде дәнекерлеушінің біліктілігімен шектеледі, бірақ одан төмендеу сирек кездеседі. Жоғарғы шегі жоқ: дұрыс дайындықтан өткен біріктірулер мен көп қабатты дәнекерлеуді пайдалану арқылы, кез келген қалыңдыққа ие материалдарды біріктіруге болады. Сонымен қатар, қолданылатын электродқа және дәнекерлеушінің біліктілігіне байланысты, SMAW кез келген кеңістіктік жағдайда қолданылуы мүмкін.

Жабдық

Қалқалы металл доғалы дәнекерлеу жабдықтары әдетте тұрақты токпен жұмыс ілейтін дәнекерлеу қуат көзінен және электродтан тұрады, олар электрод ұстағышы, жерге қосу қысқышы және екі құрылмага жалғанатын дәнекерлеу кабельдерімен (дәнекерлеу сымдары деп те аталады) қосылады.

Электрмен жабдықтау

SMAW-да қолданылатын қуат көзі тұрақты ток шығарады, бұл токтың (және осылайша жылудың) доға арақашықтығы мен кернеудің өзгеруіне қарамастан салыстырмалы түрде тұрақты болатынын қамтамасыз етеді. Бұл маңызды, себебі SMAW қолмен орындалатын көптеген жұмыстарда оператортың оттықты ұстауын қажет етеді. Тұрақты кернеулі қуат көзін пайдаланғанда, қолайлы доға арақашықтығын сақтау қиын, себебі ол жылудың күрт өзгеруіне және дәнекерлеуді қиындатуына әкелуі мүмкін. Дегенмен, ток толығымен тұрақты сақталмайтындықтан, күрделі дәнекерлеу жұмыстарын орындайтын тәжірибелі дәнекерлеушілер доға ұзындығын өзгертіп, токта кішігірім ауытқулар тудыруы мүмкін. SMAW жүйесі үшін қажетті полярлық электродтың түріне және дәнекерлеудің қажетті қасиеттеріне байланысты. Теріс зарядталған электродты (DCEN) қолданғанда жылу негізгі материалда жинақталады, электродтың балқу жылдамдығы артады және дәнекерлеудің тереңдігі төмендейді. Полярлықты кері бұрып, электродты оң зарядталған (DCEP) және дайындаманы теріс зарядталған еткенде дәнекерлеудің енуі артады. Айнымалы ток кезінде полярлық секундына 100 реттен астам ауысады, бұл жылудың тең бөлінуін қамтамасыз етеді және электродтың балқу жылдамдығы мен ену арасындағы тепе-теңдікті сақтайды. Әдетте, SMAW үшін қолданылатын жабдық төмендеткіш трансформатордан және тұрақты ток моделі үшін түзеткіштен тұрады, ол айнымалы токты тұрақты токқа айналдырады. Дәнекерлеу машинасына әдетте берілетін қуат жоғары кернеулі айнымалы ток болғандықтан, дәнекерлеу трансформаторы кернеуді төмендету және токты арттыру үшін қолданылады. Нәтижесінде, мысалы, 50 А кернеуде 220 В орнына, трансформатормен қамтамасыз етілетін қуат 600 А дейінгі токтарда 17–45 В шамасында болады. Бұл эффектті алу үшін түрлі трансформаторлар қолданылуы мүмкін, соның ішінде көп орамды және инверторлық машиналар, олардың әрқайсысы дәнекерлеу тогын өңдеудің әртүрлі әдісін қолданады. Көп орамды түрдегі ток, орамдардың айналу санын (қақпақ типті трансформаторларда) немесе бірінші және екінші орамдар арасындағы қашықтықты (қозғалмалы орамды немесе қозғалмалы өзекті трансформаторларда) өзгерту арқылы реттеледі. Инверторлар, кішірек және осылайша көшпелірек, электрлік сипаттамаларды өзгерту үшін электрондық компоненттерді пайдаланады. Электр генераторлары мен генераторлары жиі көшпелі дәнекерлеу қуат көздері ретінде қолданылады, бірақ тиімділігі төмен және құны жоғары болғандықтан, олар өнеркәсіпте жиі қолданылмайды. Сондай-ақ, жану қозғалтқышын қуат көзі ретінде пайдаланудың күрделілігіне байланысты техникалық қызмет көрсету де қиынға түседі. Дегенмен, бір жағынан олар қарапайым: жеке түзеткішті пайдалану қажет емес, себебі олар айнымалы және тұрақты токты қамтамасыз ете алады. Алайда, қозғалтқышпен жұмыс істейтін агрегаттар көбінесе далалық жұмыстарда тиімді, онда дәнекерлеу жұмыстары көбінесе ашық ауада және трансформаторлық дәнекерлеушілерді пайдалану мүмкін емес жерлерде, себебі қуат көзі жоқ. Кейбір агрегаттарда генератор желілік қуатты жеткізуге арналған портативті генераторлар жиынтығында қолданылатын генератормен бірдей, бірақ төменгі кернеуде жоғары ток шығару үшін өзгертілген, бірақ әлі де 50 немесе 60 Гц желілік жиілігінде жұмыс істейді. Жоғары сапалы агрегаттарда көп полюсті генератор қолданылады және токты жоғары жиілікпен, мысалы 400 Гц-пен қамтамасыз етеді. Жоғары жиілікті толқынның нөлге жақын уақыт өткізуі, арзан желілік жиілікті жиынтықтарға немесе желілік қуатпен жұмыс істейтін құрылғыларға қарағанда тұрақты доғаны соғуды және ұстауды әлдеқайда жеңілдетеді.

