Technika spawania elektrodą (ESW)

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o działaniu i technice zgrzewania elektrożużlowego (ESW).

Przed rozpoczęciem operacji ESW obrabiany przedmiot o kwadratowych krawędziach jest ustawiony w linii z odstępem 20-40 mm w pozycji pionowej z płytką startową lub dociskową w kształcie litery U (w postaci miski) i wysuniętą tacką przyspawana do niego jak pokazano na Rys. 11.6. Chłodzone wodą miedziane buty są umieszczone w pozycji zapobiegającej wyciek stopionego żużla i tworzą obudowę dla stopionego metalu i stopionego żużla.

Aby rozpocząć operację spawania, niektóre strumienie są wylewane na dno studzienki, a podkładka z wełny stalowej jest umieszczana w pozycji ułatwiającej inicjację łuku, podawanie drutu jest włączane, łuk jest uderzany i rozpoczyna się operacja. Gdy tylko powstanie dostatecznie głęboka warstwa stopionego strumienia lub żużla, łuk zostaje wygaszony, spawanie łukowe przechodzi w spawanie elektrodrążem, a proces ESW działa prawidłowo.

Po przejściu przez basen stopionego żużla prąd elektryczny ogrzewa go do temperatury 1900 ° C lub około tej w zależności od głębokości stopionego żużla, jak pokazano na ryc. 11.7. W zależności od grubości obrabianego przedmiotu jedna lub kilka elektrod jest wprowadzanych do puli stopionego żużla.

Drut (y) elektrody i blokujące bloki miedziane są sprzężone z mechanizmem roboczym urządzenia z elektrodrąglem i poruszają się do góry, gdy szczelina jest wypełniona stopionym metalem z elektrody. Pod koniec operacji spawania zarówno żużel, jak i metalowa pula są wyprowadzane na płytki wykończeniowe lub płytki wybiegowe.

Wszelkie wady, które są nieuniknione na początku i na końcu operacji spawania, są ograniczone do płytek docierania i wybierania i są usuwane wraz z nimi przez cięcie gazowe lub mechaniczne odpryski. Czasami te płyty są zastępowane przez miedziane dreny o długości od 50 do 100 mm.

Aby regulować ruch klocków ustalających, konieczne jest monitorowanie głębokości roztopionej puli żużlowej i wyczuwanie poziomu płynięcia stopionego metalu. Gdy pula jest dostępna dla operatora, można użyć prętowego wskaźnika poziomu w celu określenia jej głębokości.

Zauważono, że gdy basen jest cichy, a proces przebiega bez iskrzenia lub rozpylania, głębokość basenu spawalniczego jest prawidłowa. Jeśli głębokość basenu jest płytka, z powierzchni wydostają się iskry, które może zobaczyć operator.

To wymaga dodania strumienia do basenu; który zwykle wykonuje się z małego pojemnika podobnego do butelki. Należy również unikać nadmiernej głębokości basenu żużlowego, ponieważ może to prowadzić do braku penetracji ściany bocznej.

Oprócz metody pomiarowej wykorzystano cztery inne metody stosowane w przemyśle w celu określenia poziomu puli metalu:

(i) elektryczny kontaktron,

(ii) Różnicowa termopara,

(iii) wskaźnik poziomu izotopu radioaktywnego, oraz

(iv) Zmienność reluktancji zmiennej.

Konfigurację elektrycznego czujnika kontaktowego pokazano na Rys. 11.8. Zasadniczą częścią przetwornika jest sonda wykonana z wysoce przewodzącego materiału. + Jest wbudowana i izolowana od jednego z miedzianych butów ustalających.

Gorący koniec sondy wchodzi w kontakt ze strefą spawania, podczas gdy drugi koniec jest chłodzony wodą. Aby zapobiec powstawaniu warstwy wysuszonego słabo przewodzącego żużla pomiędzy gorącym końcem a strefą spawania, sonda przenosi prąd z głównego obwodu poprzez dławik ograniczający prąd "CLC".

Spadek napięcia w sondzie jest funkcją odległości między jej końcem 1 km a powierzchnią basenu spawalniczego. Ten spadek napięcia jest porównywany z napięciem odniesienia, a różnica między nimi jest wzmacniana przez wzmacniacz mocy. Wzmocnione napięcie podawane jest do serwomotoru, który napędza urządzenie spawalnicze w górę, co powoduje obniżenie różnicy napięcia do ustawionej wartości. W ten sposób stopki ustalające są przesuwane do pożądanego poziomu zwykle w dopuszczalnym poziomie dokładności ± 2 mm.

