Top 4 Variants of Electroslag Welding (ESW)

Denne artikel sætter lys på de fire bedste varianter af Electroslag Welding (ESW). Varianterne er: 1. Forbrugsstyring ESW 2. ESW med plade og bånd elektroder 3. Elektroslag Flash Butt Svejsning 4. Bifilar Circuit ESW.

Variant # 1. Forbrugervejledning ESW:

Den forbrugsvarlige variant af ESW er en fremgangsmåde til elektroslagssvejsning, hvor fyldemetall tilvejebringes ved smeltning af ikke kun elektrodetråden, men også dens styrør eller kontaktrøret med den deraf følgende stigning i aflejringshastigheden. Denne funktion har markant udvidet anvendeligheden af ​​ESW-processen i strukturindustrien. Fig. 11.20 viser en opsætning for forbrugsstyret elektroslagssvejsning.

Svejsestrømmen bæres af forbrugsstyret, der smelter ud af slaggebadets overflade. Dette eliminerer kravet om vertikal bevægelse af maskinen, og derfor anvendes stationære eller ikke-glidende tilbageholdende blokke. Forbrugsstyring ESW er således lettere at udføre, da det ikke kræver en vertikal rejseanordning eller et svingningssystem.

Forbrugsstoffer:

En forbrugsstyring er enten et tyndvægget rør eller en samling af plader eller stænger, der har ledninger til at føde elektroden. Generelt forbliver en forbrugsstyring stationær i leddet.

Formen af ​​en forbrugsstyring afhænger af konturen af ​​det led, der skal laves. Det er normalt lavet af et materiale, der passer til eller er kompatibelt med arbejdsmetallet og den krævede kemiske sammensætning af svejsemetallet. De oftest forbrugbare hjælpelinjer er fyldt med spiralformet fjederledning for at fungere som rørledninger. Nogle af de velkendte former for forbrugsstyringer er vist i figur 11.21.

I en specielt kritisk fremstilling duplikeres hovedledningen i en styring med en ekstra ledning til en anden ledning som vist i figur 11.21 (g). Så længe operationen går glat, ledes ledningen gennem hovedledningen, mens den anden ledning i duplikeringsrøret forbliver stationær. Hvis elektroden i hovedledningen af ​​en eller anden grund stopper, startes standbyenheden.

For en arbejdstykkelse på op til 40 mm med lang søm (over 500 mm) anbefales det at anvende et stålrør med skiver som vist i figur 11.21 (0 for at isolere det fra arbejdet.

En typisk forbrugsstof består af to dele, en forbrugsstof og den anden permanente eller ikke-forbrugsstoffer. Længden af ​​forbrugsstoffet varieres i henhold til den fælles længde med bestemmelse for at dække startskummet og efterbehandlingsfanen. Den ikke-forbrugelige del anvendes til fastgørelse af styret og til tilslutning af svejsekabler; dens længde afhænger af udformningen af ​​udstyr og kan variere mellem 100 og 500 mm.

Tykkelsen af ​​forbrugsstyret og antallet af elektroder er baseret på kantforberedelsen og tykkelsen af ​​arbejdet.

Kendskab til arbejdstykkelsen kan antallet af elektroder bestemmes ud fra følgende forhold:

hvor,

n = antal elektroder,

s = arbejdets tykkelse. mm

d = afstand mellem elektroder, antages at være mellem 50 og 60 mm. Disse udtryk er markeret i figur 11.22.

Værdien af ​​n bestemt ved ligning (11.1) afrundes til nærmeste heltal og bruges til at finde den nøjagtige værdi af d. Typiske værdier af d og d _max som funktioner af styrrørtykkelse, t _g er angivet i tabel 11.5.

Tykkelsen af ​​de anvendte forbrugsstyrelser i branchen er 5 mm og 10 mm.

Guide Isolatorer:

Isolatorer bruges til at undgå muligheden for kontakt mellem guiden og arbejdet eller tilbageholdende blokke. Isolatorerne er forpligtet til at blive en del af slaggerbadet ved smeltning uden en dårlig effekt på slaggerens, svejsemetallets eller processtabiliteten. Isolatorerne skal have høj trykstyrke og være af lav pris.

Isolatorerne er almindeligvis lavet af glasfiber eller glasdugposer fyldt med glasuld. Bagens diameter varierer mellem 25 og 30 mm. Nogle gange er isolatorerne lavet af almindelige stoffer fyldt med svejsestrøm.

