Specifika tekniker för svetsning

Denna artikel lyfter fram de tre specifika teknikerna för svetsning. Teknikerna är: 1. MIAB (magnetiskt impelled Arc Butt) Svetsning 2. Rörproduktion genom svetsning 3. Smal Gapsvetsning.

Teknik # 1. MIAB (magnetiskt impelled Arc Butt) Svetsning:

Vid MIAB-svetsning, som används för att svetsa rörformiga eller ihåliga tvärsnittsdelar tillsammans, separeras rörytorna som skall sammanfogas av ett litet gap på 1-2 mm och en svetsbåg slås av genom högfrekvensutmatning över gapet med användning av en konstant strömkälla, såsom visas i fig 22.25. Samtidigt läggs ett statiskt radiellt magnetfält skapat med hjälp av en gångjärns magnetisk spole i gapet vilket gör att bågen rör sig runt rörändarna som ett resultat av interaktion med magnetfältet.

Bågens varvtal är mycket hög, upp till 150 m / s eller mer, vilket resulterar i mycket snabb och jämn uppvärmning av rörändarna. Den tid som krävs för att uppnå önskad uppvärmning är ½ till 2 sekunder beroende på massan av metall som skall upphettas. CO 2 används ofta som skyddsgas för att skydda bågen och smältmetallen. Efter uppvärmning sluts rörändarna tillsammans under ett tryck av upp till ca 2200 N. Den maximala svetsströmmen som används är normalt 1000 A.

Den fasta fassvetsningen som produceras genom MIAB-svetsning har en karakteristisk blixt erhållen på grund av störningsverkan. Styrkan och kvaliteten på svetsar jämnar sig positivt med svetsar som tillverkas av friktionssvetsning och flaskbottningssvetsprocesser. Viktiga fördelar som hävdats för MIAB-svetsning över alternativa motståndsrör, blixt och friktionssvetsning är höga svetshastigheter, låg energiförbrukning, enkel automatisering och förmåga att ansluta till icke-cirkulära rör.

Förberedelse av rörytor är inte kritisk, varför en yta från marken till den som skärs av hacksåg är lämplig för svetsning genom MIAB-svetsning. Svetsar med stor diameter (mer än 100 mm) kräver dock en jämn strömanslutning runt omkretsen för att säkerställa god bågrotation. Produktionshastigheten med MIAB-svetsning kan vara 8-10 gånger friktionshastigheten och flaskbottningssvetsprocesser.

MIAB-svetsning har hittills utnyttjats av den europeiska bilindustrin för att svetsa komponenter med lågt koldioxid, låglegering och rostfritt stål. Specifika tillämpningar av processen innefattar hopkoppling av propellaxlar, drivaxlar, bakaxeländar, stötdämpare (keps svetsad i rörets ände) och gasfyllda stöttor. För närvarande är intervallet rördiametrar som kan svetsas genom MIAB-svetsning ungefär 10-300 mm med en väggtjocklek av 0, 7 till 13 mm.

Processutrustningen har utvecklats både för butiks- och fältfabrikationer.

Denna process kan inte användas för svetsning av solid bar och kvaliteten på fog kan inte garanteras av NDT eftersom det är möjligt att ha mycket tunna lager av oxid eller plana inlägg i svetslinjen. Trots dessa begränsningar förväntas emellertid processen vara omfattande inom industrier som hushållsapparater, luftkonditionering, kylning och möbeltillverkning.

Teknik # 2. Rörproduktion genom svetsning:

Höghastighetsproduktion av rör och rör uppnås genom följande tre varianter av resistanssömsvetsning:

(i) Elmotståndssömning av sätessvetsning (ERW-process)

(ii) Högfrekvent motståndsvetsning (HFRW), och

iii) Högfrekvent induktionssvetsning (HFIW).

