Topp 4 varianter av elektroslagsvetsning (ESW)

Denna artikel lyfter fram de fyra främsta varianterna av Electroslag Welding (ESW). Varianterna är: 1. Förbrukningsguide ESW 2. ESW med plåt och band elektroder 3. Elektroslag Flash Butt Svetsning 4. Bifilar Circuit ESW.

Variant # 1. Förbrukningsguide ESW:

Den förbrukningsbara styrvarianten av ESW är en metod för elektroslagsvetsning, i vilken fyllnadsmetall levereras genom smältning av inte bara elektrodtråden utan även dess styrrör eller kontaktröret med den därmed ökade avsättningsgraden. Denna funktion har markant utökat användbarheten av ESW-processen inom strukturindustrin. Fig. 11.20 visar en inställning för förbrukningsbar styrelektroslagssvetsning.

Svetsströmmen bärs av förbrukningsguiden som smälter bort från slaggbadets yta. Detta eliminerar kravet på vertikal rörelse av maskinen och därför används stationära eller icke glidande kvarhållningsblock. Förbrukningsguide ESW är sålunda enklare att utföra, eftersom det inte kräver någon vertikal reseanordning eller ett oscillationssystem.

Förbrukningsguider:

En förbrukningsguide är antingen ett tunnväggigt rör eller en sammansättning av plattor eller stavar som har ledningar för matning av elektrodtråd. I allmänhet hålls en förbrukningsguide stilla i fogen.

Formen av en förbrukningsbar guide beror på konturen av den fog som ska göras. Den är vanligtvis gjord av ett material som matchar eller är kompatibelt med arbetsmetallen och den krävda kemiska sammansättningen hos svetsmetallen. Oftast förbrukningsbara guider fylls med spiralformad fjädertråd för att fungera som ledningar. Några av de välkända formerna av förbrukningsbara guider visas i fig 11.21.

Vid en speciellt kritisk tillverkning dupliceras huvudledningen i en styrning av en reservledning för en andra tråd, såsom visas i figur 11.21 (g). Så länge operationen går smidigt matas ledningen genom huvudledningen, medan den andra ledningen i dupliceringsledningen förblir stationär. Om elektroden i huvudledningen av någon anledning stannar, startar standbyenheten.

För en arbetstjocklek på upp till 40 mm med långa sömmar (över 500 mm) rekommenderas att man använder ett stålrör som är utrustat med brickor, som visas i figur 11.21 (0 för att isolera det från arbetet.

En typisk förbrukningsguide består av två delar, en förbrukningsvara och den andra permanent eller icke-förbrukningsbar. Längden på den förbrukningsbara delen varieras i enlighet med den gemensamma längden med avsättning för att täcka startkvaliteten och slutfliken. Den icke-förbrukningsbara delen används för fastsättning av styrningen och för anslutning av svetskablar. dess längd beror på utformningen av utrustningen och kan variera mellan 100 och 500 mm.

Tyngdpunkten för den förbrukningsbara styrningen och antalet elektroder är baserade på kantförberedelsen och tjockleken på arbetet.

Att veta arbetstjockleken kan antalet elektroder bestämmas från följande förhållande:

var,

n = antal elektroder,

s = arbetets tjocklek. mm

d = mellanrum mellan elektroder, antas vara mellan 50 och 60 mm. Dessa termer är markerade i figur 11.22.

Värdet av n bestämt av ekvation (11.1) avrundas till närmsta heltal och används för att hitta det exakta värdet av d. Typiska värden på d och dmax som funktioner för styrrörets tjocklek, t g anges i tabell 11.5.

Tjockleken hos de vanliga förbrukningsguiderna i branschen är 5 mm och 10 mm.

Guide Isolatorer:

Isolatorer används för att undvika risk för kontakt mellan ledaren och arbetet eller kvarhållningsblocken. Isolatorerna är skyldiga att bli en del av slaggbadet vid smältning utan en dålig effekt på slaggverkets, svetsmetallens eller processstabiliteten. Isolatorerna bör ha hög tryckhållfasthet och vara av låg kostnad.

