Top 4 warianty spawania elektrodą (ESW)

Ten artykuł rzuca światło na cztery najlepsze warianty spawania elektrodą (ESW). Warianty są następujące: 1. Poradnik zużycia ESW 2. ESW z elektrodami płytkowymi i taśmowymi 3. Spawanie elektrodą aluminiową 4. Bifilar Circuit ESW.

Wariant nr 1. Eksploatowany przewodnik ESW:

Wariant ESW do użytku eksploatacyjnego jest metodą spawania elektrożużlowego, w której metal wypełniający jest dostarczany przez topienie nie tylko drutu elektrodowego, ale także rurki prowadzącej lub rurki stykowej, co powoduje wzrost szybkości osadzania. Ta funkcja znacznie rozszerzyła zastosowanie procesu ESW w przemyśle strukturalnym. Na rys. 11.20 przedstawiono konfigurację spawalniczego spawania elektrodą przewodnią.

Prąd spawania jest przenoszony przez zużywającą się prowadnicę, która topi się na powierzchni kąpieli żużlowej. Eliminuje to konieczność pionowego przemieszczania maszyny, a zatem stosuje się stacjonarne lub nie ślizgowe bloki ustalające. Poręczny przewodnik ESW jest zatem łatwiejszy do przeprowadzenia, ponieważ nie wymaga pionowego urządzenia jezdnego ani układu oscylacyjnego.

Poradniki materiałów eksploatacyjnych:

Poręczna prowadnica jest cienkościenną rurą lub zespołem płyt lub prętów mających przewody do doprowadzania drutu elektrody. Ogólnie rzecz biorąc, przewodnik konsumpcyjny jest trzymany nieruchomo w złączu.

Kształt prowadnicy ulegającej zużyciu zależy od obrysu złącza, które ma zostać wykonane. Zwykle jest to materiał dopasowany lub kompatybilny z metalem roboczym i wymaganym składem chemicznym stopiwa. Najczęściej używane prowadnice są wypełnione spiralnym drutem sprężynowym służącym jako przewody. Niektóre z dobrze znanych kształtów materiałów eksploatacyjnych pokazano na ryc. 11.21.

W szczególnie krytycznym wykonaniu, główny kanał w prowadnicy jest powielany przez zapasowy przewód dla drugiego drutu, jak pokazano na Fig. 11.21 (g). Dopóki operacja przebiega płynnie, drut jest podawany przez główny kanał, podczas gdy drugi przewód w powielaczu przewodu pozostaje nieruchomy. Jeśli z jakiegoś powodu elektroda w głównym przewodzie zatrzyma się, uruchamia się urządzenie rezerwowe.

W przypadku grubości roboczej do 40 mm przy długim szwie (powyżej 500 mm) zaleca się stosowanie stalowej rury prowadzącej wyposażonej w podkładki, jak pokazano na rys. 11.21 (0 w celu odizolowania jej od prac.

Typowy przewodnik po materiałach eksploatacyjnych składa się z dwóch części, jednej zużywalnej i drugiej trwałej lub nieprodukcyjnej. Długość części ulegającej zużyciu zmienia się w zależności od długości złącza z zabezpieczeniem początkowej miski i zakładki wykańczającej. Część nie zużywająca się służy do zamocowania prowadnicy i do podłączenia przewodów spawalniczych; jego długość zależy od konstrukcji sprzętu i może wynosić od 100 do 500 mm.

Grubość przewodnika i liczba elektrod są oparte na przygotowaniu krawędzi i grubości pracy.

Znając grubość pracy, liczbę elektrod można określić na podstawie następującej zależności:

gdzie,

n = liczba elektrod,

s = grubość pracy. mm

d = odstęp między elektrodami, zakłada się, że wynosi od 50 do 60 mm. Terminy te są oznaczone na ryc. 11.22.

Wartość n określona przez równanie (11.1) jest zaokrąglana do najbliższej liczby całkowitej i służy do znalezienia dokładnej wartości d. Typowe wartości d i d _max jako funkcji grubości rury prowadzącej, t _g podano w tabeli 11.5.