The power supply used in SMAW has constant current output, ensuring that the current (and thus the heat) remains relatively constant, even if the arc distance and voltage change. This is important because most applications of SMAW are manual, requiring that an operator hold the torch. Maintaining a suitably steady arc distance is difficult if a constant voltage power source is used instead, since it can cause dramatic heat variations and make welding more difficult. However, because the current is not maintained absolutely constant, skilled welders performing complicated welds can vary the arc length to cause minor fluctuations in the current. The preferred polarity of the SMAW system depends primarily upon the electrode being used and the desired properties of the weld. Direct current with a negatively charged electrode (DCEN) causes heat to build up in the parent material, increasing the electrode melting rate and decreasing the depth of the weld. Reversing the polarity so that the electrode is positively charged (DCEP) and the workpiece is negatively charged increases the weld penetration. With alternating current the polarity changes over 100 times per second, creating an even heat distribution and providing a balance between electrode melting rate and penetration. Typically, the equipment used for SMAW consists of a step down transformer and for direct current models a rectifier, which converts alternating current into direct current. Because the power normally supplied to the welding machine is high voltage alternating current, the welding transformer is used to reduce the voltage and increase the current. As a result, instead of 220 V at 50 A, for example, the power supplied by the transformer is around 17–45 V at currents up to 600 A. A number of different types of transformers can be used to produce this effect, including multiple coil and inverter machines, with each using a different method to manipulate the welding current. The multiple coil type adjusts the current by either varying the number of turns in the coil (in tap type transformers) or by varying the distance between the primary and secondary coils (in movable coil or movable core transformers). Inverters, which are smaller and thus more portable, use electronic components to change the current characteristics. Electrical generators and alternators are frequently used as portable welding power supplies, but because of lower efficiency and greater costs, they are less frequently used in industry. Maintenance also tends to be more difficult, because of the complexities of using a combustion engine as a power source. However, in one sense they are simpler: the use of a separate rectifier is unnecessary because they can provide either AC or DC. However, the engine driven units are most practical in field work where the welding often must be done out of doors and in locations where transformer type welders are not usable because there is no power source available to be transformed. In some units the alternator is essentially the same as that used in portable generating sets used to supply mains power, modified to produce a higher current at a lower voltage but still at the 50 or 60 Hz grid frequency. In higher quality units an alternator with more poles is used and supplies current at a higher frequency, such as 400 Hz. The smaller amount of time the high frequency waveform spends near zero makes it much easier to strike and maintain a stable arc than with the cheaper grid frequency sets or grid frequency mains powered units.

