Specifikke teknikker for svejsning

Denne artikel kaster lys over de tre specifikke teknikker til svejsning. Teknikkerne er: 1. MIAB (Magnetisk Impeller Arc Butt) Svejsning 2. Rørproduktion ved svejsning 3. Smal Gapsvejsning.

Teknik # 1. MIAB (Magnetisk Impeller Arc Butt) Svejsning:

I MIAB-svejsning, der anvendes til svejsning af rørformede eller hule tværsnitdele sammen, er rørfladerne, der skal sammenføjes, adskilt af et lille mellemrum på 1-2 mm, og en svejsebue bliver ramt af højfrekvensudladning over gabet ved anvendelse af en konstant strømkilde, som vist i figur 22.25. Samtidig er et statisk radialt magnetfelt, der er skabt ved hjælp af hængslet magnetisk spole, overlejret i spalten, hvilket får bueen til at bevæge sig omkring rørenderne som et resultat af interaktion med magnetfeltet.

Buehastigheden er meget høj, op til 150 m / sek eller mere, hvilket resulterer i meget hurtig og ensartet opvarmning af rørender. Den tid, der kræves for at nå den ønskede opvarmning, er ½ til 2 sekunder afhængig af massen af ​​metal, som skal opvarmes. CO ₂ anvendes ofte som en beskyttelsesgas for at beskytte bågen og det smeltede metal. Når de er opvarmet, smøres rørenderne sammen under et tryk på op til ca. 2200 N. Den maksimale svejsestrøm er normalt 1000 A.

Den fastfasede svejsning fremstillet ved MIAB-svejsning har en karakteristisk flash opnået på grund af forstyrrende handling. Styrken og kvaliteten af ​​svejsninger sammenligner sig positivt med svejsninger fremstillet ved friktionssvejsning og flashstump svejseprocesser. De store fordele, der hævdes for MIAB-svejsning over alternative modstandsdæmpninger, flash- og friktionssvejseprocesser, er høje svejsningshastigheder, lavt energiforbrug, nem automatisering og evne til at forbinde ikke-cirkulære rør.

Forberedelse af rørflader er ikke kritisk, således at enhver overflade fra jorden til den udskårne hacksav er egnet til svejsning ved MIAB-svejsning. Imidlertid kræver svejsninger med stor diameter (mere end 100 mm) en jævn strømforbindelse rundt om periferien for at sikre god buerotation. Produktionshastigheden med MIAB-svejsning kan være 8-10 gange friktion og flashstump svejseprocesser.

MIAB-svejsning er hidtil blevet udnyttet hovedsageligt af europæisk bilindustri for at svejses med lavt kulstof, lav legering og komponenter i rustfrit stål. Specifikke anvendelser af processen omfatter sammenføjning af propelleraksler, drivaksler, bagakselender, støddæmpere (hætte svejset til rørets ende) og gasfyldte stivere. I øjeblikket er rækkevidden af ​​rørdiametre, som kan svejses ved MIAB-svejsning, ca. 10-300 mm med en vægtykkelse på 0, 7 til 13 mm.

Procesudstyret er udviklet både til butiks- og feltfabrikationer.

Denne proces kan ikke anvendes til svejsning af solid bar, og kvaliteten af ​​leddet kan ikke sikres af NDT, fordi det er muligt at have meget tynde lag af oxid eller fladt indeslutninger ved svejselinjen. På trods af disse begrænsninger forventes processen dog at finde udstrakt brug i brancher som husholdningsapparater, klimaanlæg, køle- og møbelproduktion.

Teknik # 2. Rørproduktion ved svejsning:

Højhastighedsproduktion af rør og rør opnås ved følgende tre varianter af modstandssømssvejsning:

(i) Elektrisk modstandsdæmpning søm svejsning (ERW proces),

(ii) Højfrekvent modstandssvejsning (HFRW), og

(iii) Højfrekvent induktionssvejsning (HFIW).

(i) ERW-proces:

Store mængder stålrør og rør fremstilles ved modstandsforskydning af sømsvejsning fra strimmel, som kontinuerligt skæres og rulles i rør med ønsket diameter inden svejsning. Vekselstrøm på op til 4000A ved ca. 5 volt indføres over leddet ved hjælp af elektroder af splitvalsetypen, og kraften påføres af trykvalserne som vist i figur 22.26. Til indføring af tung strøm direkte til de bevægelige elektroder anvendes en roterende transformer med glidringe på den primære side. I modsætning til den normale sømsvejsning er løbende og arbejdsbevægelse kontinuerlige i denne proces.

