Teknik för elektroslagsvetsning (ESW)

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om driften och tekniken för elektroslagsvetsning (ESW).

Innan ESW-arbetet startas är arbetsstycket med kvadratkanter fäst upp med en lucka på 20-40 mm i upprätt läge med en U-formad start- eller inloppsplatta (i form av en sump) och utloppsplattor svetsas till det som visas i figur 11.6. Vattenkylda kvarhållande kopparskor placeras i läge för att förhindra att den smälta slaggen löper ut och att bilda en inneslutning för den smälta metallen och smält slaggen.

För att starta svetsoperationen hälls något flöde på botten av sumpen och en stålullkudde är placerad för att hjälpa till med bågeinitiering, trådmatningen slås på, bågen slås och operationen startas. Så snart ett tillräckligt djupt lager av smält fluss eller slagg bildas, böjs släckningen, bågsvetsningen ändras till elektroslagsvetsning och ESW-processen är verkligen i drift.

När den passerar genom poolen av smält slagg värmer den elektriska strömmen till en temperatur av 1900 ° C eller omkring detta beroende på djupet av den smälta slaggen som visas i figur 11.7. Beroende på arbetsstyckets tjocklek matas en eller flera elektroder i poolen av den smälta slaggen.

Elektrodtrådarna och de kvarvarande kopparblocken är kopplade till elektroslagredskapets manöverdon och rör sig uppåt när gapet fylls med smält metall från elektroden. Vid slutet av svetsoperationen bringas både slaggen och metallpoolen ut på ytorna eller utloppsplattorna.

Eventuella fel som är oundvikliga vid början och slutet av en svetsoperation är begränsade till inlopps- och utloppsplattor och avlägsnas tillsammans med dem genom gasskärning eller mekanisk chipping. Ibland ersätts dessa plattor med kopparstörningar 50 till 100 mm långa.

För att reglera rörelsen hos kvarhållningsskor är det viktigt att övervaka djupet av den smälta slaggpoolen och att känna av smältmetallpumpens nivå. När poolen är tillgänglig för operatören kan en dipstick användas för att bestämma dess djup.

Det observeras att när poolen är tyst och processen löper utan att gnista eller förstoftning är svetspoolens djup rätt. Om pooldjupet är grunt, släpps gnistorna från ytan som kan ses av operatören.

Detta kräver att flux tillförs poolen; som normalt görs från en liten flaskaliknande behållare. Överdriven slaggdjup bör också undvikas, annars kan det leda till brist på sidoväggspenetration.

Bortsett från mätstickmetoden används fyra andra metoder inom industrin för att känna av metallbassängens nivå:

(i) Elektrisk kontaktgivare,

(ii) Differentiellt termoelement,

iii) Radio-isotopnivåmätare, och

(iv) Variabel motviljeupptagning.

Inställningen för användning av elektrisk kontaktgivare visas i figur 11.8. Den väsentliga delen av omvandlaren är en sond som är gjord av mycket ledande material. + Det är inbyggt och isolerat från en av kopparhållande skor.

Sondens heta ände kommer i kontakt med svetszonen medan den främre änden är vattenkyld. För att förhindra bildning av ett skikt av torkad dåligt ledande slagg mellan den heta änden och svetszonen, försörjer sonden en ström från huvudkretsen via en strömbegränsande choke 'CLC'.

Spänningsfallet i sonden är en funktion av avståndet mellan dess 1km ände och svetsbassängens yta. Denna spänningsfall jämförs med en referensspänning och skillnaden mellan de två förstärks av en effektförstärkare. Den förstärkta spänningen matas till en servomotor som driver svetsapparaten uppåt och det leder till att spänningsskillnaden sänks till det förinställda värdet. På detta sätt flyttas kvarhållningsskorna upp till önskad nivå vanligen inom en acceptabel noggrannhetsnivå på ± 2 mm.

Systemet är dock enkelt och noggrant, men eftersom sonden utsätts för mycket svåra termiska förhållanden är dess livslängd mycket kort och det har hämmat sin popularitet.

Användningen av differential termoelement system visas i figur 11.9. I detta system lödas två konstantkablar till en av kopparhållande skor. Differentialtermoelementet bildas som en tråd bildar en konstant-kopparkoppling medan den andra bildar en kopparkonstantanförening.

Den genererade emfekten är proportionell mot temperaturskillnaden mellan de två förbindningarna. Temperaturfältet i kvarhållningsskor bestäms av sin relativa position i förhållande till svetsbadsytan och effektiviteten hos kylvattensystemet.

Så länge svetspoolens övre yta tar upp en position mitt mellan de två termoelementskryssningarna, fortsätter emellertid skillnaden i emf noll. När svetspoolens läge ändras, överskrider temperaturen vid den övre korsningen det vid nedre korsningen. en styrkrets alstrar en signal för att flytta svetsapparaten tills balansen återställs.

För en tillfredsställande prestanda av differential termoelement givare är det nödvändigt att elektroden-till-skopavståndet inte överstiger 35-40 mm. När detta avstånd är stort, vilket ofta är fallet blir deras prestanda oregelbundet, och det är därför de inte har kommit till stor användning.

Radio-isotopenivåmätaren är baserad på dess förmåga att upptäcka skillnaden i densitet hos metallen och slaggen. Det består vanligtvis av radioisotop eller vakuumrörsdetektor. En sådan strålningskälla visar hög direktivitet som lätt kan detekteras av den moderna högupplösande effektstrålningsdetektorn.

På grund av dessa egenskaper hos radioisotopnivåmätaren och svetslaggets lågdensitet överskrider inte den radioaktiva nivån inom svetszonen de säkra svetsgränserna på element upp till 150 mm tjocka. Ett stort hinder i sin popularitet är bristen på butiksgolvpersonal som är kvalificerad att hantera och driva radioaktiva källor.

Upphämtningen av variabel reluctans beror på dess funktion på virvelströmmar som induceras i slaggen och metallbadet. Den har lindningar på en E-formad kärna inbyggd i ett av kvarhållningsskor som visas i figur 11.10. Huvudlindningarna, w ₁ och w ₂ bärs på yttre extremiteter och midterbenet har en avkänning (eller mätning), w _s . De två huvudlindningarna ger upphov till motströmsflöden Ø ₁ och Ø ₂ i mellanbenen.

Detta resulterar i inducerad emf i storleksordningen Ø ₁ - Ø ₂ i avkänningslindningen. Givaren är så anordnad att emf som induceras i avkänningen eller mittviklingen är maximal när den övre ytan av slipslagret badar och släpper mittklyvbar på samma nivå. Han kretsen fungerar i bang-bang kontrollläget.

Hållfasthetskläderna kan självklart inte alltid passa tätt på arbetsytorna, därför kan den smälta slaggen springa ut ur öppningen. Om detta händer stoppas läckan genom att använda en kittliknande tätningsberedning och ytterligare flöde läggs till slaggbassängen för att upprätthålla ordentligt pooldjup.

Bedömningen av vikten av elektrodkabeln som behövs för att svetsningen ska kunna genomföras på ett och samma gång utan avbrott görs innan driften påbörjas. Om driften avbryts av någon anledning, ska systemet dock stängas av och nödvändiga korrigeringsåtgärder vidtas innan återstart av operationen. Det finns normalt en obefintlig zon vid avbrottstiden, som måste utspäras och svetsas av någon annan process.