Isolatorerna är vanligtvis gjorda av glasfiber eller glasdukpåse fyllda med glasull. Säckarnas diameter varierar mellan 25 och 30 mm. Ibland är isolatorn gjorda av vanliga tyger fyllda med svetsflöde.

För bästa prestanda ska vikten av isolatorpallar vara 15-25 gm. Antalet pallar som används ska vara så att de inte överstiger 15-20% av slaggbadets totala volym. I praktiken placeras två isolatorer (en på vardera sidan av styrningen) varje 100-150 mm av tjockleken på arbetet. Längs svetssömmen är isolatorerna åtskilda 200-250 mm från varandra. Isolatorer kan antingen vara kilade mellan guiden och arbetet eller glidas till guiden, den senare metoden är att föredra.

Behållande block:

De kvarhållande kopparblocken av den stationära typen föredrages i förbrukningsguide ESW och fungerar som den bästa svetsformningsanordningen. Sådana kvarhållningsblock stör emellertid övervakningen av slaggbadets djup och korrekt placering av styrningar. Det är därför föredraget att använda ett vattenkyldt stationärt kopparblock på ena sidan av fogen och ett glidblock på den andra.

När man använder stationära kvarhållningsblock på båda sidor av leden, kan djupet av slaggbadet antingen övervakas av processens ljud vilket är bäst när det är lätt bubblande ljud eller mer vetenskapligt genom att notera volymen av flöde, V f " matas in i leden. Djupet av slaggbadet är normalt taget som 4 cm för beräkning och under inga omständigheter ska det överstiga 5 cm under drift. Flödet tillsätts under drift från en behållare som är tillverkad av en icke-ledare av elektricitet.

Drift och svetsström:

Elektrodtråden skjuts in genom förbrukningsbar guide tills den rör på botten av utgångssumpen. Det dras sedan in tills det spolas med styrrörets undre spets. Därefter är botten av sumpen täckt med en mängd stålull och behållarna är monterade på plats. Eventuellt mellanrum mellan arbetet och kvarhållningsblocken är förseglat med lera eller kitt.

ESW-processen för konsumtionsguiden startas på samma sätt som den konventionella ESW-processen med endast elektroderna. Om elektroden svetsas till sumpbotten under uppstarten, dras knivrullen i trådmataren, kabeln dras bort från styret med tänger och lyfts genom 300-500 mm.

Knippvalsen är inkopplad igen och trådmatningen återupptas. Om det händer mer än en gång, upprepas ovanstående procedur varje gång men trådmatningen inte ska återupptas tills slaggbottens yta smälter styrets spets. Det kan ta 2 till 5 minuter. Samma procedur kan användas om elektrodtråden svetsas till styrrörets nedre spets.

En annan tillförlitlig metod för att initiera den förbrukningsbara guiden ESW är att hälla smält slagge i utgångssumpen. Flödet smältes i en grafitdigel och hälldes därefter i startkällan.

För elektrodråd 3 mm i diameter ges svetsströmmen I w genom:

Den optimala svetshastigheten är en funktion av arbetstjockleken och kan erhållas från figur 11.23.

Elektrodmatningshastigheten ges av:

V e = V w (A d- g S g ) / ΣA e ....... (11, 3)

var,

v e = elektrodmatningshastighet, m / h

A d = tvärsnittsarean av den deponerade metallen

En e = summan av tvärsnittsareorna hos alla elektroder.

Trådmatningshastigheten erhållen genom ekvation (11-3) borde inte överstiga det kritiska värdet, vilket för arbetstjocklek över 100-150 mm varierar mellan 100-150 m / h (1, 65-22-35 m / min).

Användningsområden:

Bortsett från de applikationer som nämns för konventionell ESW, kan användbar styrmetod användas för tejpfogar med förstyvningsribben i tjocklek över 50 mm. Den används också för att göra fogar i icke-roterbara svetsar på tjockväggiga rörledningar vid elkraftverk; Effektiviteten med vilken sådana leder kan göras ökar med ökningen av rördiametern och väggtjockleken. Användningsguide ESW är dock mer anpassningsbar till kortare längdsvetsar än de längre svetsarna.