Grubość powszechnie używanych przewodników materiałów eksploatacyjnych w branży wynosi 5 mm i 10 mm.

Insulatory prowadzące:

Izolatory stosuje się w celu uniknięcia możliwości kontaktu między prowadnikiem a blachą roboczą lub blokami zabezpieczającymi. Izolatory muszą stać się częścią kąpieli żużlowej podczas topienia bez złego wpływu na działanie żużlu, stopiwa lub stabilność procesu. Izolatory powinny mieć wysoką wytrzymałość na ściskanie i być tanie.

Izolatory są zwykle wykonane z waty szklanej lub z tkaniny szklanej wypełnionej wełną szklaną. Średnica worków waha się od 25 do 30 mm. Czasami izolatory są wykonane ze zwykłych tkanin wypełnionych strumieniem spawalniczym.

Aby uzyskać najlepszą wydajność, ciężar palet izolatorów powinien wynosić 15-25 g. Liczba użytych palet powinna być taka, aby nie przekraczała 15 - 20% całkowitej objętości kąpieli żużlowej. W praktyce dwa izolatory (po jednym z każdej strony prowadnicy) są umieszczane co 100-150 mm grubości pracy. Wzdłuż spawu izolatory są rozstawione w odstępach 200-250 mm. Izolatory mogą być zaklinowane pomiędzy prowadnicą a pracą lub wsuwane do prowadnicy, ta druga metoda jest preferowana.

Bloki zabezpieczające:

Blokujące bloki miedziane typu stacjonarnego są preferowane w nadającej się do konsumpcji prowadnicy ESW i działają jak najlepsze urządzenie do kształtowania zgrzewu. Jednakże takie bloki ustalające przeszkadzają w monitorowaniu głębokości kąpieli żużlowej i prawidłowym ustawieniu prowadnic. Korzystne jest zatem stosowanie stacjonarnego bloku miedzi chłodzonego wodą po jednej stronie złącza i bloku ślizgowego z drugiej strony.

Gdy używa się stacjonarnych bloków utrzymujących po obu stronach złącza, wówczas głębokość kąpieli żużlowej może być monitorowana przez dźwięk procesu, który jest najlepszy, gdy jest to dźwięk bulgotania światła lub bardziej naukowo, odnotowując objętość strumienia, V _{f '} wprowadzane do złącza Głębokość kąpieli żużlowej przyjmuje się zwykle jako 4 cm do obliczeń iw żadnym wypadku nie powinna przekraczać 5 cm podczas pracy. Strumień jest dodawany podczas pracy z pojemnika, który jest wykonany z nie przewodzącego prądu.

Prąd operacji i spawania:

Drut elektrody przepychany jest przez prowadnicę materiału eksploatacyjnego, aż dotknie dna zbiornika wyjściowego. Następnie jest wciągany, aż znajdzie się na równi z dolną końcówką rury prowadzącej. Następnie dno studzienki pokrywane jest pewną ilością wełny stalowej, a stopki zabezpieczające są instalowane na miejscu. Wszelkie luzy między pracą a blokami zabezpieczającymi są uszczelniane za pomocą gliny lub szpachli.

Proces ESW z materiałem eksploatacyjnym jest rozpoczynany w taki sam sposób, jak w konwencjonalnym procesie ESW przy użyciu tylko elektrod. Jeśli elektroda zostanie przyspawana do dna studzienki podczas rozruchu, to rolka dociskająca w podajniku drutu jest wycofana, drut jest wyciągany z prowadnicy za pomocą szczypiec i unoszony przez 300 - 500 mm.

Rolka dociskowa jest ponownie włączana i podawanie drutu jest wznawiane. Jeśli zdarza się to więcej niż jeden raz, powyższa procedura jest powtarzana za każdym razem, ale podawanie drutu nie powinno być wznowione, dopóki górna powierzchnia kąpieli żużlowej nie rozpuści końcówki prowadnicy. Może to potrwać od 2 do 5 minut. Tę samą procedurę można zastosować, jeżeli drut elektrody zostanie przyspawany do dolnej końcówki rury prowadzącej.

