Specifieke technieken van lassen

Dit artikel werpt licht op de drie specifieke technieken van lassen. De technieken zijn: 1. MIAB (magnetisch aangedreven booguiteinde) Lassen 2. Pijpproductie door lassen 3. Smal klooflassen.

Techniek # 1. MIAB (magnetisch aangedreven booguiteinde) Lassen:

Bij MIAB-lassen, dat wordt gebruikt voor het samen lassen van buisvormige of holtedoorsnededelen, worden de te verbinden buisvlakken gescheiden door een kleine opening van 1-2 mm en wordt een lasboog geraakt door hoogfrequente ontlading over de opening, met behulp van een constante stroombron, zoals weergegeven in Fig. 22.25. Tegelijkertijd wordt een statisch radiaal magnetisch veld gecreëerd met behulp van scharnierende magnetische spoel gesuperponeerd in de spleet, die veroorzaakt dat de boog rond de buisuiteinden beweegt als een resultaat van interactie met het magnetische veld.

De rotatiesnelheid van de boog is zeer hoog, tot 150 m / sec of meer, wat resulteert in een zeer snelle en uniforme verwarming van buisuiteinden. De tijd die nodig is om de gewenste verwarming te bereiken, is ½ tot 2 seconden, afhankelijk van de massa metaal die moet worden verwarmd. CO 2 wordt vaak gebruikt als een beschermend gas om de boog en het gesmolten metaal te beschermen. Eenmaal verwarmd worden de uiteinden van de buis gesmeed onder een druk van ongeveer 2200 N. De maximale toegepaste lasstroom is normaal gesproken 1000 A.

De vaste fase-las geproduceerd door MIAB-lassen heeft een karakteristieke flits verkregen als gevolg van stuikende werking. De sterkte en kwaliteit van lassen is gunstig in vergelijking met lassen geproduceerd door wrijvingslassen en flitsende stuiklasprocessen. Grote voordelen die worden geclaimd voor MIAB-lassen over alternatieve weerstandsuiteinden, flits- en wrijvingslasprocessen zijn hoge lassnelheden, laag energieverbruik, gemak van automatisering en het vermogen om niet-ronde buizen met elkaar te verbinden.

De voorbereiding van de buisvlakken is niet kritisch, dus elk oppervlak van de grond tot aan de door een ijzerzaag gesneden oppervlakte is geschikt voor lassen door MIAB-lassen. Lassen met grote diameters (meer dan 100 mm) vereisen echter een gelijkstroomverbinding rondom de omtrek om een ​​goede boogrotatie te waarborgen. De productiesnelheid met MIAB-lassen kan 8 - 10 keer groter zijn dan die van wrijving en flitsende stuiklasprocessen.

MIAB-lassen is tot nu toe voornamelijk geëxploiteerd door de Europese auto-industrie voor het lassen van koolstofarme, laaggelegeerde en roestvrijstalen componenten. Specifieke toepassingen van het proces zijn het verbinden van schroefassen, aandrijfassen, achterasuiteinden, schokdempers (dop gelast aan het uiteinde van de buis) en gasgevulde stutten. Momenteel is het bereik van buisdiameters die kunnen worden gelast door MIAB-lassen ongeveer 10-300 mm met een wanddikte van 0, 7 tot 13 mm.

De procesapparatuur is ontwikkeld voor zowel winkel- als veldvervaardiging.

Dit proces kan niet worden gebruikt voor het lassen van een massieve staaf, en de kwaliteit van de verbinding kan niet worden gegarandeerd door NDT omdat het mogelijk is om zeer dunne lagen oxide of afgeplatte insluitsels op de laslijn te hebben. Ondanks deze beperkingen wordt het proces echter naar verwachting uitgebreid toegepast in industrieën zoals huishoudelijke apparaten, airconditioning, koeling en meubelproductie.

Techniek # 2. Pijpproductie door lassen:

Hoge snelheid productie van buizen en pijpen wordt bereikt door de volgende drie varianten van weerstandslassen:

(i) lasnaadlassen met elektrische weerstand (ERW-proces),

(ii) Hoogfrequent weerstandslassen (HFRW), en

(iii) Hoogfrequent inductielassen (HFIW).

(i) ERW-proces:

Grote hoeveelheden stalen buis en buis worden vervaardigd door weerstandsstripnaadlassen uit strook die continu wordt gescheurd en voor het lassen in een buis van gewenste diameter wordt gerold. Wisselstroom van maximaal 4000 A bij ongeveer 5 volt wordt over de verbinding geïntroduceerd door elektroden van het gespleten roltype en de kracht wordt uitgeoefend door de drukrollen zoals getoond in figuur 22.26. Voor het rechtstreeks inbrengen van zware stroom naar de bewegende elektroden wordt een roterende transformator met sleepringen aan de primaire zijde gebruikt. In tegenstelling tot het normale naadlassen, zijn de stroom en werkbeweging continu in dit proces.

