4 Viktiga förbrukningsmaterial av Arc Welding
Denna artikel lyfter fram de fyra viktiga förbrukningsartiklarna för bågsvetsning. Förbrukningsartiklarna är: - 1. Belagda elektroder 2. Svetsstänger och trådar 3. Svetsningsflöden 4. Skyddande gaser.
Förbrukningsvaror # 1. Belagda elektroder:
Nästan all generell svetsning görs genom skärmad metallbågsvetsning med användning av belagda elektroder. De belagda elektroderna består av kärntråden med en beläggning av beläggningsmaterial. Kärntråden som används för elektroder är gjorda enligt vissa nationella eller internationella standarder som anger trådmätare, materialkomposition, godkännandebestämmelser etc.
Elektroder för manuell och automatisk bågsvetsning av låga och medelstora kolstål samt låglegerade stål är till stor del gjorda av 012% kolstål.
Kärntrådsdiametern för elektroder varierar vanligen mellan 3, 15 och 12, 50 mm, med mellanliggande standarddiametrar är 4, 00, 5, 00, 6, 30, 8, 00 och 10, 00 mm. Längden av dessa belagda elektroder varierar mellan 350 och 450 mm med enbart parti (utan beläggning) som sträcker sig mellan 20 och 30 mm, varifrån den hålls i en elektrodhållare.
Kemiska kompositioner av kärnkablar för låga och medelstora kolstål anges i tabell 5.1A och för kärnkablar av mjukt stålelektrod i tabell 5.1B .:
Förbrukningsvaror # 2. Svetsstänger och ledningar:
Bladsvetsar och stänger används i korta längder på ca 1 meter eller i spolform i spolar. Medan korta längder används för processer som GTAW och plasmabågsvetsning, där de inte ingår i svetskretsen, används långa ledningar för processer som GMAW och SAW, där en del av ledningen leder ström när en svetstråd utgör en del av elektrisk krets kallas en svetselektrod annars kallas det en svetsstång.
De flesta ledningar som används för svetsning av konstruktionsstål innehåller vanligen 0-10% kol och 0-35 till 0-60% mangan. Andra har ökat manganinnehåll. Vissa andra typer har ökade mängder kol, mangan och kisel.
Överskott av kisel i svetstråd resulterar i kraftig sprutning, gasning i svetsbassängen och icke-metalliska material i svetsmetallen. Högsta tillåtna kiselhalt är upp till 0-95%.
Innehållet i skadliga föroreningar som svavel och fosfor bör inte överstiga 0-04% vardera. I vissa ledningar, speciellt de som används för svetslegeringsstål, är den maximala mängden svavel och fosfor tillåten 0-03% vardera.
Sortimentet av tråddiameter sträcker sig från 0-5 till 2-5 mm med 0-5, 0-6, 0-8, 0-9, 1-0, 1-2, 1-6, 2-0, 2- 4 och 2-5 mm trådar är normalt tillgängliga. Svetsmaskiner använder kontinuerliga ledningar i spolar. Beroende på tråddiametern kan en spole väga var som helst mellan 5 och 500 kg och mäta 150-1000 mm över.
Svetskablarna är vanligtvis kopparbelagda för att förhindra rost och för att förbättra aktuell uppsamling från kontaktröret, det hjälper också vid dragning av ledningar genom dörrar. För att undvika skadliga effekter och avskalning av kopparbeläggning hålls det vanligtvis mycket tunt och den maximala mängden koppar specificeras vid 0-4 viktprocent av ledningen.
Bortsett från låga kolstål tillverkas även svetskablar av rostfritt stål, aluminium och legeringar, nickellegeringar, magnesiumlegeringar, titanlegeringar och kopparlegeringar.
Svetskablarna finns både i fast och rörformad form, den senare innehåller flux i den.
Specifikationer för fasta ledningar och stavar :
Flera system används för att specificera svetselektroder eller stänger. AWS-specifikation är ett av de välkända system för kodifiering. Den består av ett prefiksbrev eller bokstäver följt av två siffror och bokstaven S och sedan ett suffix som kan vara en figur eller ett bokstav eller båda.
AWS-identifiering för elektrolytkolvstålelektroder och stänger för gasskärmad bågsvetsning kan förklaras genom att överväga en kod, säger ER-70S-1
ER - Prefix anger en elektrod eller svetsstång
70 - anger minsta svetssträckhållfasthet på 70 000 psi (5000 N / mm 2 )
S - indikerar fast elektrod eller stav
1 ...... .. 6- Suffixnummer anger kemisk analys eller annan användbarhetsfaktor, t.ex. 1 indikerar 0-07% kol och 0-30% kisel.
Alla dessa ledningar och stavar är normalt avsedda att användas med djuppolaritet och de flesta är konstruerade för användning med CO 2 som avskärmningsgas.
AWS-systemet antaget för att identifiera fasta kolstålstrådar för nedsänkt bågsvetsning är följande:
Den har ett prefix E för att indikera en elektrod. Detta följs av en bokstav L eller M eller H för att indikera nivånivån; L står för låg, M för medium och H för högt manganinnehåll. Det följs av en eller två figurer för att representera den genomsnittliga mängden kol i hundradelar av en procent, till exempel betyder 8 0 08% kol. Suffix bokstaven K används för att indikera kiselhalten högre än 0 05%.