Innym niezawodnym sposobem inicjowania zużywalnej prowadnicy ESW jest wlewanie stopionego żużla do początkowej miski olejowej. Topnik topi się w grafitowym tyglu, a następnie wlewa się do początkowej miski olejowej.

Dla drutu elektrodowego o średnicy 3 mm prąd spawania I _w jest podawany przez:

Optymalna prędkość spawania jest funkcją grubości roboczej i można ją uzyskać na rys. 11.23.

Szybkość podawania elektrody jest określona przez:

V _e = V _w (A _d- t _g S _g ) / ΣA _e ....... (11.3)

gdzie,

v _e = prędkość podawania elektrody, m / godz

A _d = powierzchnia przekroju osadzonego metalu

_E = suma przekrojów wszystkich elektrod.

Szybkość podawania drutu otrzymana za pomocą równania (11-3) nie powinna przekraczać wartości krytycznej, która dla grubości pracy powyżej 100-150 mm mieści się w zakresie od 100-150 m / h (1, 65 do 2 - 35 m / min).

Aplikacje:

Poza zastosowaniami wymienionymi dla konwencjonalnych ESW, metoda prowadnic eksploatacyjnych może być stosowana do połączeń trójnikowych z żebrami usztywniającymi o grubości przekraczającej 50 mm. Stosuje się go również do wykonywania połączeń w nieobrotowych spawach grubościennych przewodów rurowych w elektrowniach; Skuteczność, z jaką można wykonywać takie połączenia, wzrasta wraz ze wzrostem średnicy i grubości ścianek rur. Jednak materiał eksploatacyjny ESW jest bardziej przystosowany do spawania o krótszej długości niż do dłuższych spawów.

Wariant nr 2. ESW z elektrodami płytkowymi i taśmowymi:

Elektrody płytkowe i tasiemkowe służą do wykonywania prostych spoin o maksymalnej długości 1500 mm dla zakresu grubości pracy od 30 do 1000 mm. Ogólna konfiguracja i najczęściej stosowane konstrukcje elektrod o dużych powierzchniach przekroju pokazano na rys. Odpowiednio 11, 24 i 11, 25. Te elektrody mogą być jednoczęściowe lub zbudowane z kilku płyt, prętów, kwadratów lub innych sekcji.

Przy grubości roboczej do 200 mm jedna elektroda płytkowa jest odpowiednia, ale w przypadku cięższych sekcji roboczych stosuje się dwie lub trzy elektrody. Zazwyczaj preferowany jest system z trzema elektrodami, ponieważ utrzymuje on główne zasilanie pod zbalansowanym obciążeniem. Elektrody płytkowe ze wzdłużnymi szczelinami (Rys. 11-24) zapewniają bardziej jednolitą penetrację krawędzi, co jest szczególnie ważne przy spawaniu miedzi, aluminium, tytanu i ich stopów.

Można stosować elektrody płytkowe o dowolnej pożądanej grubości, pamiętając, że optymalny odstęp między elektrodą a stroną złącza wynosi od 8 do 10 mm, a optymalna grubość elektrody wynosi od 10 do 12 mm dla szczeliny od 28 do 32 mm.

Szerokość elektrody płytowej zależy od grubości roboczej. Przy spawaniu za pomocą jednej elektrody szerokość elektrody płytowej jest równa grubości pracy, ale gdy zastosuje się dwie lub trzy elektrody płytkowe, ich szerokość jest zmniejszona o wielkość równą odstępowi między nimi, który jest zwykle równy 12 do 16 mm. .

