Spesifikke teknikker for sveising
Denne artikkelen kaster lys over de tre spesifikke sveisingsteknikkene. Teknikkene er: 1. MIAB (Magnetisk Impeller Arc Butt) Sveising 2. Rørproduksjon ved sveising 3. Smal Gapsveising.
Teknikk # 1. MIAB (Magnetisk Impeller Arc Butt) Sveising:
I MIAB-sveising, som brukes til sveising av rørformede eller hule tverrsnittsdeler sammen, blir rørflatene som skal sammenføyes skilt av et lite gap på 1-2 mm, og en sveisebue blir rammet av høyfrekvent utslipp over gapet ved bruk av en konstant strømkilde, som vist i figur 22.25. Samtidig er et statisk radialmagnetfelt opprettet ved hjelp av hengslet magnetisk spole overlappet i gapet som får bue til å bevege seg rundt rørendene som et resultat av samspill med magnetfeltet.
Buehastigheten er meget høy, opptil 150 m / sek eller mer, noe som resulterer i meget rask og jevn oppvarming av rørendene. Tiden som kreves for å oppnå ønsket oppvarming, er ½ til 2 sekunder, avhengig av massen av metall som skal oppvarmes. CO 2 brukes ofte som beskyttelsesgass for å beskytte buen og smeltet metall. Når de er oppvarmet, smelter rørendene sammen under et trykk på opptil ca. 2200 N. Maksimal sveisestrøm som benyttes er normalt 1000 A.
Fastfasesveis produsert ved MIAB-sveising har en karakteristisk blits oppnådd på grunn av opprørende virkning. Styrken og kvaliteten på sveisene er gunstig sammenlignet med sveiser produsert av friksjonssveising og flammeslagsveisprosesser. Viktige fordeler som kreves for MIAB-sveising over alternative motstandsrør, blits og friksjonsveisprosesser, er høye sveisetrykk, lavt energiforbruk, enkel automatisering og evne til å bli med i sirkulære rør.
Forberedelse av rørflater er ikke kritisk, slik at en overflate fra bakken til den kuttet av hacksav er egnet for sveising ved MIAB-sveising. Imidlertid krever sveisere med større diameter (mer enn 100 mm) en jevn strømforbindelse rundt omkretsen for å sikre god buerotasjon. Produksjonshastigheten med MIAB-sveising kan være 8-10 ganger friksjons- og blitsstøtprosesser.
MIAB-sveising har hittil blitt utnyttet hovedsakelig av europeisk bilindustri for å sveise sammen med lavt karbon, lav legering og rustfritt stål. Spesifikke anvendelser av prosessen inkluderer sammenføyning av propellaksler, drivaksler, bakakselender, støtdempere (kapp sveiset til enden av røret) og gassfylte stivere. For tiden er rekkevidden av rørdiametre som kan sveises ved MIAB-sveising, ca. 10-300 mm med en tykkelse på 0, 7 til 13 mm.
Prosessutstyret er utviklet både for butikk og feltfabrikker.
Denne prosessen kan ikke brukes til sveising av solid stang, og kvaliteten på leddet kan ikke sikres av NDT fordi det er mulig å ha meget tynne lag av oksyd eller flatt inneslutning ved sveiselinjen. Til tross for disse begrensningene forventes imidlertid prosessen å finne omfattende bruk i næringer som husholdningsapparater, klimaanlegg, kjøling og møbelindustri.
Teknikk # 2. Rørproduksjon ved sveising:
Høyhastighetsproduksjon av rør og rør oppnås ved følgende tre varianter av motstandssøm sveising:
(i) Elektrisk motstandsrør søm sveising (ERW prosess),
(ii) Høyfrekvent motstandssveising (HFRW), og
(iii) høyfrekvent induksjons sveising (HFIW).
(i) ERW Prosess:
Store mengder stålrør og rør er produsert av motstandsrørssømssveising fra strimmel som kontinuerlig kantskjæres og rulles inn i rør med ønsket diameter før sveising. Vekselstrøm på opptil 4000A ved ca. 5 volt innføres over leddet av elektroder av splittvalsetypen og kraften påføres av trykkvalsene som vist i figur 22.26. For å introdusere tung strøm direkte til bevegelige elektroder, benyttes en roterende transformator med glidringer på primærsiden. I motsetning til normal sømsveising er nåværende og arbeidsbevegelse kontinuerlig i denne prosessen.