(i) ERW-processen:

Stora mängder av stålrör och rör tillverkas av motståndsrörsömsvetsning från remsa som kontinuerligt kantskjuvas och rullas in i rör med önskad diameter före svetsning. Växelström på upp till 4000A vid ca 5 volt införs över leden genom elektroder av delningsrulltypen och kraften appliceras av tryckvalsarna såsom visas i fig 22.26. För att introducera tung ström direkt till de rörliga elektroderna används en roterande transformator med glidringar på den primära sidan. Till skillnad från normal sömssvetsning är nuvarande och arbetsrörelse kontinuerliga i denna process.

Den högsta produktionshastigheten begränsas av svetsströmfrekvensen, eftersom svetshastigheten ökas med individuella strömhalvcykler resulterar så småningom i punktsvetsning i stället för sömssvetsning. För att övervinna denna svårighet ökar den aktuella frekvensen vanligen till 350 hertz för att uppnå svetshastighet på 36 m / min.

Röret som framställs genom denna process har en fin av upprörd metall längs svetsfoget både inuti och ut som vanligtvis avlägsnas genom att installera lämpliga skär på produktionslinjen. Röret skärs till önskade längder genom att använda en skärare som rör sig längs röret och synkroniseras för att skära den önskade längden i den tillgängliga körningen i en given cykel.

(ii) HFRW-processen:

I detta förfarande bildas röret av rullar på samma sätt som i ERW-processen men strömmen i intervallet 500-5000A vid en frekvens upp till 500 kHz och en spänning på cirka 100 volt införs genom sonder gjorda av kopparlegeringar och silverlödda till tungvattenkylda kopparfästen. Kontakttipsstorleken varierar mellan 15 - 650 mm 2 beroende på den strömstyrka som ska bäras.

I ERW genereras värmen huvudsakligen av gränskontaktmotståndet, det produceras av hudeffekt, på grund av vilken strömmen strömmar i ett grundligt djup på ledaren och är proportionellt mot √1 / f. Tryckvalsar för att åstadkomma smidningstrycket installeras kort avstånd längs linjen från strömproberna som visas i fig 22.27. På grund av hudeffekten ligger strömflödet längs remsan genom Vee-toppen som bildas av de fayingytor som möts i en vinkel av 4 ° -7 ° när de närmar sig röret. Djupet av det uppvärmda området är i allmänhet mindre än 0, 8 mm och ger sålunda det optimala tillståndet för svetsfog.

I ERW-processen sker inte smältning, därför innebär svetsning betydande deformation av uppvärmd metall för att bryta oxidskiktet för att göra metallkontakt för kvalitetssvetsar. I HFRW kan ytlig smältning emellertid äga rum och den så framställda smältmetallen extruderas under smältningstrycket av rullar vilket resulterar i klämning ut ur oxiderat material eller andra föroreningar. Denna åtgärd gör denna process tillämplig på svetsning av icke-järnmetaller där eldfasta oxidskikt bildas mycket snabbt på grund av uppvärmning.

Användningen av högspänning och högfrekvens hjälper till att uppnå en god kontakt mellan sonderna och rörmaterialet även om det har skala på sig. De vattenkylda proberna har lång livslängd och kan svetsa tusentals meter rör innan de byts ut på grund av att ha på sig. Kontaktprober som används för HFRW av icke-järnmetaller kan ha tre gånger livet för prober som används för järnmetaller. Svetsning 100 000 m av icke-järnrör med en uppsättning prober är inte ovanligt.

Eftersom svetshastigheten beror på rörets tjocklek och inte på diameter, kan därför hög svetshastighet upp till 150 m / min uppnås för HFRW av tunnväggigt rör. Med en 160 KW kraftaggregat vid 400 KHz strömförsörjning kan rör och rör av stål och aluminium tillverkas med hög produktionshastighet beroende på väggtjockleken som visas i tabell 22.6.

Vid HF-svetsning av rör och rör strömmar strömmen på rörens insida såväl som på utsidan. Denna ytterligare ström som strömmar parallellt med svetsströmmen leder till strömförlust. För att minimera denna strömförlust placeras en magnetkärna eller impedator av ferritmaterial som smidesjärn inuti röret.