Den maksimale produktionshastighed er begrænset af svejsestrømfrekvensen, fordi efterhånden som svejsningshastigheden øges, vil individuelle strømhalvcykluser med tiden føre til pletsvejsning i stedet for sømsvejsning. For at overvinde denne vanskelighed er den aktuelle frekvens normalt forøget til 350 hertz for at opnå svejsningshastighed på 36 m / min.

Røret, der fremstilles ved denne proces, har en fin af forstyrret metal langs svejseforbindelsen både indvendigt og udad, hvilket sædvanligvis fjernes ved at installere passende kuttere på produktionslinjen. Røret skæres til de ønskede længder ved at anvende en skære, der bevæger sig langs røret og synkroniseres for at skære den ønskede længde i den tilgængelige løb i en given cyklus.

(ii) HFRW-proces:

I denne proces formes røret ved hjælp af ruller på samme måde som i ERW-processen, men strømmen i området 500-5000A ved en frekvens på op til 500 KHz og en spænding på ca. 100 volt indføres gennem prober lavet af kobberlegeringer og sølv loddet til tunge vandkølede kobberbeslag. Kontakt tip størrelser varierer mellem 15 - 650 mm ² afhængigt af den strømstyrke, der skal bæres.

I ERW frembringes varmen hovedsageligt ved grænsefladens kontaktmodstand, den frembringes af hudeffekt, som strømmen strømmer i en dybden af ​​lederen og er proportional med √1 / f. Trykruller til at tilvejebringe smedningstrykket installeres en kort afstand ned ad linien fra de aktuelle prober som vist i figur 22.27. På grund af hudeffekten ligger den nuværende strømningsvej langs strimlen gennem Vee-apexet, der er dannet af de faying overflader, der mødes i en vinkel på 4 ° -7 °, da de nærmer sig røret. Dybden af ​​det opvarmede område er generelt mindre end 0, 8 mm og giver således den optimale tilstand til svejseleddet.

I ERW-processen finder smeltning ikke sted, hvilket betyder, at svejsning indebærer betydelig deformation af opvarmet metal for at bryde oxidlaget for at gøre metalkontakt til kvalitetssvejsninger. I HFRW kan overfladisk smeltning dog finde sted, og det således producerede smeltede metal ekstruderes under smedningstrykket af ruller, der resulterer i klemning ud af oxideret materiale eller andre urenheder. Denne fremgangsmåde gør denne proces anvendelig til svejsning af ikke-jernholdige metaller, hvor ildfast oxidlag dannes meget hurtigt på grund af opvarmning.

Brugen af ​​højspænding og højfrekvens hjælper med at opnå en god kontakt mellem proberne og rørmaterialet, selvom det har skala på. De vandkølede prober har lang levetid og kan svejses tusindvis af rør før de udskiftes på grund af at have på. Kontaktprober anvendt til HFRW af ikke-jernholdige metaller kan have tre gange levetiden af ​​prober anvendt til jernholdige metaller. Svejsning 100.000 m ikke-jernholdigt rør med et sæt prober er ikke ualmindeligt.

Da svejsningshastigheden afhænger af rørtykkelsen og ikke på diameter, er det derfor muligt at opnå høj svejsningshastighed på op til 150 m / min for HFRW af tyndvægget rør. Ved hjælp af en 160 KW strømforsyning ved 400 KHz strømforsyning kan rør og rør af stål og aluminium fremstilles med høj produktionshastighed afhængig af vægtykkelsen som vist i tabel 22.6.

Ved HF-svejsning af rør og rør strømmer strømmen på rørets indvendige overflade såvel som på ydersiden. Denne yderligere strøm, der strømmer parallelt med svejsestrømmen, fører til strømafbrydelse. For at minimere dette effekttab placeres en magnetisk kerne eller impedator af ferritmateriale som smedejern inde i røret.