De maximale productiesnelheid wordt beperkt door de lasstroomfrequentie, omdat naarmate de lassnelheid toeneemt individuele stroomhalfcycli uiteindelijk leiden tot puntlassen in plaats van naadlassen. Om deze moeilijkheid te overwinnen, wordt de huidige frequentie gewoonlijk verhoogd tot 350 Hz om een ​​lassnelheid van 36 m / min te bereiken.

De buis geproduceerd door dit proces heeft een vin van verstoord metaal langs de lasverbinding zowel binnen als buiten, die gewoonlijk wordt verwijderd door geschikte snijders op de productielijn te installeren. De buis wordt op de gewenste lengte gesneden door gebruik te maken van een snijder die langs de buis beweegt en wordt gesynchroniseerd om de gewenste lengte in de beschikbare run in een gegeven cyclus te snijden.

(ii) HFRW-proces:

In dit proces wordt de buis op dezelfde manier gevormd door rollen als in het ERW-proces, maar de stroom in het bereik van 500 - 5000A met een frequentie tot 500 KHz en een spanning van ongeveer 100 volt, wordt geïntroduceerd door sondes gemaakt van koperlegeringen en zilver gesoldeerde tot zwaar watergekoelde koperen steunen. Neem contact op met de tipgroottes tussen 15 - 650 mm 2, afhankelijk van de te dragen stroomsterkte.

Terwijl in ERW de warmte voornamelijk wordt gegenereerd door de grensvlakcontactweerstand, wordt deze geproduceerd door huideffect waardoor de stroom in een ondiepe diepte van de geleider vloeit en evenredig is met √1 / f. Drukrollen voor het leveren van de smeeddruk worden op een korte afstand langs de lijn van de stroomvoelers geïnstalleerd zoals getoond in Fig. 22.27. Vanwege het huideffect ligt de stroombaan langs de strip door de top van de Vee, gevormd door de faying-oppervlakken die elkaar ontmoeten onder een hoek van 4 ° - 7 ° terwijl ze zich sluiten om de buis te vormen. De diepte van het verwarmde gebied is in het algemeen minder dan 0, 8 mm en verschaft aldus de optimale voorwaarde voor een lasverbinding.

In het ERW-proces vindt geen smelten plaats, vandaar dat het lassen gepaard gaat met een aanzienlijke vervorming van verhit metaal om de oxidelaag te scheuren om metaalcontact te maken voor kwaliteitslassen. Bij HFRW kan echter oppervlakkig smelten plaatsvinden en wordt het aldus geproduceerde gesmolten metaal geëxtrudeerd onder de smeeddruk van de walsen hetgeen resulteert in uitknijpen uit geoxideerd materiaal of andere onzuiverheden. Deze actie maakt dit proces toepasbaar voor het lassen van non-ferrometalen, waarbij de vuurvaste oxidelaag zeer snel wordt gevormd als gevolg van verhitting.

Het gebruik van hoogspanning en hoge frequentie helpt bij het bereiken van een goed contact tussen de sondes en het buismateriaal, zelfs als er schaal op zit. De watergekoelde sondes hebben een lange levensduur en kunnen duizenden meters buis lassen voordat ze worden vervangen vanwege dragen. Contactvoelers die worden gebruikt voor HFRW van non-ferrometalen kunnen driemaal de levensduur hebben van sondes die worden gebruikt voor ferrometalen. Lassen van 100.000 m non-ferro slangen met één set sondes is niet ongewoon.

Omdat de lassnelheid afhangt van de buisdikte en niet van de diameter, kan een hoge lassnelheid tot 150 m / min worden bereikt voor HFRW van dunwandige buis. Met behulp van een 160 kW power unit op een 400 kHz voeding, kunnen buizen en pijpen van staal en aluminium worden gemaakt met een hoge productiesnelheid afhankelijk van de wanddikte zoals weergegeven in tabel 22.6.

Bij HF-lassen van buizen en pijpen stroomt de stroom zowel op het binnenoppervlak van de buizen als op het buitenoppervlak. Deze extra stroom die parallel loopt met de lasstroom leidt tot vermogensverlies. Om dit vermogensverlies tot een minimum te beperken, wordt in de buis een magnetische kern of een stootkussen van ferrietmateriaal zoals smeedijzer geplaatst.