For bedste ydelse skal vægten af ​​isolatorpaller være 15-25 gm. Antallet af paller, der anvendes, skal være således, at de ikke overstiger 15-20% af slaggebadets samlede volumen. I praksis placeres to isolatorer (en på hver side af føringen) hver 100-150 mm af tykkelsen af ​​arbejdet. Langs svejsesømmen er isolatorerne anbragt i afstand 200-250 mm. Isolatorer kan enten kile mellem guiden og arbejdet eller glide på guiden, den sidstnævnte metode foretrækkes.

Beholderblokke:

De tilbageholdende kobberblokke af den stationære type foretrækkes i forbrugsstyring ESW og virker som den bedste svejsearbejdeindretning. Sådanne tilbageholdelsesblokke forstyrrer imidlertid overvågningen af ​​dybden af ​​slaggebad og korrekt positionering af styringer. Det er derfor foretrukket at anvende en vandkølet stationær kobberblok på den ene side af leddet og en glideblok på den anden.

Når der anvendes stabile tilbageholdelsesblokke på begge sider af leddet, kan dybden af ​​slaggebadet enten overvåges af lyden af ​​processen, som er bedst, når det er lyst boblende lyd eller mere videnskabeligt ved at notere volumenstrømmen, V _{f '} fodret i leddet Dybden af ​​slaggebadet tages normalt som 4 cm til beregning og under ingen omstændigheder skal den overstige 5 cm under drift. Flussen tilsættes under drift fra en beholder, der er lavet af en ikke-ledende elektricitet.

Drift og svejsestrøm:

Elektrodtråden skubbes gennem forbrugsstyret, indtil det berører bunden af ​​startskummet. Den trækkes derefter tilbage, indtil den er i spids med styretørens nederste spids. Derefter dækkes bunden af ​​sumpen med en mængde ståluld, og fastgørelsesskoene er monteret på plads. Enhver afstand mellem arbejdet og beholderne er forseglet med ler eller kitt.

ESW-processen til forbrugsstyring startes på samme måde som den konventionelle ESW-proces, der kun bruger elektroderne. Hvis elektroden svejses til sumpbunden under opstart, fjernes knivrullen i trådføderen, tråden trækkes af styret med tang og løftes gennem 300-500 mm.

Knivvalsen er aktiveret igen, og ledningstilførslen genoptages. Hvis det sker mere end én gang, gentages ovenstående procedure hver gang, men ledningen må ikke genoptages, før slaggens øverste overflade smelter styrets spids. Dette kan tage 2 til 5 minutter. Den samme procedure kan anvendes, hvis elektrodetråden svejses til styrespidsens nederste spids.

En anden pålidelig metode til initiering af forbrugsstyret ESW er at hælde smeltet slagge i startskummet. Flussen smeltes i en grafitdigel og hældes derefter i startdumpen.

For elektrodediameter 3 mm i diameter er svejsestrømmen I _w givet ved:

Den optimale svejsningshastighed er en funktion af arbejdstykkelsen og kan fås fra figur 11.23.

Elektroden tilførselshastigheden er givet ved:

V _e = V _w (A _{d- g} S _g ) / ΣA _e ....... (11.3)

hvor,

v _e = elektrodemængde, m / time

A _d = tværsnitsareal af det deponerede metal

En _e = summen af ​​tværsnitsarealerne for alle elektroder.

Trådforsyningshastigheden opnået ved ligning (11-3) bør ikke overstige den kritiske værdi, som for arbejdstykkelse over 100-150 mm ligger mellem 100-150 m / h (1, 65 til 2-35 m / min).

Applikationer:

Bortset fra de anvendelser, der er nævnt for den konventionelle ESW, kan forbrugsstyringsmetoden anvendes til tætsamlinger med stiver ribber i tykkelse over 50 mm. Den bruges også til fremstilling af led i ikke-drejelige svejsninger på tykvæggede rørledninger på elværker; effektiviteten med hvilken sådanne ledd kan gøres øges med stigningen i rørets diameter og vægtykkelse. Brugsanvisning ESW er dog mere tilpassbar til kortere længdesvejsninger end til de længere svejsninger.

