Top 4 varianten van Electroslag Welding (ESW)
Dit artikel werpt licht op de top vier varianten van Electroslag Welding (ESW). De varianten zijn: 1. Consumable Guide ESW 2. ESW met plaat- en lintelektroden 3. Electroslag Flash Butt Welding 4. Bifilair Circuit ESW.
Variant # 1. Verbruiksaanwijzing ESW:
De consumeerbare gidsvariant van ESW is een methode van elektroslaklassen waarbij vulmetaal wordt geleverd door het smelten van niet alleen de elektrodedraad, maar ook de geleidebuis of de contactbuis met de daaruit volgende toename in afzettingssnelheid. Deze functie heeft de toepasbaarheid van het ESW-proces in de structurele industrie aanzienlijk uitgebreid. Fig. 11.20 toont een opstelling voor lasdraad voor elektrostatische lagergeleiders.
De lasstroom wordt gedragen door de verbruiksgeleider die van het oppervlak van het slakkenbad smelt. Dit elimineert de vereiste voor verticale beweging van de machine en daarom worden stationaire of niet-glijdende vasthoudblokken gebruikt. Verbruiksaanwijzing ESW is dus eenvoudiger uit te voeren, omdat het noch een verticaal verplaatsingsapparaat noch een oscillatiesysteem vereist.
Verbruiksartikelen:
Een voor consumptie geschikte geleider is ofwel een dunwandige buis of een samenstel van platen of staven met leidingen voor het toevoeren van een elektrodedraad. Over het algemeen wordt een verbruiksgoederengeleider stationair in het gewricht gehouden.
De vorm van een slijtbare geleider hangt af van de contouren van de voeg die moet worden gemaakt. Het is meestal gemaakt van een materiaalafstemming of compatibel met het werkmetaal en de vereiste chemische samenstelling van het lasmetaal. Meestal worden verbruiksgeleiders gevuld met spiraalvormige veerdraad om als leidingen te dienen. Enkele van de welbekende vormen van verbruiksgeleiders worden getoond in Fig. 11.21.
Bij een speciaal kritische fabricage wordt de hoofdleiding in een gids gedupliceerd door een reserveleidingsleiding voor een tweede draad zoals weergegeven in Fig. 11.21 (g). Zolang de werking soepel verloopt, wordt de draad door de hoofdleiding gevoerd, terwijl de tweede draad in de dupliceerleiding stationair blijft. Als, om welke reden dan ook, de elektrode in de hoofdleiding stopt, wordt de standby-eenheid gestart.
Voor een werkdikte tot 40 mm met een lange naad (meer dan 500 mm) wordt het aanbevolen om een stalen geleidebuis met ringen te gebruiken zoals getoond in Fig. 11.21 (0 om deze van het werk te isoleren.
Een typische verbruiksartikelengids bestaat uit twee delen, één verbruiksartikel en ander permanent of niet-verbruiksartikelen. De lengte van het verbruikbare deel wordt gevarieerd volgens de voeglengte met een voorziening om de startcarter en het afwerkingslipje te bedekken. Het niet-afsmeltende onderdeel wordt gebruikt voor de bevestiging van de geleider en voor het aansluiten van laskabels; de lengte is afhankelijk van het ontwerp van de apparatuur en kan variëren van 100 tot 500 mm.
De dikte van de verbruiksgeleider en het aantal elektroden zijn gebaseerd op de randvoorbereiding en de dikte van het werk.
Als u de werkdikte kent, kan het aantal elektroden worden bepaald aan de hand van de volgende relatie:
waar,
n = aantal elektroden,
s = dikte van het werk. mm
d = afstand tussen elektroden, aangenomen dat deze tussen 50 en 60 mm ligt. Deze termen zijn gemarkeerd in Fig. 11.22.
De waarde van n bepaald door vergelijking (11.1) wordt afgerond op het dichtstbijzijnde gehele getal en wordt gebruikt om de exacte waarde van d te vinden. Typische waarden van d en d max als functies van de dikte van de geleidebuis, t g, worden gegeven in Tabel 11.5.
De dikte van veelgebruikte verbruiksartikelen in de industrie is 5 mm en 10 mm.
Gids isolatoren:
Isolatoren worden gebruikt om de mogelijkheid van contact tussen de gids en het werk of steunblokken te voorkomen. De isolatoren moeten bij het smelten deel uitmaken van het slakkenbad zonder een nadelig effect te hebben op de werking van slak, het lasmetaal of de processtabiliteit. De isolatoren moeten een hoge druksterkte hebben en lage kosten hebben.
De isolatoren zijn meestal gemaakt van glasvezel of glasdoekzakken gevuld met glaswol. De diameter van de zakken varieert tussen 25 en 30 mm. Soms zijn de isolatoren gemaakt van gewone stoffen gevuld met lasflux.
Voor de beste prestaties moet het gewicht van isolatorpallets 15-25 g zijn. Het aantal gebruikte pallets moet zodanig zijn dat 15-20% van het totale volume van het slakkenbad niet wordt overschreden. In de praktijk worden twee isolatoren (één aan elke zijde van de geleider) om de 100 - 150 mm van de dikte van het werk geplaatst. Langs de naad van de lasnaad bevinden zich op een onderlinge afstand van 200 - 250 mm. Isolatoren kunnen tussen de geleider en het werk worden ingeklemd of op de geleider worden geschoven, de laatste methode heeft de voorkeur.