Długość elektrody płytkowej można wyznaczyć za pomocą równania:

L _p = l _w b _w / δ _e + l _c ....... (11.4)

gdzie,

L _p = długość elektrody płytkowej,

l _w = długość złącza, w tym zakładki początkowe i końcowe,

b _w = szczelina złącza,

δ _e = grubość elektrody,

l _c = długość w celu uwzględnienia kształtu zacisku (w przybliżeniu 500 mm)

Długość elektrody wynosi 3600 mm dla długości spoiny 1000 mm, natomiast wielkość i liczba elektrod jako funkcji grubości blachy są podane w tabeli 11.6.

Spawy elektrod są wykonane z niską gęstością prądu do 0-6 A / mm ² i niskim napięciem od 30 do 40 woltów. Powoduje to lepszą stabilność procesu przy większych grubościach.

Prąd spawania elektrod płytkowych określa:

I _w = 1, 2 (V _w + 0, 2 V _p ) δ _e. S _e

gdzie,

l _w - prąd spawania, A

v _w = prędkość spawania, m / godz

v _p = szybkość podawania elektrody płytkowej, cm / godz.

δ _e = grubość elektrody, cm

S _e = szerokość elektrody płytkowej, cm.

Stwierdzono, że optymalna szybkość zasilania elektrody płytkowej o dużym przekroju wynosi od 1, 2 do 3-5 m / h.

Szwy spawalnicze o długości do 300 mm nie wymagają stosowania izolatorów, aby uniknąć przypadkowego zwarcia między elektrodą a pracą. Jednakże szwy dłuższe niż 300 mm są dostarczane ze zwykłymi izolatorami, podobnie jak w przypadku materiałów eksploatacyjnych ESW.

Proces ESW elektrody płytkowej może zostać zainicjowany przez dowolną z następujących trzech metod:

1. Przez użycie strumienia początkowego,

2. Z zaostrzoną elektrodą,

3. Przez wylanie stopionego strumienia w początkowej misce olejowej.

Aby rozpocząć proces za pomocą "strumienia początkowego", umieszcza się go na dnie studzienki, a elektrodę podaje się z najwolniejszą prędkością i stuka w regularnych odstępach za pomocą młotka dla lepszego kontaktu z topnikiem. Gdy część strumienia wyjściowego topi się, dodaje się niewielkie ilości "strumienia płynącego" tak, aby utworzyć kąpiel żużla o pożądanej głębokości, a prędkość podawania elektrody jest zwiększana do określonej wartości w ciągu jednej do dwóch minut.

Aby rozpocząć proces za pomocą ostro zakończonej elektrody, zwykle umieszcza się kulkę z wełny stalowej (lub stalowych opiłków lub wiórów) pomiędzy końcówką elektrody a pracą. Czasami sama elektroda nie jest spiczasta, zamiast tego kilka prętów o średnicy od 5 do 6 mm i długości od 150 do 200 mm jest przyspawanych do jej końcówki (ryc. 11.25).

Trzecia metoda inicjacji procesu, czyli użycie stopionego żużla jest najszybszą ze wszystkich metod. To jednak wymaga dodatkowej konfiguracji do stopienia i wlania stopionego żużla do studzienki.

Aby uniknąć braku stapiania i podcinania, lepiej zwiększyć relief w bloku utrzymującym do około 8 mm. Ponadto, aby uzyskać lepszą penetrację, głębokość kąpieli żużlowej powinna być utrzymywana pomiędzy 25 a 35 mm.

Do spawania elektrodą taśmową wprowadza się ją do kąpieli żużlowej poprzez płaską prowadnicę, która jest odizolowana od pracy, jak pokazano na Rys. 11.26. W zależności od grubości pracy można zastosować do 3 elektrod wstęgowych. Prowadnice elektrod są z różnych materiałów eksploatacyjnych i są wykonane z arkusza o grubości 1 lub 2 mm o podobnej kompozycji. Elektrody taśmowe mają zwykle grubość 1 lub 1, 2 mm.

Elektrody taśmowe mogą być wykonane z pożądanej długości tak, aby wypełnić dłuższe połączenia spawalnicze, niż mogą być zespawane elektrodami płytkowymi. W porównaniu ze spawaniem elektrodowym, elektrody taśmowe zapewniają bardziej równomierną penetrację.