Den maksimale produksjonshastigheten er begrenset av sveisestrømfrekvensen, fordi ettersom sveisningshastigheten økes, vil individuelle strømsykluser til slutt føre til punktsveising i stedet for sømsveising. For å overvinne denne vanskeligheten, øker den aktuelle frekvensen vanligvis til 350 hertz for å oppnå sveisehastighet på 36 m / min.
Røret produsert ved denne prosessen har en fin av opprørt metall langs sveiseleddet både innvendig og utvendig, som vanligvis fjernes ved å installere passende kuttere på produksjonslinjen. Røret er kuttet til de ønskede lengder ved å benytte en kutter som beveger seg langs røret og er synkronisert for å kutte ønsket lengde i den tilgjengelige løp i en gitt syklus.
(ii) HFRW Prosess:
I denne prosessen er røret dannet av ruller på samme måte som i ERW-prosessen, men strømmen i området 500-5000A ved en frekvens på opptil 500 KHz og en spenning på ca. 100 volt innføres gjennom prober laget av kobberlegeringer og sølv løst til tunge vannkjølte kobberfester. Kontakt tips størrelser varierer mellom 15 - 650 mm 2 avhengig av strømstyrken som skal bæres.
Mens det i ERW genereres varmen hovedsakelig av grensesnittkontaktmotstanden, blir den produsert av hudeffekt som strømmen strømmer i en grundig dybde av lederen og er proporsjonal med √1 / f. Trykkruller for å tilveiebringe smiingstrykket installeres kort avstand nedover linjen fra gjeldende sondene som vist i figur 22.27. På grunn av hudeffekten ligger den nåværende strømningsbanen langs stripen gjennom apexen av Vee dannet av fayingflatene som møtes i en vinkel på 4 ° -7 ° som de nærmer seg røret. Dybden av det oppvarmede området er generelt mindre enn 0, 8 mm og gir dermed den optimale tilstanden for sveiseleddet.
I ERW-prosessen finner ikke smelting sted, derfor sveising innebærer betydelig deformasjon av oppvarmet metall for å briste oksydlaget for å gjøre metallkontakt for kvalitetssveis. I HFRW kan overfladisk smelting imidlertid finne sted, og det så fremstilte smeltede metallet ekstruderes under smiingstrykket av ruller som resulterer i klemming ut av oksidert materiale eller andre urenheter. Denne tiltak gjør denne prosessen anvendbar for sveising av ikke-jernholdige metaller hvor det ildfaste oksidlag dannes meget raskt på grunn av oppvarming.
Bruken av høyspenning og høyfrekvens bidrar til å oppnå god kontakt mellom sondene og rørmaterialet selv om det har skala på det. De vannkjølte prober har lang levetid og kan sveise tusen meter rør før de erstattes av å ha på seg. Kontaktprober brukt til HFRW av ikke-jernholdige metaller kan ha tre ganger levetiden til prober brukt til jernholdige metaller. Sveising 100.000 m av ikke-jernholdig rør med ett sett med prober er ikke uvanlig.
Fordi sveisehastigheten avhenger av rørtykkelsen og ikke på diameter, er det derfor mulig å oppnå høy sveishastighet opptil 150 m / min for HFRW av tynnvegget rør. Ved hjelp av en 160 KW strømforsyning ved 400 KHz strømforsyning, kan rør og rør av stål og aluminium fremstilles med høy produksjonshastighet, avhengig av veggtykkelsen som vist i tabell 22.6.
Ved HF-sveising av rør og rør strømmer strømmen på innsiden av rørene og på ytre overflaten. Denne ekstra strømmen som strømmer parallelt med sveisestrømmen, fører til strømbrudd. For å minimere dette strømbruddet plasseres en magnetisk kjerne eller impedder laget av ferritmateriale som smijern i røret.