Exempel :
EL8 - Låg mangan (0-30 - 0-55%), genomsnittligt kolinnehåll 0-08%, 0-05% kisel
EL8K - (0-30-0-55)% Mn, 0-08% C, (0-10-0-20)% Si
EM12 - (0-85 - 1-25%) Mn, (0-09-0-15)% C, 0-05% Si
EH14 - (1-75-2-25)% Mn, (0-10-018)% C, 0-05% Si
Några av dessa trådar är väldigt lika i sammansättning som de som används för gasbågsvetsning.
Tubulära elektroder eller Flux-Cored Wires:
Flusskärdet består av en metallmantel som omsluter en flaskakärna. Flödet som finns i elektroden utför i huvudsak samma funktioner som beläggningen på en täckt elektrod, det vill säga fungerar den som en deoxiderare, slaggformare, ljusbågstabilisator och kan tillhandahålla legeringselement såväl som avskärmningsgasen.
Det finns två huvudorsaker för införandet av flusskärad tråd, till skillnad från fast tråd, behöver den inte nödvändigtvis stålplåtar med specifik komposition för dess produktion, eftersom den kan framställas av remsor av önskat material; Det är också lättare att använda speciellt för svetsrör i fast position.
Fluxkärnade trådar, i sin nuvarande form, introducerades 1956 i USA. I början bringades den remsa som innehöll flödet till den erforderliga diametern genom vikning men efterföljande utveckling resulterade i sömlöst metallrör runt kärnan som innehåller flödet. Flusskärmade trådar med olika konfigurationer är tillgängliga, varav några visas i figur 5.1.
Inledningsvis producerades flödeskärmade trådar i storlek 3, 2 mm, men nu är dessa tillgängliga till 11 mm diameter.
Typiska flusskärmade trådar används med CO 2 som avskärmningsgas med fluss innehållande slaggbildningsbeståndsdelarna och legeringselementen. I många fall innehåller trådarna även järnpulver, insatta ledningar eller metallremsor som delvis är ledande.
Tråddiametern sträcker sig normalt mellan 1-2 och 4 mm med fluss som vanligen bildar 5-25 vikt% av den totala tråden vilket resulterar i en avsättningseffektivitet av 85 till 95%.
Typer av flux-Cored Wires:
De flesta flusskärmade ledningarna som är tillgängliga för svetsning av kolstål är av rutiltyp, vari TiO2 (titandioxid) är den huvudsakliga slaggbildande beståndsdelen. Dessa ledningar tillåter relativt sprutfri svetsning och producerar svetsar med slät yta och lätt avtagbar slagg.
Fluxkärnade ledningar av den grundläggande typen är emellertid mer populära. De slaggbildande beståndsdelarna i dessa trådar är kalciumfluorid, kalksten, alkaliska jordartkarbonater och oxider. Används med låga strömmar ger dessa ledningar större spott, men med högre ström är metallöverföringen smidig med liten spridning. Med kolstål ger de grundläggande trådarna svetsar med bättre slagkraft än rutilektroder. En ytterligare slående egenskap hos svetsmetallen erhållen genom användning av basiska flusskärmade trådar är dess okänslighet för glödgningsglödgning. Efter glödgning vid ca 600 ° C sker inte det fruktade fallet i slaghållfasthet.
Medan vätehalten i svetsmetallen i basbelagda elektroder, även när den är fullständigt torkad före användningen, är 3 ml / 100 g svetsmetall, kan den vara så låg som 1-2 ml / 100 g svetsmetall för fluss- kärnkablar.
Det finns två huvudtyper av fluss-kärnade elektrodkablar, dvs enkla kör- och flervägiga ledningar. Den förra ger ganska högt mangan- och kiselinnehåll i svetsmetallen än den senare. De flusskärmade trådarna kan också vara gasskärmade eller självskärmade (ingen yttre gassköld), det vill säga, den är avskärmad av gas som produceras genom sönderdelning och förångning av flödeskärnan. I det senare fallet skyddar den smälta slaggen droppen genom metallöverföringen.
CO 2 -skärmade och självskärmade flusskärmade ledningar har använts i allt större utsträckning för att svetsa stål över 12 mm tjocka, för vilka deras huvudsakliga attraktion har varit möjligheten att avsätta metall kontinuerligt och mycket snabbt med hjälp av halvautomatiska svetssystem. Det har varit en samtidig tillväxt i användningen av GMAW med argonrik gasblandning för svetsningsstål, huvudsakligen under 12 mm tjock. Den främsta fördelen med detta har varit kombinationen av hög svetshastighet med bra finish och minsta sprut och slagg.
Kodningssystemet för att identifiera flusskärmade trådar följer samma mönster som för GMAW-fasta ledningar, men är specifikt för rörformiga elektroder.
Ta till exempel E60T - 7
Här,
E - Indikerar en elektrod.
60 - Indikerar 60 000 psi (420 N / mm) som minsta svetsad draghållfasthet.
T - Indikerar rörformad, tillverkad eller flerkärnig elektrod.
7 - En figur mellan 1 till 8 som suffix indikerar kemi hos den avsatta svetsmetallen, avskärmningsgasen och användbarhetsfaktorn.
Bland de mer populära specifikationerna är rutiltypen (E70T - 1 & E70T - 2), självskyddad typ (E70T - 4) och den grundläggande typen (E70T - 5).