Variant # 2. ESW med plade og bånd elektroder:

Plader og båndelektroder anvendes til at lave lige svejsninger med en maksimal længde på 1500 mm for arbejdstykkelse på 30-1000 mm. Den generelle opsætning og de mest almindeligt anvendte konstruktioner af elektroder med store tværsnitsarealer er vist i fig. Henholdsvis 11, 24 og 11, 25. Disse elektroder kan være i et stykke eller opbygget af flere plader, stænger, firkanter eller andre sektioner.

For arbejdstykkelse op til 200 mm er en pladeelektrode tilstrækkelig, men på tyngre arbejdsafsnit anvendes to eller tre elektroder. Et tre-elektrodesystem er normalt foretrukket, da det holder hovedforsyningen under balanceret belastning. Pladeelektroder med langsgående slidser (fig. 11-24) gør kantindtrængningen mere ensartet, hvilket er særligt vigtigt ved svejsning af kobber, aluminium, titan og deres legeringer.

Pladelektroderne af en hvilken som helst ønsket tykkelse kan anvendes under hensyntagen til, at den optimale afstand mellem elektroden og den fælles side er 8 til 10 mm, og at den optimale elektrodtykkelse er 10 til 12 mm for et mellemrum på 28 til 32 mm.

Pladelektrodenes bredde er afhængig af arbejdstykkelsen. Ved svejsning med en elektrode er pladens elektrode bredde lig med arbejdets tykkelse, men når der anvendes to eller tre pladeelektroder, reduceres deres bredde med en mængde svarende til afstanden mellem dem, der generelt er lig med 12 til 16 mm .

Pladelektrodenes længde kan bestemmes ved hjælp af ligningen:

L _p = l _w b _w / δ _e + l _c ....... (11, 4)

hvor,

L _p = længde af pladeelektroden,

l _w = ledlængde inklusive start- og afslutningsfanerne,

b _w = ledgap,

δ _e = elektrodtykkelse,

l _c = længde for at tage højde for klemmet design (ca. 500 mm)

Elektrodlængden er taget som 3600 mm til en svejselængde på 1000 mm, mens størrelsen og antallet af elektroder som funktioner af pladetykkelsen er angivet i tabel 11.6.

Pladelektrodesvejsninger laves med lav strømdensitet ned til 0-6 A / mm ² og en lavspænding på 30 til 40 volt. Dette resulterer i forbedret processtabilitet på tyngre tykkelser.

Svejsestrøm for pladeelektroder gives ved:

I _w = 1, 2 (V _w + 0, 2 V _p ) 5 _{e. S e}

hvor,

l _w - svejsestrøm, A

v _w = svejsningshastighed, m / time

v _p = pladeelektrode tilspændingshastighed, cm / time.

δ _e = elektrodtykkelse, cm

S _e = Pladens elektrodebredde, cm.

Den optimale tilførselshastighed for pladeelektroden med stort tværsnit findes at ligge mellem 1, 2 og 3-5 m / time.

Svejsesømme med en længde på op til 300 mm kræver ikke brug af isolatorer for at undgå utilsigtet kortslutning mellem elektroden og arbejdet. Sømmer længere end 300 mm er dog forsynet med de sædvanlige isolatorer som til forbrugsstyring ESW.

Pladelektroden-ESW-processen kan initieres af en hvilken som helst af de følgende tre metoder:

1. Ved anvendelse af startflux,

2. Med en spidselektrode,

3. Ved hældning af smeltet fluss i udgangssummen.

For at igangsætte processen ved at bruge 'startflux' placeres den i bunden af ​​sumpen, og elektroden fodres med den laveste hastighed og tappes med jævne mellemrum med en hammer for bedre kontakt med fluxen. Når en del af startfluxen smelter små mængder "løbende flux" til for at opbygge slaggebadet med den ønskede dybde, og elektrodemængden øges til den specificerede værdi over en periode på et til to minutter.

For at starte processen med en spidselektrode er det sædvanligt at placere en kugle af ståluld (eller stålfiltninger eller spåner) mellem elektrodespidsen og arbejdet. Sommetider er elektroden ikke spids, men flere stænger 5 til 6 mm i diameter og 150 til 200 mm lange svejses til spidsen (figur 11.25).

Tredje metode til procesinitiering, det vil sige ved anvendelse af smeltet slagge er den hurtigste af alle metoder. Dette kræver dog en yderligere opsætning at smelte og hæld smeltet slagge i sumpen.