Forsterkeren øker den induktive reaksjonen av båndbanen rundt innsiden av røret som begrenser den uønskede innstrømmen og dermed øker utstrømmen. Dette fører til høyere produksjonshastigheter. Forsterkeren er vanligvis vannavkjølt for å holde temperaturen lav, slik at den ikke mister sine magnetiske egenskaper. For å unngå innsparing av tynnveggede rør kan fordamperen være forsynt med støtteruller, som vist i figur 22.28, inne i røret sveiset.
HFRW-prosessen brukes til å produsere rør og rør av diametre i området 12 til 1270 mm og med en tykkelse på 0, 25 til 25 mm. Ethvert metall kan sveises ved denne prosessen med et hastighetsområde fra 5 til 300 m / minutt avhengig av veggtykkelse.
HFRW-prosessen kan også brukes til å produsere spiral- og finnede rør og rør. Fig. 22.29 viser en overføringslinje utformet for å fremstille spiralsveisede rør fra skjulspoler. Den har en bestemmelse for automatisk uncoiling og dressing av skjell, beskjæring av endene, automatisk sveising, varmebehandling av sveis, og kutting av røret i lengde.
Fig. 22.30 viser arrangementet for sveising av spiralfin på rør. Ulike metallkombinasjoner av rør og finmaterialer kan sveises av HFRW. Kombinasjoner ofte sveiset inkluderer rustfritt stålrør, mildt stålfin; cupronickel tube og en aluminium fin; mildt stålrør og mildt stålfin.
Diametrene varierer fra 15 mm til 250 mm. Typiske finhøyder lik rørets radius, finen kan være så tykk som 6 mm, og finhøyden kan være mindre enn 1-2 per cm. Ulike typer serrated eller foldede finner kan også sveises til rør.
(iii) HFIW Prosess:
Høyfrekvens induksjons sveising av rør ligner høyfrekvensmotstandsveising bortsett fra at varmen som genereres i arbeidsmaterialet, er av strømmen indusert i den. Fordi det ikke er elektrisk kontakt med arbeidet, kan denne prosessen bare brukes der det er en fullstendig strømbane eller lukket sløyfe helt innenfor arbeidet. Den induserte strømmen flyter ikke bare gjennom sveiseområdet, men også gjennom andre deler av arbeidet.
Rørkanter blir samlet sammen på samme måte som i ERW- eller HFIW-prosesser. En vannkjølt induksjonsspole eller induktor laget av kobber omslutter røret ved den åpne enden av veien som vist i figur 22.31. Høyfrekventstrømmen som beveges gjennom spolen fremkaller en sirkulasjonsstrøm rundt utsiden av røret og langs kantene på veien, og oppvarmer dem til sveisetemperaturen. Trykk påføres for å utføre sveisingen som i HFRW.
HFIW er egnet for slanger laget av ethvert metall i diameter fra 12 til 150 mm med en veggtykkelse på 0, 15 til 10 mm ved en sveisehastighet på mellom 5 og 300 m / minutt.
HFIW er ikke begrenset til rørfremstilling, men kan benyttes for å lage omkretssveis for sveisehett til et rør. Prosessen kan med fordel anvendes for belagt rør, små eller tynnveggede rør; og det eliminerer overflatemerking ved elektriske kontakter. Denne prosessen er imidlertid ikke egnet for sveising av høykonduktivitetsmetaller eller de som fra ildfaste oksider som
Det er ingen effektiv mekanisme for avfallsdeponering. Generelt er HFIW-prosessen mindre effektiv enn HFRW-prosessen, spesielt ved sveising av store rør- og rørstørrelser.
Teknikk # 3. Smal Gapsveising:
Smal gapssveising er uttrykket anvendt på sveiseprosesser som brukes til sammensetning av tunge seksjoner (> 30 mm) med firkantet rump eller nær parallell sidekantforberedelse og et lite gap på ca. 6, 5 til 9, 5 mm for å gi sveising med lavsvoltsveising metall. Vanligvis er GMAW-prosessen ansatt for sveising, men også andre prosesser som SAW og GTAW har blitt brukt.