Förutom kolstålbaserade flusskärmade ledningar har även fluxkärnade ledningar av låglegerat stål utvecklats som gör det möjligt att producera svetsmetall lämplig för de flesta typer av stål och för olika tekniska krav. Fluxkärnade ledningar legerade med nickel, molybden och krom kan användas för att svetsa finkorniga konstruktionsstål med hög hållfasthet, vilket tidigare varit önskvärt att svetsa med basbelagda elektroder och grundflöden.
Fluxkärnad trådteknik har gjort det möjligt för användarna att byta från solid CO 2 -process till fluxkärnad trådprocess för olika fördelar. Processen är mycket snabbare, enklare och ekonomisk än nedsänkt bågsvetsning, med högre produktivitet vid vissa tillämpningar, till exempel vid fartygsbyggnad, används även rörformade eller flusskärmade ledningar för ytbehandling och SAW-applikationer.
En kärnad tråd, i vilken flöde har ersatts av metallpulver, används med argonrik skyddsgas för att avsätta svetsmetall vid mycket höga hastigheter i stålplattor från 5 till 60 mm tjocka. De har bra mekaniska egenskaper, är nästan fria från stänk och har låga slagg. Rök är också låg och slaggavlägsnande mellan körningar är inte nödvändigt.
MIG-svetsning med korrigerad tråd kombinerar de bästa egenskaperna hos både inertgasskärmning och fluxkärnad teknik. Den fasta tråden ersätts med en kärnad tråd, där kärnan består av metallpulver och deoxidisatorer istället för de normala slaggbildande flödena. När denna tråd deponeras under en avskärmningsgas bestående av argon med en liten andel CO 2- svetsar är praktiskt taget identiska med MIG-svetsar men med högre avsättningshastigheter associerade med flusskärmade trådar.
Kärnkablarna är vanligtvis gjorda i 1, 6 mm diameter och är konstruerade för allpositionssvetsning med högre procentuell återhämtning vid användning med argonrik gas och ger praktiskt taget ingen slagg. Den procentuella återhämtningen som definieras som viktförhållandet av metall avsatt till vikt av förbrukningsmaterial som används multiplicerat med 100 varierar från en process till en annan, såsom visas i tabell 5.3.
Förbrukningsvaror # 3. Svetsflöde:
Flux är en viktig aspekt av den nedsänkta bågsvetsningsprocessen, och den tjänar följande ändamål:
1. Den del av flödet som smälter flyter som en flytande filt över den smälta metallen skyddar den mot de skadliga effekterna av omgivande atmosfär och minskar därmed uppsamlingen av syre och kväve.
En ide om effektiviteten av ett flöde för att skydda svetsbassängen från atmosfärisk förorening kan erhållas från kvävehalten i svetsmetallen. Vid svetsning med nakna elektroder är kvävehalten i svetsmetallen så hög som 0-18%. Tunga belagda elektroder håller siffran nere till 0-026% medan det i SAW är högst 0 005% kväve i svetsbeläggning.
2. Den fungerar som en god isolator och koncentrerar värme inom en relativt liten svetszon, vilket förbättrar smältmetallens smältning från svetselektroden och modermaterialet.
3. Det fungerar som en rengöringsmedel för svetsmetallen, absorberar orenheter och lägger legeringselement som mangan och kisel.
4. På grund av flux är svetsmetallen inte bara ren men den är också mer tät och har därför utmärkta fysikaliska egenskaper.
5. Fluxens filt förbättrar processeffektiviteten genom att minska sprut och brännskador, vilka är oundvikliga med en vanlig öppen båge.
Sammansättning och kemisk klassificering av SAW Fluxes:
Beståndsdelarna för flussmedel är i grunden råmaterial av geologiskt ursprung som är baserade på kiseldioxid, silikater, kalksten, lera, oxider, fluorider och andra mineraler. Många beståndsdelar i ett flöde förbättrar inte dess egenskaper mycket men är huvudsakligen närvarande som en rest; I viss utsträckning kan de påverka dess fysiska och kemiska beteende.
I allmänhet består ett SAW-flöde av kvarts (Si02), hausmanil (Mn3O4), korund (Al2O3), periklas (MgO), kalcit (CaCO3), fluorit (CaF2), kalksten (CaO) zirkoniumoxid (ZrO2), kryolit (Na3AlF6), dolomit (CaMg (CO3) 2 ), ferrokisel (FeSi2), magnesit (MgCO3), rhodenit (MnSiO3), rutil (Ti02), wellastonit (CaSiO3), zirkon (ZrSiO4) samt oxider av barium, natrium, kalium och järn, dvs BaO, Na20, K20 och FeO. Det kan bestå av alla dessa element eller några av dem i de önskade proportionerna. Varje element inducerar olika egenskaper i svetsflödet, vilket gör det möjligt att hantera fluxens lämplighet för att uppfylla kraven.
Beroende på mängden olika beståndsdelar kan ett flöde vara surt, basiskt eller neutralt.
Dessa egenskaper bestäms av flödesbundets BASICITY INDEX (BI), som definieras som förhållandet mellan basiska oxider och sura oxider, det vill säga:
Ett flöde anses vara surt om BI <1, neutralt för BI mellan 1-0 och 1-5, grundläggande för BI mellan 1, 5 och 2, 5, och mycket grundläggande för BI mer än 2, 5.