Электрод

SMAW үшін электродты таңдау бірқатар факторларға байланысты, соның ішінде дәнекерленетін материал, дәнекерлеу позициясы және қажетті дәнекерлеу қасиеттері. Электрод флюс деп аталатын металл қоспасымен қапталған, ол ыдырайтын газдарды бөліп шығарады, бұл дәнекерлеудің ластануын болдырмайды, дәнекерлеуді тазарту үшін тотықсыздандырғыштарды қосады, дәнекерлеуді қорғайтын шлак қалыптастырады, доғаның тұрақтылығын жақсартады және дәнекерлеу сапасын арттыру үшін қорытпа элементтерін енгізеді. Электродтарды үш топқа бөлуге болады: жылдам балқуға арналған электродтар "жылдам толтыру" электродтары деп аталады, жылдам қатуға арналған электродтар "жылдам қату" электродтары деп аталады, ал аралық электродтар "толтыру-қату" немесе "жылдам ілесу" электродтары деп аталады. Жылдам толтыру электродтары жылдам балқу үшін жасалған, сондықтан дәнекерлеу жылдамдығын барынша арттыруға болады, ал жылдам қату электродтары жылдам қататын толтыру металлын қамтамасыз етеді, бұл дәнекерлеу тоғанның қатаюдан бұрын айтарлықтай жылғалысына жол бермей, әртүрлі позицияларда дәнекерлеуге мүмкіндік береді. Электрод өзегінің құрамы көбінесе негізгі материалға ұқсас және кейде бірдей болады. Бірақ, бірнеше мүмкін нұсқалар болса да, қорытпа құрамындағы шағын айырмашылық алынған дәнекерлеудің қасиеттеріне күшті әсер ете алады. Бұл әсіресе HSLA болаттары сияқты қорытпа болаттарына қатысты. Сондай-ақ, негізгі материалдарға ұқсас құрамдағы электродтар алюминий және мыс сияқты түсті металдарды дәнекерлеу үшін жиі қолданылады. Дегенмен, кейде негізгі материалдан едәуір өзгеше өзекті материалдардан жасалған электродтарды пайдалану қажет. Мысалы, тот баспайтын болат электродтары кейде екі көміртек болат бөлігін дәнекерлеу үшін қолданылады және көбінесе тот баспайтын болат бұйымдарын көміртек болат бұйымдарымен дәнекерлеу үшін пайдаланылады. Электрод қаптамалары рутил, кальций фториді, целлюлоза және темір ұнтағы сияқты әртүрлі қосылыстардан тұруы мүмкін. 25%–45% TiO2 қапталған рутил электродтары пайдаланудың қарапайымдығымен және алынған дәнекерлеудің жақсы сыртқы түрімен сипатталады. Алайда, олар жоғары сутегі мөлшері бар дәнекерлеулерді жасайды, бұл әйелдік пен жарылуға ынталандырады. Кальций фторидін (CaF2) қамтитын электродтар, кейде негізгі немесе төмен сутекті электродтар деп аталады, ылғалды және құрғақ жағдайда сақталуы керек. Олар берік дәнекерлеулерді жасайды, бірақ дәнекерленген жердің беті дөңгелек және тегіс емес болады. Целлюлозамен қапталған электродтар, әсіресе рутилмен біріктірілгенде, терең дәнекерлеуге енуге мүмкіндік береді, бірақ жоғары ылғалдылығына байланысты жарылу қаупін азайту үшін арнайы процедураларды қолдану қажет. Соңында, темір ұнтағы - электродтың дәнекерлеу тігісін толтыру жылдамдығын екі есеге дейін арттыратын кең таралған қоспа. Әртүрлі электродтарды анықтау үшін Америкалық дәнекерлеу қоғамы электродтарға төрт немесе бес таңбалы нөмір тағайындайтын жүйе құрды. Жай немесе төмен қорытпалы болаттан жасалған қапталған электродтар олардың нөмірімен бірге E әрпімен белгіленеді. Нөмірдің алғашқы екі немесе үш цифры дәнекерленген металдың созылу беріктігін мың фунтқа шаршы дюйм (ksi) есебімен көрсетеді. Соңғы цифр әдетте электродпен рұқсат етілген дәнекерлеу позицияларын анықтайды, әдетте 1 (әдетте жылдам қату электродтары, барлық позицияларда дәнекерлеуді білдіреді) және 2 (әдетте жылдам толтыру электродтары, тек көлденең дәнекерлеуді білдіреді) мәндерін пайдаланады. Дәнекерлеу тогы және электрод қаптамасының түрі соңғы екі цифрмен бірге көрсетіледі. Қажет болған жағдайда, электродтың қосымша қорытпа элементін көрсету үшін қосымша таңба қолданылады. Көбінесе қолданылатын электродтарға E6010 кіреді, ол жылдам қату, барлық позицияларда дәнекерлеуге арналған электрод, ең төменгі созылу беріктігі DCEP режимінде жұмыс істейді және жұмыс дайындамасындағы жеңіл тотығуды немесе оксидтерді өрте алатын күшті доғамен терең дәнекерлеуге мүмкіндік береді. E6011 ұқсас, бірақ оның флюс қаптамасы DCEP-тен басқа айнымалы токпен де пайдалануға мүмкіндік береді. E7024 - жылдам толтыру электродтары, негізінен AC, DCEN немесе DCEP қолдана отырып, жазық немесе көлденең тік бұрышты дәнекерлеулерді жасау үшін қолданылады. Толтыру-қату электродтарының мысалдары - E6012, E6013 және E7014, олардың барлығы жылдам дәнекерлеу жылдамдықтары мен барлық позицияларда дәнекерлеу арасындағы келісімді ұсынады.