System jest jednak prosty i dokładny, ale ponieważ sonda jest narażona na bardzo trudne warunki termiczne, jego żywotność jest bardzo krótka i to utrudniło jej popularność.

Zastosowanie systemu termopar różnicowych pokazano na rys. 11.9. W tym układzie dwa stałe przewody są lutowane na jednym z miedzianych butów ustalających. Termopara różnicowa jest utworzona, gdy jeden drut tworzy złącze miedzian-związek stały, podczas gdy drugi tworzy połączenie miedzi-constantan.

Wygenerowany emf jest proporcjonalny do różnicy temperatur między dwoma złączami. Pole temperatury w klockach ustalających jest określane przez jego względne położenie w odniesieniu do powierzchni basenu spawalniczego i skuteczności układu wody chłodzącej.

Dopóki górna powierzchnia jeziorka spawalniczego zajmuje pozycję pośrednią pomiędzy dwoma złączami termoelektrycznymi, różnica emf pozostaje zerowa. Jednakże, gdy pozycja jeziorka spawalniczego zmienia się, temperatura na górnym połączeniu jest większa niż na dolnym złączu; obwód sterujący generuje sygnał do przesuwania urządzenia spawalniczego do momentu przywrócenia równowagi.

W celu zadowalającego działania systemów przetworników różnicowych termopar konieczne jest, aby odległość między elektrodą a klockiem nie przekraczała 35-40 mm. Kiedy ta odległość jest duża, co często ma miejsce, ich wydajność staje się niekonsekwentna i dlatego nie są one szeroko stosowane.

Wskaźnik poziomu izotopu radioaktywnego jest oparty na jego zdolności do wykrywania różnicy gęstości metalu i żużla. Zwykle składa się z radio-izotopowego detektora promieniowania lampowego. Takie źródło promieniowania wykazuje wysoką kierunkowość, którą może łatwo wykryć nowoczesny detektor promieniowania o wysokiej rozdzielczości rozdzielczej.

Dzięki tym cechom wskaźnika poziomu izotopu promieniotwórczego i niskiej gęstości żużla spawalniczego poziom radioaktywności w strefie spawania nie przekracza bezpiecznych granic spawania dla elementów o grubości do 150 mm. Główną przeszkodą w jego popularności jest niedobór personelu warsztatowego wykwalifikowanego do obsługi i obsługi źródeł radiowych.

Odbiór zmienno-reluktancyjny zależy od jego działania na prądy wirowe indukowane w kąpieli żużlowej i metalowej. Ma uzwojenia na rdzeniu w kształcie litery E wbudowanym w jeden z obuwia ustalającego, jak pokazano na rys. 11.10. Główne uzwojenia, w ₁ i w _2, są przenoszone na zewnętrznych kończynach, a środkowa kończyna ma uzwojenia czujnikowe (lub pomiarowe). Dwa główne uzwojenia indukują przeciwne strumienie _{1 1} i _{2 2} w środkowych kończynach.

Powoduje to powstanie siły elektromotorycznej rzędu Ø ₁ - Ø ₂ w uzwojeniu czujnikowym. Przetwornik jest tak skonstruowany, że emf indukowany w cewkach czujnikowych lub środkowych jest maksymalny, gdy górna powierzchnia kąpieli żużla wiążącego i krawędź środkowej kończyny są na tym samym poziomie. Obwód działa w trybie sterowania bang-bang.

Oczywiście, buty mocujące nie zawsze mogą być ciasno dopasowane do powierzchni roboczych, dlatego stopiony żużel może się wysunąć z otworu. Jeśli tak się dzieje, wyciek zatrzymuje się za pomocą podobnego do kitowego preparatu uszczelniającego i dodatkowy strumień dodaje się do puli żużlowej w celu utrzymania właściwej głębokości basenu.

Ocenę ciężaru drutu elektrodowego potrzebną do zakończenia spawania w jednym przejściu bez przerw następuje przed rozpoczęciem operacji. Jeśli jednak z jakiegokolwiek powodu operacja zostanie przerwana, należy wyłączyć system i podjąć niezbędne działania naprawcze przed ponownym uruchomieniem operacji. W punkcie przerwania zwykle znajduje się strefa niezwiązana, którą należy wyłamać i spawać w innym procesie.