For at undgå manglende fusion og underbud er det bedre at øge lindringen i fastgørelsesblokken til ca. 8 mm. For at få bedre indtrængning skal dybden af ​​slagge bibeholdes mellem 25 og 35 mm.

Til svejsning med båndelektrode føres det ind i slaggerbadet gennem en flad styring, som er isoleret fra arbejdet som vist i figur 11.26. Afhængig af tykkelsen af ​​arbejdet kan op til 3 båndelektroder anvendes. Elektroderstyrene er af forbrugsvarianter og er fremstillet af 1 eller 2 mm tykt ark med matchende sammensætning. Båndelektroderne er sædvanligvis 1 eller 1, 2 mm tykke.

Båndelektroder kan laves af den ønskede længde for at afslutte længere svejsearbejde end svejses af pladeelektroder. Sammenlignet med forbrugsstyret svejsning sikrer båndelektroder mere ensartet gennemtrængning.

Variant # 3. Elektroslag Flash Butt Svejsning:

Elektroslag blinkersvejsning, opsætning som vist i figur 11.27, kræver ikke noget fyldstof. For at igangsætte processen hældes smeltet slagge i sumpen bygget omkring det nedre stykke holdt lodret; Alternativt udvikles et smeltet slaggerbad ved at bue med carbonelektrode.

Dette sikrer opvarmning af understykket. Når slaggbadet med den ønskede dybde er udviklet, trækkes kulelektroden tilbage, og overstykket dyppes i slaggerbadet. Slaggen blinker det øvre stykke, det vil sige det hæver det til fusionspunktet og det smeltede metal strømmer ned på understykket for at danne en metalbassin under slaggbadet.

Den blinkende tid bestemmes af forsøg og fejl og er normalt mellem 2 og 3 minutter. Når de ønskede betingelser er etableret, slukkes strømkilden, og overstykket tvinges til understykket med en forstyrrende hastighed på 5, 5 til 8, 5 mm / sek. (20 til 30 m / time). Mængden af ​​smeltet metal i poolen og det, der udvises ved forstyrrelse, bør være tilstrækkeligt til at undgå, at slaggfyldte hulrum forbliver mellem de to emner nær periferien.

Dybden af ​​slaggebadet, svejsespændingen og tilførselshastigheden af ​​det øvre stykke i lynstuds svejsning opretholdes det samme som ved svejsning med pladeelektrode. Denne proces passer bedst til masseproduktion af stang- eller stangtypeartikler op til 300 cm ² i tværsnit.

Variant # 4. Bifilar Circuit ESW:

Opstillingen for bifilær variant af ESW er vist i figur 11.28. Fire plade type elektroder med stort tværsnit anvendes. De to ydre elektroder forbliver stationære, mens de to indre er fodret med samme hastighed ind i svejsepuljen.

Den kemiske sammensætning af elektroderne svarer til arbejdsmaterialets. Tilslutning af enfaset svejsetransformator til elektroderne som vist i diagrammet minimerer induktive impotens af svejsekredsløbet, og forbindelsen af ​​centrertappen på transformatoren sekundært til arbejdet gør det muligt at differentiere smeltehastigheden af ​​de stationære og bevægelige elektroder som pr. krav. De indre bevægelige elektroder er sædvanligvis to til tre gange leddets længde, medens de ydre elektroder er tydeligvis af samme længde som svejsesamlingen selv. Tilpasningsgabet er normalt 60 - 80 mm.

Afstanden mellem ydre elektroder og arbejdsstykket vender mod at blive svejset holdes til et minimum og er sædvanligvis af størrelsesordenen 7 til 10 mm. De indre elektroder har tykkelse 35-50% mindre end de ydre elektroder, og de er anbragt i afstanden 30 til 40 mm fra hinanden. Svejsens endeudseende styres af fordybningen i de vandkølede faste kobberfastholdelsesblokke.

Svejsningen initieres normalt ved at hælde den smeltede slagge ind i svejsekaviteten (figur 11.28). Det krævede startpakke er lavt, idet processen stabiliseres hurtigt. Den nuværende controller sikrer automatisk vedligeholdelse af konstante svejsebetingelser. Denne variant af ESW-processen kan anvendes til vellykket svejsning af rektangulære, firkantede og cirkulære sektioner af stort set enhver dimension.