Några av flödena klassificerade på grundval av ovanstående överväganden ges i tabell 5.4:
Roller av flytande ingredienser:
1. Silika (Si02):
Det är en sur oxid som bildar den högsta gradienten av alla SAW-flöden. Det ger den nödvändiga viskositeten och strömkapaciteten till flödet i smält tillstånd. Högre SiO 2 -halten ökar viskositeten och flödes strömkapacitet. Det förbättrar slaggavtagbarheten med följdriktigt bra svetspärlutseende utan underskott även vid 1000A. SiO 2 leder dock till förlust av deoxiderande medel och orsakar diffusion av kisel i svetsmetallen vilket resulterar i sämre mekaniska egenskaper speciellt slagstyrkan.
Si02 i flöde varierar från 25 till 55 viktprocent. Men flussarna innehållande SiO 2 mer än 40% visar snabb oxidation av legeringselement och ökade mängder av icke-metallisk inklusion i svetsmetallen vilket resulterar i reducerad svetsmetallsughhet.
SiO 2 minskar bredden till penetrationsförhållandet hos svetspärlan. Det minskar också bågstabiliteten.
2. Manganoxid (MnO):
Det leder till legering av mangan till svetsmetallen och det förbättrar dess nollegenskaper.
MnO gynnar högre svetshastigheter och djupare penetration. Det minskar känsligheten för rostporositet men det sänker också strömkapaciteten och viskositeten. MnO förbättrar dock bågstabiliteten.
3. Rutil (Ti02):
Det är kemiskt neutral oxid. Det ger metallurgisk fördel genom bildning av acikulär ferrit på grund av kornförädling. Det förbättrar bågstabilitet och slagegenskaper.
4. Aluminiumoxid (Al203):
Det förbättrar också effektegenskaperna hos den svetsmetall som beror på (o kornraffinering och [liggande bildning av acikulär ferrit. Det minskar bågstabiliteten och viskositeten och ger medium penetration.
5. Zirkoniumoxid (ZrO2):
Det tar bort de skadliga elementen som syre, kväve, svavel och fosfor. Det verkar emellertid huvudsakligen som ett kornförädlingselement och främjar bildning av acikulär ferrit.
6. Bor, vanadin och niobium:
Dessa element är ansvariga för kornförfining i svetsmetall, men när de överstiger, leder det till nederbördshärdning.
7. Kalksten (CaO):
Det är en av de viktigaste beståndsdelarna i flödet när det gäller ljusbågsstabilitet och fluiditet. CaO är en mycket stabil oxid, grundläggande i naturen. Det minskar viskositeten och gör flödet mycket känsligt för fukt. Denna hygroskopiska karaktär leder till porositet i svetspärlor.
CaO avlägsnar svavel och fosfor och ökar svetsmetallens slaghållfasthet. Det ger emellertid mycket grundig penetration och ökar tendensen till underbud.
8. Kalciumfluorid (CaF2):
Det ökar smältmetallens flytbarhet och leder till sprayöverföring. Det hjälper till att avlägsna upplöst väte från smält metallstål genom att bilda vätefluorid för vilket stål inte har någon affinitet.
9. Kalciumkarbonat (CaCO3):
Det minskar viskositeten och gör flödet mer grundläggande. Det undviker absorption av fukt.
10. Deoxidisatorer (Al, Mn, Ti, Si):
Dessa element i flux hjälper till att avlägsna syre från svetsmetallen på grund av deras högre affinitet för syre än för andra element för det. Bortsett från det Al, Ti och Mn förbättras även mekaniska egenskaper hos svetsmetall genom kornförädling.
11. Natriumoxid (Na20) och kaliumoxid (K20):
Dessa är låga joniseringspotentialelement och är mest instabila beståndsdelar i ett flöde. De förångar och diffunderar i bukhålan som ger låga joniseringspotentialångor i bågeområdet och därigenom förbättrar bågstabiliteten.
Huvudsyftet med de olika beståndsdelarna i en flödesbåg för att uppnå bågstabilitet, önskad fluiditet av smält flöde och lätt avtagbarhet hos den stelnade slaggen efter svetsning.
När det gäller ljusbågstabilitet försämrar CaF 2 den, även om dess tillsats är väsentlig för att styra porositeten. Det är därför absolut nödvändigt att hitta en balans mellan dessa motstridiga krav. De element som förbättrar bågstabiliteten inkluderar kalium, natrium och kalcium. Genom sin effekt på ljusbågsstabilitet bär kompositionen av ett flöde direkt på svetspärmens formning.
En alltför stor mängd CaF2 eller SiO2 i flödet kommer att försämra ljusbågsstabiliteten och därigenom en korrekt formning av svetsen. Den resulterande svetsen kommer att vara smal, med överdriven penetration eftersom bågen blir kort och mindre manövrerbar. Å andra sidan gör närvaron av några in-gradienter som CaO, Na2O, K2O bågen lång och smidig, och den resulterande svetsen är bred och med normal penetration.
Överdrivna mängder CaF 2 och SiO 2 är oönskade också eftersom de ger upphov till giftiga fluorider, kolmonoxid (CO) och kvävepentaoxid, så att konstant kontroll måste hållas på innehållet i svetsaffärens atmosfär.