De schuiver verhoogt de inductieve reactantie van de stroombaan rond het binnenoppervlak van de buis, waardoor de ongewenste binnenstroom wordt beperkt en aldus de uitwendige stroom wordt vergroot. Dit leidt tot hogere productiesnelheden. De schuiver wordt meestal watergekoeld om de temperatuur laag te houden, zodat deze zijn magnetische eigenschappen niet verliest. Om de speling van dunwandige buizen te voorkomen, kan de impeder worden voorzien van steunrollen, zoals weergegeven in Fig. 22.28, in de pijp die wordt gelast.

Het HFRW-proces wordt gebruikt voor de productie van buizen en slangen met een diameter tussen 12 tot 1270 mm en een wanddikte van 0, 25 tot 25 mm. Elk metaal kan worden gelast door dit proces met een snelheidsbereik van 5 tot 300 m / minuut, afhankelijk van de wanddikte.

HFRW-proces kan ook worden gebruikt voor het vervaardigen van spiraalvormige en van ribben voorziene buizen en pijpen. Fig. 22.29 toont een transportleiding ontworpen om spiraalsgewijs gelaste buizen van skelp-spoelen te fabriceren. Het heeft een voorziening voor automatisch afrollen en aankleden van skelp, bijsnijden van de uiteinden, automatisch lassen, warmtebehandeling van las en het op lengte afsnijden van de pijp.

Fig. 22.30 toont de opstelling voor het lassen van spiraalvin op buizen. Ongelijke metaalcombinaties van buis- en ribbenmaterialen kunnen worden gelast door HFRW. Vaak gelaste combinaties omvatten roestvrij stalen buis, milde stalen vin; kopernikkelbuis en een aluminiumvin; zacht stalen buis en milde stalen vin.

De diameters variëren van 15 mm tot 250 mm. Typische vinhoogten gelijk aan de straal van de buis, de vin kan zo dik zijn als 6 mm, en de vinsteek kan kleiner zijn dan 1-2 per cm. Verschillende soorten gekartelde of gevouwen vinnen kunnen ook aan buizen worden gelast.

(iii) HFIW-proces:

Hoogfrequent inductielassen van buizen is vergelijkbaar met hoogfrequent weerstandslassen, behalve dat de warmte die wordt gegenereerd in het werkmateriaal door de stroom wordt geïnduceerd. Omdat er geen elektrisch contact is met het werk, kan dit proces alleen worden gebruikt als er een volledig stroompad of een volledige kring volledig binnen het werk is. De geïnduceerde stroom vloeit niet alleen door het lasgebied maar ook door andere delen van het werk.

Buisranden worden op dezelfde manier samengebracht als bij ERW- of HFIW-processen. Een watergekoelde inductiespoel of inductor gemaakt van koper omgeeft de buis aan het open einde van de vee zoals getoond in Fig. 22.31. Hoogfrequente stroom die door de spoel wordt gevoerd, induceert een circulatiestroom rond het buitenoppervlak van de buis en langs de randen van het vee, en verhit ze tot de lastemperatuur. Er wordt druk uitgeoefend om de las te verkrijgen zoals in HFRW.

HFIW is geschikt voor slangen van metaal binnen een diameterbereik van 12 tot 150 mm met een wanddikte van 0, 15 tot 10 mm bij een lassnelheid van 5 tot 300 m / minuut.

HFIW is niet beperkt tot buisfabricage maar kan worden gebruikt om lassen in de omtrek voor lasdoppen aan een buis te maken. Het proces kan met voordeel worden toegepast voor gecoate buizen, kleine of dunwandige buizen; en het elimineert oppervlaktemarkering door elektrische contacten. Dit proces is echter niet geschikt voor het lassen van hooggeleidende metalen of die van vuurvaste oxiden als

er is geen effectief mechanisme voor de verwijdering van oxide. In het algemeen is het HFIW-proces minder efficiënt dan het HFRW-proces, met name bij het lassen van grote maten buizen en pijpen.

Techniek # 3. Smalle klooflassen:

Smal spleetlassen is de term die wordt toegepast op elk lasproces dat wordt gebruikt voor het verbinden van zware secties (> 30 mm) met een vierkant uiteinde of een bijna evenwijdige randvoorbereiding en een kleine tussenruimte van ongeveer 6, 5 tot 9, 5 mm om een ​​las met las met laag volume te verkrijgen metaal. Gewoonlijk wordt het GMAW-proces gebruikt voor het maken van de lassen, maar andere processen zoals SAW en GTAW zijn ook met succes gebruikt.

Het belangrijkste doel van smal klovenlassen is om het lasmetaal te verminderen met het oog op het bereiken van lage kosten, hogere lassnelheid, verminderde vervorming en spanningen, en om een ​​eenzijdige lastechniek te gebruiken. Het volume van lasmetaal kan zo laag zijn als 20% van de conventionele werkwijzen zoals blijkt uit de vergelijking van randvoorbereiding voor SAW van secties van 150 mm door de conventionele en smalle spleetwerkwijzen getoond in Fig. 22.32.