Variant # 2. ESW med plåt och band elektroder:

Plåt- och bandelektroder används för att göra raka svetsar med en maximal längd på 1500 mm för arbets tjockleksintervall på 30-1000 mm. Den allmänna inställningen och de vanligast använda konstruktionerna av elektroder som har stora tvärsnittsareor visas i fig. 11, 24 respektive 11, 25. Dessa elektroder kan vara i ett stycke eller uppbyggd av flera plattor, stavar, kvadrater eller andra sektioner.

För arbetstjocklek upp till 200 mm är en plåtelektrod tillräcklig men på tyngre arbetsdelar används två eller tre elektroder. Ett treelektrodesystem föredras vanligtvis eftersom det håller huvudtillförseln under balanserad belastning. Plåtelektroder med längsgående slitsar (fig 11-24) gör kanten genomträngning mer enhetlig vilket är särskilt viktigt vid svetsning av koppar, aluminium, titan och deras legeringar.

Plattelektroderna med vilken önskad tjocklek som helst kan användas med tanke på att optimalt avstånd mellan elektroden och den gemensamma sidan är 8 till 10 mm och att den optimala elektrodtjockleken är 10 till 12 mm för ett mellanrum av 28 till 32 mm.

Plattelektrodens bredd är beroende av arbetstjockleken. Vid svetsning med en elektrod är plåtelektrodens bredd lika med arbetets tjocklek men när två eller tre plattelektroder används är deras bredd reducerad med en mängd som är lika med avståndet mellan dem som i allmänhet är lika med 12 till 16 mm .

Plåtelektrodens längd kan bestämmas med hjälp av ekvationen:

L p = l w b w / 5 e + l c ....... (11, 4)

var,

L p = längden på plattelektroden,

l w = längd längd inklusive start- och slutflikarna,

b w = foggap,

5 e = elektrodtjocklek,

l c = längd för att ta hänsyn till klämdesign (ungefär lika med 500 mm)

Elektrodlängden är taget som 3600 mm för en svetslängd på 1000 mm, medan elektrodens storlek och antal som funktion av platttjockleken anges i tabell 11.6.

Plåtelektrodsvetsar är gjorda med låg strömtäthet ned till 0-6 A / mm 2 och en lågspänning på 30 till 40 volt. Detta resulterar i förbättrad processstabilitet vid tyngre tjocklekar.

Svetsströmmen för plåtelektroder ges av:

I w = 1, 2 (V w + 0, 2 V p ) 5 e. S e

var,

l w - Svetsström, A

v w = svetshastighet, m / h

v p = plattelektrodmatningshastighet, cm / h.

5 e = elektrodtjocklek, cm

S e = Plåtelektrodens bredd, cm.

Den optimala matningshastigheten för plattelektroden med stor tvärsnitt befinner sig ligga mellan 1, 2 och 3-5 m / h.

Svetssömmar med längd upp till 300 mm kräver inte användning av isolatorer för att undvika oavsiktlig kortslutning mellan elektroden och arbetet. Sömmar längre än 300 mm är dock försedda med vanliga isolatorer som för förbrukningsguide ESW.

Plattelektroden-ESW-processen kan initieras av någon av följande tre metoder:

1. Med användning av startflöde,

2. Med en spetselektrod,

3. Genom att hälla smält flöde i utgångssumpen.

För att initiera processen genom att använda "startflux" placeras den i botten av sumpen och elektroden matas med den långaste hastigheten och tappas regelbundet med en hammare för bättre kontakt med flödet. När en del av startflödet smälter små mängder "löpande flöde" tillsätts för att bygga upp slaggebadet med önskat djup och elektrodmatningshastigheten ökas till det angivna värdet under en period av en till två minuter.

För att starta processen med en spetselektrod är det vanligt att placera en boll av stålull (eller stålfyllningar eller spån) mellan elektrodspetsen och arbetet. Ibland är elektroden själv inte spetsad, men flera stavar 5 till 6 mm i diameter och 150 till 200 mm långa svetsas till sin spets (fig 11.25).

Tredje metod för processinitiering, det vill säga genom användning av smält slagg är den snabbaste av alla metoder. Detta kräver dock en ytterligare inställning för att smälta och häll smält slagg i sumpen.