Fluxiteten hos ett flöde vid smältning är också en faktor som påverkar svetsformen. Ett flöde vars fluiditet i smält tillstånd varierar mycket med temperaturen kallas kort flöde och ett flöde, vars fluiditet förblir mer eller mindre konstant, kallas långt flöde, såsom visas i figur 5.2. Långa flöden ger grova krusningar på svetsen och korta flussar, fina ripplar.
Om ett flöde har låg fluiditet, alstringstemperaturen hos svetsmetallen kommer svetsytan att vara grov, med en mängd åsar och hål. Slaggen klarar sig lätt till en sådan yta och är mycket svår att avlägsna.
Överdrivna mängder SiO 2, MnO och FeO gör också slaggen svår att lossna och därmed försämra svetshastigheten, speciellt vid flerspasningssvetsning.
Fluxar bör också inte bilda för mycket damm, eftersom det kan orsaka silikos (en lungsjukdom som orsakas av inhalationsdamm som innehåller kiseldioxid). Som en försiktighetsåtgärd bör allt flusshantering vara mekaniserat.
Fysisk klassificering av SAW Fluxes:
Fluxer för nedsänkt bågsvetsning granuleras till en kontrollerad storlek och kan vara en av de två huvudtyperna viz .:
(i) smältflöden
(ii) agglomererade flöden.
(i) Smältflöde:
De vanligaste flödena är smältflöden. De är tillverkade av mineraler som sand (SiO 2 ), manganmalm (MnSiO 3 ), dolomit (CaMg (CO 3 ) 2 ) par, krita (CaCO 3 ) etc. Som namnet antyder framställs ett smält flöde genom att fusera in-gradients top 'en ugn och kornas efter behov Det är fria från fukt och är icke-hygroskopisk.
Orsaken till att ingredienserna smältas är att den krossande och mekaniska blandningen av ingradienterna inte producerar en homogen massa. Kornen hos de olika mineralerna skiljer sig i densitet och skiljer sig från varandra i hantering. Denna separation förändrar oundvikligen kompositionen av blandningen, och flödet misslyckas att betjäna dess avsedda funktion.
Lågkolestål är oftast svetsade med smältflöden.
Några av de välkända smälta flussarna finns i två kornstorlekar. Grovare storlek är avsedd för automatiska bågsvetsmaskiner, och den finare storleken, för halvautomatiska bärbara SAW-maskiner. I det förra är kornstorleken 3-0 till 0-355 mm och i den senare 1-6 till 0-25 mm. I utseendet är kornen transparenta partiklar från gul till rödbrun i färg. Den nominella sammansättningen av en av dessa flöden är,
Ett annat smältflöde tillgängligt är också mycket lite annorlunda än det ovanstående. Båda är framställda av sand innehållande minst 97% kiseldioxid, manganmalm innehållande minst 50% mangan och inte över 0-2% fosfor; fluorspar som bär 75% CaF2 och inte över 0, 2% svavel; kaustisk magnesit med minst 87% magnesiumoxid; och kolbärande material för att deoxidisera flödet eftersom det är smält, exempelvis kol, antracit, koks, sågstoft etc.
(ii) agglomererade fluxer:
Vilket inkluderar även keramiska flöden, bereds genom att blanda ingradienterna och binda kornen med vattenglas (natriumsilikat). Dessa flöden innehåller ferrolegeringar (ferro-mangan, ferrokisel och ferro-titan) och ger ett högt innehåll av kisel- och mangan och andra legeringselement i svetsmetallen.
Ett sådant flöde från vilket alla andra klassificeringar kan erhållas genom införande av legeringsadditioner har följande sammansättning i vikt:
Med denna komposition kan man erhålla en höglegerad svetsmetall med lågkol elektrodledning.
Nackdelen med keramiska duxer är att de lätt absorberar fukt och deras korn har sämre mekanisk hållfasthet, varigenom flödet inte kan användas upprepade gånger.
Keramiska flöden ska förvaras i hermetiskt tillslutna behållare och hävdas före användning. För att undvika dammbildning bör de aldrig lagras eller transporteras i mjuka glidväskor.
De faktorer som styr effektiviteten hos ett flöde för att uppnå de önskade funktionerna är djupet och bredden av flödessängen och även storleken och formen av flusspannmål. Normalt bör flussängen vara minst 40 mm djup och 30-40 mm bredare än fogen. Ett otillräckligt djup eller bredd av flussbädden exponerar zonen till luft, med det resultat att den smälta metallen kommer att plocka upp kväve och svetsmetallens svejsbarhet kommer att minskas. Detta gäller även för grova kornflöden. Av samma anledning är glasflöden bättre än pimpstenliknande.
Vid skärmad metallbågsvetsning med tungbelagda elektroder legeras svetsmetallen med ferrolegeringarna som ingår i beläggningen. På grund av detta kan en höglegeringssvetsmetall erhållas även med vanlig elektrodkabel med låg koldioxid. De vanligast använda smältflödena innehåller emellertid inte ferroalloyer, och de enda legeringselementen är kisel och mangan.
Mängden Si och Mn som upptas av svetsmetallen beror på svetsförhållandena, analysen av flödet såväl som det hos elektroden och den använda modermetallen. De vanliga siffrorna är 0-1 till 0-3% kisel och 0-1 till 0-4% mangan.