Forstærkeren øger den induktive reaktans af vinløbsstien omkring rørets indvendige overflade, der begrænser den uønskede indvendige strøm og dermed øger udstrømmen. Dette fører til højere produktionshastigheder. Impederen er sædvanligvis vandkølet for at holde temperaturen lav, så den ikke mister sine magnetiske egenskaber. For at undgå indgravning af tyndvæggede rør kan impederen forsynes med understøtningsruller som vist i figur 22.28 inden i røret, der er svejset.

HFRW-processen anvendes til fremstilling af rør og rør med diametre i området 12 til 1270 mm og med vægtykkelse på 0, 25 til 25 mm. Ethvert metal kan svejses ved denne proces med hastighedsområde fra 5 til 300 m / minut afhængig af vægtykkelse.

HFRW-processen kan også bruges til fremstilling af spiral- og finnede rør og rør. Fig. 22.29 viser en overføringslinie designet til fremstilling af spiralsvejsede rør fra skrogspoler. Den har en bestemmelse for automatisk afkogning og påklædning af skæl, beskæring af enderne, automatisk svejsning, varmebehandling af svejsning og skæring af røret i længden.

Fig. 22.30 viser arrangementet til svejsning af spiralfin på rør. Forskellige metalkombinationer af rør- og finmaterialer kan svejses af HFRW. Kombinationer, der ofte svejses, omfatter rustfrit stålrør, mildt stålfin; cupronickel rør og en aluminium fin; mildt stålrør og mildt stålfin.

Diameterne spænder fra 15 mm til 250 mm. Typiske finhøjder svarer til rørets radius, finen kan være så tyk som 6 mm, og finhøjden kan være mindre end 1-2 pr. Cm. Forskellige typer af serrated eller foldede finner kan også svejses til rør.

iii) HFIW-proces:

Højfrekvent induktionssvejsning af rør svarer til højfrekvent modstandssvejsning, bortset fra at den varme, der genereres i arbejdsmaterialet, er af strømmen induceret i den. Fordi der ikke er elektrisk kontakt med arbejdet, kan denne proces kun bruges, hvor der er en komplet strømbane eller lukket kredsløb helt inden for arbejdet. Den inducerede strøm strømmer ikke kun gennem svejsesektionen, men også gennem andre dele af arbejdet.

Rørkanter er samlet sammen på samme måde som i ERW- eller HFIW-processer. En vandkølet induktionsspole eller spole fremstillet af kobber omslutter røret ved den åbne ende af vejen som vist i figur 22.31. Højfrekvensstrømmen, der flyves gennem spolen, fremkalder en cirkulerende strøm rundt om rørets yderside og langs kanten af ​​vejen og opvarmer dem til svejsetemperaturen. Tryk påføres for at opnå svejsningen som i HFRW.

HFIW er egnet til slanger lavet af ethvert metal inden for et diameterområde på 12 til 150 mm med en vægtykkelse på 0, 15 til 10 mm ved en svejsningshastighed på mellem 5 og 300 m / minut.

HFIW er ikke begrænset til rørfremstilling, men kan anvendes til at lave omkreds svejsninger til svejsekapsel til et rør. Fremgangsmåden kan med fordel anvendes til belagt rør, små eller tyndvæggede rør; og det eliminerer overflademærkning ved elektriske kontakter. Denne proces er imidlertid ikke egnet til svejsning af højkonduktivitetsmetaller eller dem, der fra ildfaste oxider som

der er ingen effektiv mekanisme til bortskaffelse af oxid. Generelt er HFIW-processen mindre effektiv end HFRW-processen, især ved svejsning af store rør- og rørstørrelser.

Teknik # 3. Smal Gapsvejsning:

Smal gabsvejsning er udtrykket anvendt til svejseprocesser, der anvendes til sammenføjning af tunge sektioner (> 30 mm) med firkantet stød eller nær parallelt sidet kantforberedelse og et lille mellemrum på ca. 6, 5 til 9, 5 mm for at give en svejsning med lav volumen svejsning metal. Normalt GMAW proces er ansat til at gøre svejsningerne, men også andre processer som SAW og GTAW er blevet anvendt succesfuldt.

Hovedformålet med smal gabesvejsning er at reducere svejsemetallet med henblik på at opnå lav pris, højere svejsningshastighed, reduceret forvrængning og spændinger og at anvende ensidig svejseteknik. Volumenet af svejsemetal kan være så lavt som 20% af de konventionelle fremgangsmåder, som det fremgår af sammenligningen af ​​kantpræparation for SAW med 150 mm sektioner ved de konventionelle og smalle mellemrummetoden vist i figur 22.32.