Impedern ökar den induktiva reaktansen hos växtvägen runt rörets insida, som begränsar den oönskade inre strömmen och ökar därmed utströmmen. Detta leder till högre produktionshastigheter. Impedern är vanligtvis vattenkyld för att hålla temperaturen låg så att den inte förlorar sina magnetiska egenskaper. För att undvika inläggning av tunnväggiga rör kan förhindringsanordningen förses med stödvalsar, såsom visas i fig 22.28, inuti röret svetsas.

HFRW-processen används för att producera rör och rör med diametrar som sträcker sig mellan 12 och 1270 mm och med väggtjocklek på 0, 25 till 25 mm. Vilken metall som helst kan svetsas genom denna process med hastighetsintervall från 5 till 300 m / min beroende på väggtjocklek.

HFRW-processen kan också användas för att tillverka spiral- och flänsrör och rör. Fig. 22.29 visar en överföringsledning utformad för att tillverka spiralvetsade rör från skålspolar. Den har en bestämmelse för automatisk avkolning och klädsel av skel, beskärning av ändarna, automatisk svetsning, värmebehandling av svetsning och skärning av röret i längd.

Fig. 22.30 visar arrangemanget för svetsning av spiralfin på rör. Olika metallkombinationer av rör och finmaterial kan svetsas av HFRW. Kombinationer som ofta svetsas inkluderar rostfritt stålrör, mjukt stålfina; cupronickel-rör och en aluminiumfin; mjukt stålrör och mjukt stålfena.

Diametrarna sträcker sig från 15 mm till 250 mm. Typiska finhöjder motsvarar rörets radie, finen kan vara så tjock som 6 mm, och finhöjden kan vara mindre än 1-2 per cm. Olika typer av serrated eller vikta fenor kan också svetsas till rör.

(iii) HFIW-processen:

Högfrekvens induktionssvetsning av rör liknar högfrekvent motståndsvetsning förutom att värmen som alstras i arbetsmaterialet är av strömmen inducerade i den. Eftersom det inte finns någon elektrisk kontakt med arbetet kan denna process endast användas där det finns en fullständig strömväg eller sluten slinga helt inom arbetet. Den inducerade strömmen flyter inte bara genom svetsområdet utan även genom andra delar av arbetet.

Rörkanterna sätts samman på samma sätt som i ERW- eller HFIW-processer. En vattenkyld induktionsspole eller induktionsspole av koppar omger röret vid den öppna änden av vejen såsom visas i fig 22.31. Högfrekvensströmmen som flyger genom spolen inducerar en cirkulationsström runt rörets yttre yta och längs kanterna på vejen och värmer dem till svetsningstemperaturen. Tryck appliceras för att åstadkomma svetsen som i HFRW.

HFIW är lämplig för slangar av vilken metall som helst inom ett intervall av 12 till 150 mm med en väggtjocklek av 0, 15 till 10 mm vid en svetshastighet som sträcker sig mellan 5 och 300 m / minut.

HFIW är inte begränsad till rörtillverkning men kan användas för att göra omkretssvetsar för svetslock till ett rör. Processen kan med fördel användas för belagd slang, liten eller tunnväggig slang; och det eliminerar ytmarkering genom elektriska kontakter. Denna process är emellertid inte lämplig för svetsning av högkonduktivitetsmetaller eller sådana som från eldfasta oxider som

Det finns ingen effektiv mekanism för bortskaffande av oxid. Generellt är HFIW-processen mindre effektiv än HFRW-processen, särskilt vid svetsning av stora rör- och rörstorlekar.

Teknik # 3. Smal Gapsvetsning:

Smal klyvsvetsning är termen applicerad på någon svetsprocess som används för sammanfogning av tunga sektioner (> 30 mm) med kvadratisk rump eller nära parallellsidig kantförberedelse och ett litet mellanrum på ca 6, 5 ​​till 9, 5 mm för att ge en svetsning med låg volymsvetsning metall. Vanligtvis används GMAW-processen för att göra svetsen, men även andra processer som SAW och GTAW har framgångsrikt använts.