The choice of electrode for SMAW depends on a number of factors, including the weld material, welding position and the desired weld properties. The electrode is coated in a metal mixture called flux, which gives off gases as it decomposes to prevent weld contamination, introduces deoxidizers to purify the weld, causes weld protecting slag to form, improves the arc stability, and provides alloying elements to improve the weld quality. Electrodes can be divided into three groups—those designed to melt quickly are called "fast fill" electrodes, those designed to solidify quickly are called "fast freeze" electrodes, and intermediate electrodes go by the name "fill freeze" or "fast follow" electrodes. Fast fill electrodes are designed to melt quickly so that the welding speed can be maximized, while fast freeze electrodes supply filler metal that solidifies quickly, making welding in a variety of positions possible by preventing the weld pool from shifting significantly before solidifying. The composition of the electrode core is generally similar and sometimes identical to that of the base material. But even though a number of feasible options exist, a slight difference in alloy composition can strongly impact the properties of the resulting weld. This is especially true of alloy steels such as HSLA steels. Likewise, electrodes of compositions similar to those of the base materials are often used for welding nonferrous materials like aluminium and copper. However, sometimes it is desirable to use electrodes with core materials significantly different from the base material. For example, stainless steel electrodes are sometimes used to weld two pieces of carbon steel, and are often utilized to weld stainless steel workpieces with carbon steel workpieces. Electrode coatings can consist of a number of different compounds, including rutile, calcium fluoride, cellulose, and iron powder. Rutile electrodes, coated with 25%–45% TiO2, are characterized by ease of use and good appearance of the resulting weld. However, they create welds with high hydrogen content, encouraging embrittlement and cracking. Electrodes containing calcium fluoride (CaF2), sometimes known as basic or low hydrogen electrodes, are hygroscopic and must be stored in dry conditions. They produce strong welds, but with a coarse and convex shaped joint surface. Electrodes coated with cellulose, especially when combined with rutile, provide deep weld penetration, but because of their high moisture content, special procedures must be used to prevent excessive risk of cracking. Finally, iron powder is a common coating additive that increases the rate at which the electrode fills the weld joint, up to twice as fast. To identify different electrodes, the American Welding Society established a system that assigns electrodes with a four or five digit number. Covered electrodes made of mild or low alloy steel carry the prefix E, followed by their number. The first two or three digits of the number specify the tensile strength of the weld metal, in thousand pounds per square inch (ksi). The penultimate digit generally identifies the welding positions permissible with the electrode, typically using the values 1 (normally fast freeze electrodes, implying all position welding) and 2 (normally fast fill electrodes, implying horizontal welding only). The welding current and type of electrode covering are specified by the last two digits together. When applicable, a suffix is used to denote the alloying element being contributed by the electrode. Common electrodes include the E6010, a fast freeze, all position electrode with a minimum tensile strength of which is operated using DCEP, and provides deep weld penetration with a forceful arc capable of burning through light rust or oxides on the workpiece. E6011 is similar except its flux coating allows it to be used with alternating current in addition to DCEP. E7024 is a fast fill electrode, used primarily to make flat or horizontal fillet welds using AC, DCEN, or DCEP. Examples of fill freeze electrodes are the E6012, E6013, and E7014, all of which provide a compromise between fast welding speeds and all position welding.

Процесс өзгерістері

SMAW көбінесе қолмен доғалы дәнекерлеу процесі болғанымен, гравитациялық дәнекерлеу немесе гравитациялық доғалы дәнекерлеу деп аталатын бір ерекше процестік нұсқасы бар. Ол қоршалған металл доғалы дәнекерлеудің автоматтандырылған түрі болып табылады, дәнекерлеу бойымен көлбеу тағанға бекітілген электрод ұстағышын пайдаланады. Процесс электрод толықтай біткенше жалғасады, операторға бірнеше гравитациялық дәнекерлеу жүйесін басқаруға мүмкіндік береді. Қолданылатын электродтар (әдетте E6027 немесе E7024) көп мөлшерде флюспен жабылады, әдетте ұзындығы және қалыңдығы шамамен. Қолмен SMAW сияқты, тұрақты токпен дәнекерлеу қуат көзі қолданылады, теріс полярлық тікелей токпен немесе айнымалы токпен. Флюс-орталық доғалы дәнекерлеу сияқты жартылай автоматты дәнекерлеу процестерінің кеңінен қолданылуына байланысты гравитациялық дәнекерлеудің танымалдылығы төмендеді, себебі оның мұндай әдістерге қарағанда экономикалық артықшылығы көбінесе шамалы. SMAW-мен байланысты, бірақ одан да сирек қолданылатын басқа әдістерге фейерверк дәнекерлеуі (шұңқыр және бұрыштық дәнекерлеулерді автоматты түрде жасау әдісі) және массивті электродты дәнекерлеу (ірі компоненттерді немесе конструкцияларды дәнекерлеуге арналған процесс, сағатына 500 кг дейін дәнекерленген металл түсіруге қабілетті) жатады.