Den ungefärliga andelen av dö olika huvudämnen av flussar som tillverkats av en stor producent i Storbritannien och deras effekter på svetsmetallkompositionen för en given fylltråd är uppräknade i tabell 5.5.
Specifikation för SAW Fluxes:
Enligt AWS-kodningssystemet specificeras SAW-flöden enligt de mekaniska egenskaperna hos svetsmetall för en specifik elektrodtråd.
Flödet identifieras med ett speciellt specifikationssystem som använder prefixbrevet F för att ange flöde. Nästa siffra indikerar minsta draghållfasthet, i 10 000 psi (70 N / mm 2 ), av svetsmetallen. Den nästa siffran eller bokstaven anger den lägsta temperaturen vid vilken svetsmetallens slaghållfasthet kommer att vara lika med eller överstiga 27 J (20 ft-Ib).
Denna kod är enligt följande:
Denna kodsiffra följs av en streck och sedan bokstaven E för att ange en elektrod. Det följs av ett brev som indikerar nivån för mangan som är L för lågt (0-30-0-60%), M för medium (0-85-1-40%) och H för högt (1-75 - 2-25%) mangan. Detta följs av ett tal som är den genomsnittliga mängden kol i punkter eller hundra procent.
Exempelvis skulle F74-EM12 indikera ett SAW-flöde med följande egenskaper:
F-flöde
7 - svetsmetall med en minsta draghållfasthet på 70 000 psi (500 N / mm 2 )
4 - Svetsning med en slaghållfasthet på 27 J vid -40 ° C
E - med påfyllningstråd som elektrod
M-svetsmetallmangan av medelhalt, dvs 0-85 till 1-40%
12 - svetsmetallkarbonhalt av 0-12%.
Elektroslagsvetsning (ESW) flussar liknar SAW-flöden men är oftare av den smälta typen. 'Dieflödet måste förbli helt i smält tillstånd för att leda elektricitet för att göra ESW-processen fungerande. Det smälta flödet ger det nödvändiga motståndet mot strömflödet för att hålla det vid önskad temperatur.
Flödet tillhandahåller också element för att rena och desoxidisera svetsmetallen och skyddar den från de skadliga effekterna av atmosfäriskt kväve och syre. Flödet i smält tillstånd måste ha lägre densitet än stål för att hålla det flytande över den smälta metallen.
Förbrukningsartiklar # 4. Sköldgaser:
De stora skyddsgaserna som används för gaswolframbågsvetsning, gasbågsvetsning och plasmabågsvetsning är argon, helium och koldioxid. Bortsett från dessa kväve används även syre, väte och deras blandningar med de tre första gaserna för att uppnå önskade pärlkonfiguration och svetsmetallegenskaper.
Dessa skyddsgaser kan klassas i två grupper, nämligen:
en. Inerta gaser som (i) argon och (ii) helium,
b. Gaser som upplöses i och reagerar med metallen, exempelvis CO2, 02, H2 och N2.
Argon:
Det är en icke brännbar, icke-explosiv gas erhållen från luft genom djup kylning och fraktionering, där den är närvarande i utsträckningen av 9, 3 x 10 ° C. Det är ca 23% tyngre än luft.
Generellt marknadsförs argon i tre kvaliteter, säg A, B och C som innehåller 0-01, 0-04, 0-1% av föroreningar. Kommersiell argon innehåller 16-7% föroreningar. För högklassigt svetsarbete krävs renheten av argon som är ca 99-995%.
Argon är giftfri men kan orsaka kvävning i slutna utrymmen genom att byta ut luften.
Argon lagras och skickas i standard stålcylindrar i gasformig svit. Cylindrar för ren argon är målade svarta i botten och vitt på toppen, där orden "ren argon" är stencilerad. I en cylinder hålls gasen under ett tryck av 150 atmosfär (15 N / mm 2 ca) - när den fylls helt.
En standard 40 liters cylinder rymmer 6 kubikmeter (6000 liter) argon. Från en cylinder argon matas till svetsningspunkten genom en tryckregulator som är fäst vid ventilen i cylinderns hals. Tryckregulatorn sätter gasens tryck ner till den siffra som krävs för svetsning (som vanligen ligger under 0-5 atmosfär) och upprätthåller även arbetstrycket konstant, oberoende av trycket i cylindern. Tryckregulatorerna för argoncylindrar är målade svarta.
Flödeshastigheten för argon mäts med en flödesmätare som kallas rota-meter som är ansluten till regulatorn.
De specifika användningarna av olika kvaliteter av argon för svetsning anges nedan:
Betyg A:
Grade A (99-99% ren eller mer) argon används för svetsning av aktiva och sällsynta metaller och även för svetsning av komponenter gjorda av andra material, vid slutstadiet av tillverkning.
Betyg B:
Grade B (99-96% ren) argon används för svetsning av aluminium- och magnesiumbaserade legeringar.
Betyg C:
Betygsskala C (99-9% ren) argon används för svetsning av rostfritt och andra höglegerade stål.
Helium:
Helium är en sällsynt gas. Det är närvarande i atmosfären i utsträckningen av endast 0-52 x 10 -3 %. Dessutom är helium närvarande upp till 10% i naturgas. Det härrör också från sönderfallet av vissa radioaktiva element och finns i vissa uranmineraler.