Hovedmålet med smal gapsveising er å redusere sveisemetallet med sikte på å oppnå lav kostnad, høyere sveishastighet, redusert forvrengning og spenninger, og å bruke ensidig sveisingsteknikk. Volumet av sveisemetall kan være så lavt som 20% av de konvensjonelle metoder som fremgår av sammenligningen av kantpreparasjon for SAW på 150 mm seksjoner ved de konvensjonelle og smale gapmetoder som er vist i figur 22.32.
Strømkilden som brukes for GMAW-prosess med smal spalte, er av konstant spenningstype med en konstant hastighetsmater, men sveisekroppen og dysene er av spesielle konstruksjoner for å bli innkvartert i det smale gapet. GMAW smal gap prosess er en helautomatisk metode og kan brukes i alle stillinger. Normalt brukes to elektrodetråder med en diameter på ca. 1 mm hver med en ledning rettet mot hver av veggene. Hver elektrode krever sin egen strømforsyning med konstant spenning og et ledningsforsyningssystem.
Kontaktrørene er montert på en vogn med fast avstand mellom dem. Imidlertid kan smal gapmetode brukes med en elektrodetråd, som også kan svinges for å oppnå en jevn sveiseinnsetting. Beskyttelsesgassen som brukes er en blanding av argon med 20 til 25% CO2.
Strømmen som brukes er ca. 230 til 250 A for en 1 mm diameter elektrodetråd med elektrodepositiv ved 25 til 26 volt.
Kjørehastigheten er ca. 1-1, 25 m / min, noe som resulterer i en varmeinngang på ca. 300 til 450 J / mm per elektrode per pass. Dysepunktet til arbeidsavstanden holdes fast på ca 13 mm. Backing strip er nødvendig for å starte sveiseprosessen. Dette må da fjernes vanligvis ved hjelp av luftluft og sliping før sveising av rotløpene. Dette er ikke bare dyrt og tidkrevende, men svekker også sveisekvaliteten. Om lag 4 pass er kreves per cm tykkelse på arbeidet sveises.
For å overvinne mangelen på sideveggfusjon er kontaktrørene anordnet for å lede elektrodetråd til riktig punkt på sidevæggen, alternativt brukes spesielle elektrodematere til å tilveiebringe nødvendig krumning, korrugering eller vridning på elektrodetråden som vist på fig. . 22.33, umiddelbart før den går til kontaktrøret. Kontaktrørene er normalt vannavkjølt og isolert for å unngå kortslutning ved kontakt med sideveggene.
Begrensningene av smal gapssveising inkluderer relativt skjøre sveisehoder, og vanskelighetene forbundet med reparasjoner av slike smale sveiser. Disse vanskelighetene blir nå overvunnet ved å bruke en prosess med et gap på 14 til 20 mm og ved bruk av 3 elektrodetråder. Når SAW- eller FCAW-prosessen er brukt, utføres sveising i håndsveisposisjon, men for all-positions sveising GMAW-prosess med enkeltelektrode med en diameter på ca. 3, 2 mm benyttes med en strøminnstilling på 400-450 A, og spenningsområdet på 30- 37 volt. Beskyttelsesgassen som benyttes er vanligvis en blanding av helium, argon og CO 2 i like store mengder.
Kjørehastigheten oppnådd er ca. 40 cm / min. Strømkilden som brukes er av likestrøm, konstant spenningstype, men elektrodens negative polaritet brukes. Mens metalloverføringen med smal gapssveising er av sprøytemodus, er den kuleformet med større hull. Ved denne metoden strekker ikke kontaktrøret seg inn i spalten, slik at det gir en lang stikkontakt med følgelig betydelig motstandsoppvarming av elektrodetråden.
Hovedproblemet med begge disse versjonene av smal gapsveising er utarbeidelsen av sveiseledd, slik at gapet mellom de to delene som skal sveises, er jevnt. Mens toleransen tillatt på gap geometri
Smal gap sveising kan brukes til å sveise karbonstål, høy styrke Q & T stål, aluminium og titan. Spesifikke anvendelser av prosessen inkluderer sveising av reaktortrykkbeholdere, dampmottakere og varmevekslere, drivhjul med stor diameter, tungvoksede høytrykksvannmateriell, tykkveggede rør og full penetreringsveising i opptil 900 mm tykke komponenter i kjernekraftverk.