Huvudsyftet med smal klyvsvetsning är att minska svetsmetallen med sikte på att uppnå låg kostnad, högre svetshastighet, minskad förvrängning och spänningar och att använda ensidig svetsningsteknik. Volymen av svetsmetall kan vara så låg som 20% av de konventionella metoderna, vilket framgår av jämförelsen av kantförberedelse för SAW med 150 mm sektioner med hjälp av konventionella och smala mellanrummet som visas i figur 22.32.

Strömkällan som används för GMAW-processen med smal spalt är av konstant spänningstyp med en trådmatare med konstant hastighet men svetshuvudet och munstyckena är av speciella konstruktioner för att kunna rymma i det smala spaltet. GMAW smal gapprocess är en helautomatisk metod och kan användas i alla positioner. Normalt används två elektrodtrådar med en diameter av ca 1 mm vardera samtidigt med en tråd riktad mot var och en av väggarna. Varje elektrod kräver egen spänning likström och ett trådmatningssystem.

Kontaktrören är monterade på en vagn med ett fast avstånd mellan dem. Smalavståndsmetoden kan emellertid också användas med en elektrodtråd, vilken kan oscilleras för att uppnå likformig svetsavsättning. Den använda avskärmningsgasen är en blandning av argon med 20-25% CO2.

Den aktuella strömmen är ca 230-250 A för en elektrodtråd med 1 mm diameter med elektrodpositiv vid 25 till 26 volt.

Körhastigheten är cirka 1-1, 25 m / min, vilket resulterar i en värmeingång på ca 300 till 450 J / mm per elektrod per pass. Dysspetsen till arbetsavstånd hålls fast vid ca 13 mm. Backningsremsa krävs för att initiera svetsprocessen. Detta måste sedan avlägsnas vanligen genom luftluftning och slipning före svetsning av rotlöpningarna. Det här är inte bara dyrt och tidskrävande men försämrar också svetskvaliteten. Om 4 pass krävs per cm tjocklek på arbetet som svetsas.

För att övervinna bristen på sidoväggsfusion är kontaktrören anordnade så att elektrodledningen riktas till rätt punkt på sidoväggen, alternativt används speciella elektrodmatare för att åstadkomma nödvändig krökning, korrugering eller vridning på elektrodtråden såsom visas i Fig. . 22.33, omedelbart innan det går till kontaktröret. Kontaktrören är normalt vattenkylda och isolerade för att undvika kortslutning genom kontakt med sidoväggarna.

Begränsningarna av smal klyvsvetsning innefattar relativt bräckliga svetshuvuden och svårigheterna förknippade med reparationer av sådana smala svetsar. Dessa svårigheter övervinns nu genom att använda en process med ett mellanrum på 14 till 20 mm och med användning av 3 elektrodtrådar. När SAW eller FCAW-processen används används svetsning i svetsläge, men för alltsvetsning är GMAW-processen med en enda elektrod på ca 3, 2 mm diameter användbar med en ströminställning på 400-450 A, vilket spänner från 30- 37 volt. Den använda avskärmningsgasen är vanligtvis en blandning av helium, argon och CO2 i lika stora proportioner.

Den uppnådda färdhastigheten är ca 40 cm / min. Den använda strömkällan är av likström, konstant spänningstyp, men elektrodens negativa polaritet används. Medan överföringen med smal klyvsvetsning är sprutläge, är den globulär med större luckor. Vid denna metod sträcker sig kontaktröret inte inuti gapet, så det ger en lång stickout med följdrik avsevärd motståndsuppvärmning av elektrodtråden.

Det stora problemet som är inblandat i båda dessa versioner av smalavståndssvetsning är förberedelsen av svetsfog så att gapet mellan de två delarna som ska svetsas är enhetligt. Medan toleransen tillåts på klyfta geometri

Smal klyvsvetsning kan användas för att svetsa kolstål, höghållfasta Q & T-stål, aluminium och titan. Speciella tillämpningar av processen inkluderar svetsning av reaktortryckskärl, ångmottagare och värmeväxlare, drivaxlar med stor diameter, tungväggiga högtrycksvattentransporter, tjockväggiga rör och full penetrationssvetsar i upp till 900 mm tjocka komponenter i kärnkraftsteknik.