På grund av sin höga kostnad är helium relativt mindre använd inert gas.
Det är en lätt gas som väger endast 1/7 av luften. Detta komplicerar svetsbassängsskyddet och resulterar i ökad gasförbrukning.
Helium säljs i två kvaliteter. Grad I är 99-6-99-7% ren och Grade II 98-5-99-5% ren. Den lagras och skickas i gasformigt tillstånd i standardcylindrar under ett tryck av 15 MPa (150 atomer). Kommersiell Helium I lagras i cylindrar som är målade bruna och inte har någon inskription. Kommersiell Helium II hålls i cylindrar som är målade bruna och bära ordet "Helium" stenciled med vit färg.
Helium har den högsta joniseringspotentialen hos någon av skyddsgaserna och därför kan en svetsbåg drivas med mycket högre potential än argon. Sålunda ger båge med heliumskärmning en större mängd värme. På grund av sin lätta vikt tenderar helium att flyta bort från bågezonen och därigenom producera en ineffektiv sköld om inte högre flödeshastigheter upprätthålls.
Men dess lätta vikt är till hjälp för överliggande svetsning. På grund av större flödeshastighet som krävs för helium kan högre svetshastigheter uppnås. Det är möjligt att svetsa ca 35 till 40% snabbare med helium än vid användning av argon som skyddsgas. Den används ofta i gaswolframbågsvetsning, gasbågsvetsning och automatiska MIG-svetsprocesser.
Koldioxid:
Det är en färglös gas med en lätt märkbar lukt. När det löses i vatten ger det en sur smak. Det är cirka 1, 5 lim tyngre än luft.
Industriellt framställs CO 2 genom kalcinering av koks eller antracit i specialdesignade pannor, och genom att fånga det från naturliga källor. Det erhålls även som biprodukt för tillverkning av ammoniak och fermentering av alkohol
Under tryck blir CO 2 en vätska, och detta med tillräcklig kylning stelnar till en snöliknande substans (kallad torris) förångning vid -57 ° C.
Torkisen och gasformig CO2, som används kommersiellt, erhålles från flytande CO2, vilken är en färglös vätska. När den får förångas vid 0 ° C och normalt tryck (760 mm Hg), producerar en kg CO 2 509 liter gasformigt CO2.
Flytande CO 2 levereras i stålcylindrar där den upptar 60 till 80% av det totala utrymmet. En standard 40 liters cylinder rymmer 25 kg vätska som producerar ca 15 cu.m. av gas vid indunstning. Gasens tryck i cylindern beror på temperaturen som går ner när mer gas tappas från cylindern.
CO 2 som används för svetsändamål kan vara av två kvaliteter. Grad I måste innehålla minst 99-5% (volym) ren CO 2 och inte över 0-178 g / m 3 fukt. Motsvarande siffror för grad II är 99-0% och 0-515 g / m 3 .
Penetrationsegenskaperna för CO 2 liknar penetrationsegenskaperna hos helium på grund av likheter av gasernas vikter. CO 2 som används för svetsning måste vara fri från all fukt eftersom fukt frigör väte som ger porositet i svetsmetallen. Eftersom CO 2 har större elektrisk resistans, måste nuvarande inställning vara 20 till 30% högre än de som används med argon och helium.
CO 2 anses vara inert vid normal temperatur och tryck. Vid förhöjda temperaturer dissocierar den emellertid i stor utsträckning 20 till 30% i CO och O. CO är giftigt och har en säker koncentration på endast 175 ppm (delar per miljon) jämfört med 5000 ppm för CO2. Detta kräver ett effektivt avgassystem för att skydda mot de negativa effekterna av CO.
Den negativa egenskapen för bildandet av syre är att den kan reducera metallets nominella hållfasthet. En annan stor nackdel med användningen av CO 2 är dess extrema motstånd mot strömflödet. På grund av detta motstånd är ljusbågslängden känslig. När båge längden är för lång kommer den att släcka lättare än när en inert gas, som argon eller helium, används.
Defekta svetsar produceras oftast när man använder CO 2 från toppen eller botten av en cylinder. Detta beror på att gasen i toppen bär de flesta föroreningarna (kväve, syre och fukt) medan vattnet kan vara. 150-200 gm / cylinder samlar upp under den flytande CO2 i botten. Ändra att vätskan CO2 har blivit fullt använd, gasen som kommer ut ur cylindern kommer att innehålla för hög fuktighet.
För att undvika fel på grund av föroreningar i CO 2 kommer det att vara en bra plan att låta den nyligen levererade CO 2 lösas i 15, 20 minuter och släppa in den övre delen av innehållet i atmosfären. Det är också en bra metod att vrida en cylinder upp och ner och låt den ligga i denna position i ca 15 minuter. Efter den tiden öppnar du ventilen försiktigt, allt vatten i cylindern kommer att strömma ut.
När CO 2 tappas med en hastighet på över 1000 liter / timme (vid kontinuerlig svetsning) kommer det att vara bra att en operatör använder minst två cylindrar kopplade parallellt.
Om stora mängder CO 2 är inblandade kan det sändas i tankfartyg och hällas i förångare. CO 2 kan också sändas som torris och avdunstas i användarens lokaler. Viktiga fördelar med att använda fast CO 2 för svetsning är gasens höga renhet och bättre transportabilitet. Briketter av fast CO2, som levereras av en leverantör, vänds till gas i speciella fartyg uppvärmda antingen med el eller varmt vatten.