Wariant nr 3. Spawanie elektrodą Flash Butt:

Spawanie doczołowe elektrodrążką elektrodą, którego konfiguracja jest pokazana na rys. 11.27, nie wymaga żadnego metalu wypełniającego. W celu rozpoczęcia procesu stopiony żużel wlewa się do studzienki zbudowanej wokół dolnej części utrzymywanej pionowo; alternatywnie kąpiel stopionego żużla opracowywana jest za pomocą łuku elektrycznego z elektrodą węglową.

Zapewnia to ogrzewanie dolnej części. Po opracowaniu kąpieli żużlowej o pożądanej głębokości, elektroda węglowa jest wycofywana, a górna część zanurzona jest w kąpieli żużlowej. Żużel miga górną częścią, to znaczy podnosi ją do punktu topnienia, a stopiony metal wpływa na dolną część, tworząc metalowy basen pod łaźnią żużlową.

Czas błysku jest określany metodą prób i błędów i zwykle wynosi od 2 do 3 minut. Po ustaleniu pożądanych warunków źródło zasilania zostaje wyłączone, a górna część jest dociskana do dolnej części z prędkością spęczania od 5, 5 do 8, 5 mm / s (20 do 30 m / h). Ilość stopionego metalu w basenie i wyrzucona przez spęczenie powinna być wystarczająca, aby uniknąć pozostawiania żużli wgłębień pozostających między dwoma przedmiotami w pobliżu obwodu.

Głębokość kąpieli żużlowej, napięcie spawania i prędkość posuwu części górnej podczas zgrzewania doczołowego są utrzymywane tak samo, jak przy spawaniu elektrodą płytkową. Proces ten najlepiej nadaje się do masowej produkcji artykułów typu prętów lub prętów do 300 cm2 w obszarze przekroju poprzecznego.

Wariant nr 4. Bifilar Circuit ESW:

Układ dla wariantu bifilarnego ESW pokazano na ryc. 11.28. Wykorzystuje się cztery elektrody typu płytkowego o dużym przekroju. Dwie zewnętrzne elektrody pozostają nieruchome, podczas gdy dwa wewnętrzne są podawane z równą szybkością do jeziorka spawalniczego.

Skład chemiczny elektrod jest zgodny z materiałem roboczym. Podłączenie transformatora spawalniczego jednofazowego do elektrod zgodnie ze schematem minimalizuje indukcyjność impotencji obwodu spawalniczego, a połączenie kurka centralnego na transformatorze wtórnym do pracy umożliwia zmianę szybkości topienia stacjonarnych i ruchomych elektrod jako na wymaganie. Wewnętrzne ruchome elektrody są zwykle dwa do trzech razy dłuższe niż długość złącza, podczas gdy elektrody zewnętrzne mają oczywiście tę samą długość co samo złącze zgrzewane. Szczelina dopasowania wynosi zwykle 60 - 80 mm.

Prześwit między zewnętrznymi elektrodami i spawanymi powierzchniami przedmiotu obrabianego jest ograniczony do minimum i zwykle wynosi od 7 do 10 mm. Elektrody wewnętrzne mają grubość od 35 do 50% mniejszą niż elektrody zewnętrzne i są oddalone od siebie o 30 do 40 mm. Końcowy wygląd spoiny kontrolowany jest przez wgłębienie w nieruchomych blokach zabezpieczających chłodzonych wodą.

Spoina jest zwykle inicjowana przez wlanie stopionego żużla do wnętrza zgrzeiny (ryc. 11.28). Wymagana początkowa miska jest płytka, ponieważ proces zostaje szybko ustabilizowany. Sterownik prądu zapewnia automatyczną konserwację stałych warunków spawania. Ten wariant procesu ESW można wykorzystać do udanego spawania prostokątnych, kwadratowych i okrągłych odcinków o praktycznie dowolnym wymiarze.