Strømkilden, der anvendes til GMAW-proces med smal gab, er af konstant spændingstype med en konstant hastighedskabler, men svejseproppen og dyserne er af specielle konstruktioner, så de kan rummes i det smalle hul. GMAW smalle mellemrumsproces er en fuldautomatisk metode og kan bruges i alle positioner. Normalt anvendes to elektrodetråde med en diameter på ca. 1 mm hver for sig samtidigt med en tråd rettet mod hver af væggene. Hver elektrode kræver sin egen strømforsyning med konstant spænding og et ledningsforsyningssystem.

Kontaktrørene er monteret på en vogn med en fast afstand imellem dem. Imidlertid kan smal spaltningsmetode også anvendes med en elektrodetråd, som kan svinges for at opnå ensartet svejsepåfyldning. Den anvendte afskærmningsgas er en blanding af argon med 20 til 25% CO2.

Den anvendte strøm er omkring 230 til 250 A for en elektrodetråd med 1 mm diameter med elektrodepositiv ved 25 til 26 volt.

Transporthastigheden er ca. 1-1, 25 m / min, hvilket resulterer i en varmeindgang på ca. 300 til 450 J / mm pr. Elektrode pr. Pass. Dysen spids til arbejde afstand holdes fast på ca. 13 mm. Støtstrimmel er påkrævet for at starte svejseprocessen. Dette skal derefter fjernes normalt ved hjælp af luftluftning og slibning inden svejsning af rodløbene. Dette er ikke kun dyrt og tidskrævende, men forringer også svejsekvaliteten. Der kræves ca. 4 passager pr. Cm tykkelse af arbejdet, der svejses.

For at overvinde manglen på sidevægsfusion er kontaktrørene anbragt for at lede elektroden til det rette punkt på sidevæggen, alternativt anvendes specielle elektrodematerier til at tilvejebringe den nødvendige krumning, korrugering eller vridning på elektrodetråden som vist i fig. . 22.33, umiddelbart før det går til kontaktrøret. Kontaktrørene er normalt vandkølet og isoleret for at undgå kortslutning ved kontakt med sidevæggene.

Begrænsningerne af smal gabesvejsning indbefatter forholdsvis skrøbelige svejsepropper og vanskelighederne forbundet med reparationer af sådanne smalle svejsninger. Disse vanskeligheder overvindes nu ved anvendelse af en proces med et mellemrum på 14 til 20 mm og ved anvendelse af 3 elektrodetråde. Når SAW- eller FCAW-processen anvendes, udføres svejsning i svejsepositionen, men ved svejsning i all-positionssvejsning anvendes GMAW-processen med en enkelt elektrode på ca. 3, 2 mm i en strømindstilling på 400-450 A, og spændingsområdet på 30- 37 volt. Den anvendte afskærmningsgas er sædvanligvis en blanding af helium, argon og CO ₂ i lige store mængder.

Den opnåede rejsehastighed er ca. 40 cm / min. Den anvendte strømkilde er af likestrøm, konstant spændingstype, men elektrodens negative polaritet anvendes. Mens metaloverførslen med smal gabesvejsning er sprøjtemodus, er den kugleformet med større huller. Ved denne fremgangsmåde strækker kontaktrøret sig ikke inde i spalten, så det giver en lang stickout med følgelig betydelig modstandsopvarmning af elektrodtråden.

Det store problem, der er involveret i begge disse versioner af smal gabesvejsning, er forberedelsen af ​​svejsesammenføjningen, således at gabet mellem de to dele, der skal svejses, er ensartet. Hvor tolerancen er tilladt på mellemrummetometrien

Smal gabesvejsning kan bruges til svejsning af kulstofstål, højstyrke Q & T stål, aluminium og titanium. Specifikke anvendelser af processen omfatter svejsning af reaktortrykkerskibe, dampmodtagere og varmevekslere, drivdrev med stor diameter, tungvandsforsyninger med højtryksvand, tykke vægge og fuld penetrationssvejsning i op til 900 mm tykke komponenter i atomkraft.