De energiebron die wordt gebruikt voor het GMAW-proces met nauwe speling is van het type met constante spanning met een draadtoevoerinrichting met constante snelheid, maar de laskop en mondstukken hebben speciale ontwerpen om in de nauwe opening te worden opgenomen. GMAW narrow gap-proces is een volledig automatische methode en kan in alle posities worden gebruikt. Normaal gesproken worden twee elektrodedraden met een diameter van elk ongeveer 1 mm tegelijkertijd gebruikt met één draad naar elk van de wanden gericht. Elke elektrode heeft zijn eigen DC-voeding met constante spanning en een draadaanvoersysteem nodig.

De contactbuizen zijn gemonteerd op een slede met een vaste afstand daartussen. Er kan echter ook een smalle spleetmethode worden gebruikt met één elektrodedraad, die kan worden geoscilleerd om een ​​uniforme lasafzetting te bereiken. Het gebruikte beschermgas is een mengsel van Argon met 20 tot 25% CO2.

De gebruikte stroom is ongeveer 230 tot 250 A voor een elektrodedraad met een diameter van 1 mm en de elektrode is positief bij 25 tot 26 volt.

De rijsnelheid is ongeveer 1-1.25 m / min, wat resulteert in een warmtetoevoer van ongeveer 300 tot 450 J / mm per elektrode per doorgang. De punt-tot-werkafstand van de spuitmond wordt op ongeveer 13 mm gefixeerd gehouden. Een steunstrip is vereist om het lasproces te starten. Deze moet dan meestal worden verwijderd door gutsen en slijpen met arc-lucht vóór het lassen van de wortelstroken. Dit is niet alleen duur en tijdrovend, maar schaadt ook de laskwaliteit. Ongeveer 4 passen zijn vereist per cm dikte van het te lassen werk.

Om het gebrek aan zijmuursmelting te verhelpen, zijn de contactbuizen zodanig geplaatst dat de elektrodedraad naar het juiste punt op de zijwand wordt geleid. Als alternatief worden speciale elektrodetoevoerinrichtingen gebruikt om noodzakelijke kromming, plooiing of verdraaiing op de elektrodedraad te verschaffen zoals getoond in Fig. 22.33, onmiddellijk voordat het naar de contactbuis gaat. De contactbuizen zijn normaal watergekoeld en geïsoleerd om kortsluiting door contact met de zijwanden te voorkomen.

De beperkingen van smal spleetlassen omvatten relatief breekbare laskoppen en de moeilijkheden die gepaard gaan met reparaties van dergelijke nauwe lassen. Deze moeilijkheden worden nu overwonnen door een proces met een tussenruimte van 14 tot 20 mm te gebruiken en 3 elektrodedraden te gebruiken. Wanneer het SAW- of FCAW-proces wordt gebruikt, wordt het lasproces uitgevoerd in de laspositie onderaan, maar voor het lasproces op alle posities wordt het GMAW-proces met een enkele elektrode van ongeveer 3, 2 mm diameter gebruikt met een stroominstelling van 400-450 A en het spanningsbereik van 30- 37 volt. Het toegepaste beschermgas is gewoonlijk een mengsel van helium, argon en CO2 in gelijke hoeveelheden.

De bereikte rijsnelheid is ongeveer 40 cm / min. De gebruikte stroombron is van het gelijkstroomtype met constante spanning, maar de negatieve polariteit van de elektrode wordt gebruikt. Terwijl de metaaloverdracht met smal spleetlassen van de spuitmodus is, is deze bolvormig met grotere openingen. Bij deze werkwijze strekt de contactbuis zich niet binnen de spleet uit, waardoor deze een lange uitsteektijd verschaft met als gevolg aanzienlijke weerstandsverwarming van de elektrodedraad.

Het grootste probleem bij beide uitvoeringen van smal spleetlassen is de voorbereiding van de lasnaad zodat de spleet tussen de twee te lassen onderdelen uniform is. Terwijl de toegestane tolerantie op de spleetgeometrie

Smal spleetlassen kan worden gebruikt voor het lassen van koolstofstaal, Q & T-staal van hoge sterkte, aluminium en titanium. Specifieke toepassingen van het proces omvatten het lassen van reactordrukvaten, stoomontvangers en warmtewisselaars, aandrijfassen met grote diameter, zwaarwandige hogedrukwatertoevoerinrichtingen, dikwandige buizen en volledige penetratielassen in componenten met een dikte tot 900 mm bij kernenergietechnologie.