Andra gaser:
Generellt används Ar, He och CO 2 enkeltvis eller i blandningar som skärmgaser för svetsning. Men ganska ofta tillsätts andra gaser som O2, H2 och N2 till dessa gaser, för att uppnå vissa önskade former och egenskaper hos svetsavlagringar.
Syre är färglös, luktfri och smaklös aktiv gas som kombinerar med många element för att bilda oxider. I stål kan det kombineras med kol för att bilda CO, som kan fångas i den stelnande svetsmetallen och resultera i porer eller hålrum. Denna defekt övervinns vanligen genom tillsats av deoxidisatorer som Mn och Si.
Vätgas är den lättaste gasen närvarande i atmosfären i storleksordningen 0-01%. Vätgas kan emellertid också vara närvarande i bågeatmosfären från fukt eller kolväten närvarande på basmetallen eller påfyllningstråden. Den löses upp i smält stål men lösligheten i stål vid rumstemperatur är mycket låg. Vätskan som släpper ut går således till korngränserna och kan leda till sprickor. Det orsakar också underkula i HAZ.
Kväve är mycket i atmosfären. Det är färglöst, luktfritt, icke-toxiskt, och nästan en inert gas. Det är lösligt i smält stål men lösligheten i stål vid rumstemperatur är mycket låg. Således kan det också orsaka porer och tomrum. I mycket små mängder kan nitrater, om de bildas, öka styrkan och hårdheten i stål men minska dess duktilitet vilket kan leda till sprickbildning. Kväve används ibland för svetsning av koppar eftersom det ger en hög värmebåge. På grund av sin låga kostnad, jämfört med argon, används den ofta för att rensa rör- och slangsystem av rostfritt stål.
Gasblandningar:
Gasblandningar som vanligen används vid bågsvetsningsprocesser innefattar Ar-He, Ar-CO2, Ar-02, Ar-H2, Ar-CO2-02 och liknande.
Förhållandet mellan argon och Ar-He-blandningar kan variera från 25 till 95% Ar. För svetsning av aluminium är emellertid en kombination som ofta används en blandning av Ar-75% He eller Ar-80% He. Argon som skyddsgas hjälper till att avlägsna oxider och det uppvisar också en viss mängd porositetskontroll över svetsavsättningen. Helium hjälper till att ge en bra pärla konfiguration. De flesta järn- och järnmetaller kan svetsas med antingen helium eller argon eller deras blandningar. Helium är särskilt användbart för svetsning av tyngre delar av aluminium, magnesium och koppar samt för svetsning.
En blandning av CO 2 -75% Ar eller CO, -SO 2 % Ar är ganska populär för svetsning av strukturella och låglegerade stål. Argon förbättrar metallöverföringsegenskaperna och CO 2 hjälper till att förbättra pärlformen och ekonomin i processen. Dessa blandningar används emellertid på tunnare sektioner av stål när kulans utseende är viktigt. Dessa är också användbara för utvändig svetsning på extremt tunn plåt.
Syre tillsätts ibland argon i syfte att förbättra pärlformen vid svetsning av lågkol stål. Liten mängd syre tillsatt till argon ger signifikanta förändringar. Till exempel breddar den djupt penetreringsfinger i mitten av pärlan; det förbättrar även pärlkontur och eliminerar underskottet vid svetsens kant.
Syre tillsätts normalt i mängder av 1%, 2% eller 5%. Maximal mängd syre som används för Ar-O2-blandningar är 5%. Högre mängder, om de tillsätts, kan leda till porositet i svetsmetallen. Huvudsyftet med att tillsätta syre till argon är att bilda termjonisk järnoxid på ytan av stålelektroden vilket förbättrar dess emissivitet och gör katodpunkten bredare och stabil om elektroden görs negativ.
Väte tillsätts ibland till argon men dess mängd är begränsad till högst 5%. Vanligtvis används de använda blandningarna Ar-2% II eller Ar-4% H2. Tillsats av väte orsakar ökad bågspänning vilket leder till högre värme i bågen. Ar-H 2- blandningen bör inte användas för lågkolv eller låglegeringsstål, eftersom det kan leda till vätekrackning som ofta kallas väteförbränning. Den används huvudsakligen för svetsning av nickel eller Ni-legeringar. Tunga delar av rostfritt stål är också svetsade med denna blandning.
Blandning av CO 2 - O 2 eller Ar - CO 2 - O 2 används också ibland för svetsning av milda stål. Detta förbättrar läget för metallöverföring och pärlform. Tillsats av syre resulterar i varmare körning av bågen och undviker således brist på fusion.
Användning av klor, i små mängder, som avskärmningsgas för aluminium förbättrar ljusbågsstabiliteten. Även kväveoxid som ett mycket litet tillskott (<0-03%) till avskärmningsgasen, för svetsning av aluminium, bidrar till att minska ozonhalten i svetszonen.
I allmänhet kan sammansättningen av avskärmningsgasen för gasskärmad bågsvetsning av olika metaller och deras legeringar baseras på riktlinjerna som tillhandahålls i tabell 5.6. Pärmformer erhållna med olika avskärmningsgaser visas i figur 5.3.