För att undvika brist på fusion och underklyvning är det bättre att öka lindringen i kvarhållningsblocket till ca 8 mm. För att få bättre penetration bör djupet av slaggen bibehållas mellan 25 och 35 mm.

För svetsning med bandelektrod matas den in i slaggbadet genom en platt ledare som är isolerad från arbetet som visas i figur 11.26. Beroende på arbetets tjocklek kan upp till 3 bandelektroder användas. Elektroderna är av förbrukningsvarianter och är gjorda av 1 eller 2 mm tjockt ark med matchande komposition. Bandelektroderna är vanligen 1 eller 1, 2 mm tjocka.

Bandelektroder kan tillverkas av önskad längd för att slutföra längre svetsfogar än vad som kan svetsas av plåtelektroder. Jämfört med användbar styrsvetsning säkerställer bandelektroderna mer enhetlig penetration.

Variant # 3. Elektroslag Flash Butt Svetsning:

Elektroslagsklappssvetsning, inställning för vilken visas i figur 11.27, kräver ingen fyllnadsmetall. För att initiera processen hälls smält slagg i sumpen byggd runt det nedre stycket hålls vertikalt; alternativt utvecklas ett smält slaggbad genom att böja med kolelektrod.

Detta garanterar uppvärmning av understycket. När slaggbadet av önskat djup har utvecklats, avlägsnas kolelektroden och övre stycket doppas i slaggbadet. Slaget blinkar övre delen, det vill säga det höjer det till smältpunkten och den smälta metallen strömmar på underdelen för att bilda en metallpool under slaggbadet.

Blinkningstiden bestäms av försök och fel och är vanligtvis mellan 2 och 3 minuter. När de önskade villkoren är uppbyggda slås strömkällan av och övre delen tvingas på understycket med en uppslagshastighet på 5, 5 till 8, 5 mm / sek (20 till 30 m / h). Mängden smält metall i poolen och den som utvisas genom störningar bör vara tillräckligt för att undvika att slaggfyllda kaviteter kvarstår mellan de två arbetsstyckena nära periferin.

Djupet av slaggbadet, svetsspänningen och matningshastigheten hos övre stycket i blixtstavsvetsning upprätthålls på samma sätt som vid svetsning med plåtelektroden. Denna process passar bäst för massproduktion av stav- eller stångartiklar upp till 300 cm 2 i tvärsnitt.

Variant # 4. Bifilar Circuit ESW:

Inställningen för bifilär variant av ESW visas i figur 11.28. Fyra platta typelektroder med stor tvärsnitt används. De två yttre elektroderna förblir stationära medan de två inre matas med samma hastighet in i svetsbassängen.

Elektrodernas kemiska sammansättning överensstämmer med arbetsmaterialets. Omkoppling av enfas svetstransformatorn till elektroderna enligt diagrammet minskar induktiv impotens hos svetskretsen, och anslutningen av centrumkranen på transformatorn sekundär till arbetet gör det möjligt att differentiera smältningsgraden hos de stationära och rörliga elektroderna som per krav. De inre rörliga elektroderna är vanligen två till tre gånger ledlängden medan de yttre elektroderna uppenbarligen är av samma längd som själva svetsfogen. Monteringsgapet är normalt 60 - 80 mm.

Spalten mellan yttre elektroder och arbetsstycket vetter mot svetsning hålls till ett minimum och är vanligtvis i storleksordningen 7 till 10 mm. De inre elektroderna har tjocklek 35-50% mindre än de yttre elektroderna och de är åtskilda 30 till 40 mm från varandra. Svetsens ändutseende styrs av urtaget i de vattenkylda fasta kopparhållarblocken.

Svetsen initieras normalt genom att hälla den smälta slaggen in i svetshålan (fig 11.28). Den krävda startkupan är grunt eftersom processen stabiliseras snabbt. Den aktuella kontrollenheten säkerställer automatiskt underhåll av konstanta svetsförhållanden. Denna variant av ESW-processen kan användas för framgångsrik svetsning av rektangulära, kvadratiska och cirkulära sektioner av praktiskt taget vilken som helst dimension.