Blokken behouden:
De vasthoudende koperen blokken van het stationaire type hebben de voorkeur in de verbruikbare geleider ESW en fungeren als de beste lasvormende inrichting. Dergelijke vasthoudblokken interfereren echter met de bewaking van de diepte van het slakbad en de juiste plaatsing van geleiders. Het verdient daarom de voorkeur om een watergekoeld stationair koperblok aan de ene kant van de verbinding en een glijdend blok aan de andere kant te gebruiken.
Wanneer gebruik wordt gemaakt van stationaire vasthoudblokken aan beide zijden van de verbinding, dan kan de diepte van het slakbad worden bewaakt door het geluid van het proces dat het beste is wanneer het licht bubbelend geluid of wetenschappelijker is door het volume van de flux te noteren, V f ' ingevoerd in het gewricht De diepte van het slakkenbad wordt normaal genomen als 4 cm berekend en mag in geen geval langer zijn dan 5 cm tijdens het gebruik. De flux wordt tijdens bedrijf toegevoegd vanuit een container die is gemaakt van een niet-geleider van elektriciteit.
Werking en lasstroom:
De elektrodedraad wordt door de verbruiksgeleider gedrukt totdat deze de bodem van de startcarter raakt. Het wordt dan teruggetrokken totdat het gelijk ligt met de onderste punt van de geleidebuis. Vervolgens wordt de bodem van het carter bedekt met een hoeveelheid staalwol en worden de vasthoudschoenen in positie geïnstalleerd. Elke speling tussen het werk en de steunblokken wordt afgedicht met klei of plamuur.
Het ESW-proces voor verbruiksgeleiders wordt op dezelfde manier gestart als het conventionele ESW-proces waarbij alleen de elektroden worden gebruikt. Als de elektrode tijdens het opstarten aan de bodem van de put wordt gelast, wordt de klemrol in de draadaanvoereenheid teruggetrokken, wordt de draad met een tang uit de geleider getrokken en tussen 300 - 500 mm opgetild.
De klemrol wordt weer ingeschakeld en de draadaanvoer wordt hervat. Als dit meer dan eens gebeurt, wordt de bovenstaande procedure elke keer herhaald, maar de draadaanvoer mag niet worden hervat totdat het bovenste oppervlak van het slakkenbad de punt van de geleider smelt. Dit kan 2 tot 5 minuten duren. Dezelfde procedure kan worden toegepast als de elektrodedraad aan de onderste punt van de geleidingsbuis wordt gelast.
Een andere betrouwbare methode voor het initiëren van de verbruiksgeleider ESW is het gieten van gesmolten slakken in de startcarter. De flux wordt gesmolten in een grafietsmeltkroes en vervolgens in de startcarter gegoten.
Voor een elektrodedraad met een diameter van 3 mm wordt de lasstroom Iw gegeven door:
De optimale lassnelheid is een functie van de werkdikte en is te vinden in Fig. 11.23.
De elektrodevoeding wordt gegeven door:
V e = V w (A d -t g S g ) / ΣA e ....... (11.3)
waar,
v e = elektrodenaanvoersnelheid, m / uur
Een d = dwarsdoorsnede van het afgezette metaal
Een e = som van de dwarsdoorsnedegebieden van alle elektroden.
De draadaanvoersnelheid die wordt verkregen door vergelijking (11-3) mag de kritische waarde niet overschrijden, die voor werkdikten boven 100-150 mm varieert tussen 100-150 m / uur (1, 65 tot 2 - 35 m / min).
toepassingen:
Afgezien van de toepassingen die worden genoemd voor de conventionele ESW, kan de leesbare geleidingsmethode worden gebruikt voor T-stukken met verstevigingsribben met een dikte van meer dan 50 mm. Het wordt ook gebruikt voor het maken van verbindingen in niet-roteerbare lassen op dikwandige pijpleidingen op elektrische centrales; de efficiëntie waarmee dergelijke verbindingen kunnen worden gemaakt neemt toe met de toename in diameter en wanddikte van pijpen. De ESW voor verbruiksartikelen is echter beter aanpasbaar aan lassen met een kortere lengte dan aan de langere lassen.
Variant # 2. ESW met plaat- en lintelektroden:
Plaat- en lintelektroden worden gebruikt om rechte lassen te maken met een maximale lengte van 1500 mm voor een werkdiktebereik van 30 - 1000 mm. De algemene opzet en de meest algemeen gebruikte ontwerpen van elektroden met grote dwarsdoorsnede-oppervlakken worden getoond in de Fig. 11.24 en 11.25 respectievelijk. Deze elektroden kunnen uit één stuk zijn of opgebouwd uit meerdere platen, staven, vierkanten of andere secties.
Voor werkdiktes tot 200 mm is één plaatelektrode voldoende maar op zwaardere werksecties worden twee of drie elektroden gebruikt. Een systeem met drie elektroden heeft gewoonlijk de voorkeur omdat het de hoofdvoeding onder gebalanceerde belasting houdt. Plaatelektroden met longitudinale gleuven (Fig. 11-24) maken de randpenetratie uniformer wat met name belangrijk is bij het lassen van koper, aluminium, titanium en hun legeringen.
De plaatelektroden van elke gewenste dikte kunnen worden gebruikt waarbij in gedachten wordt gehouden dat de optimale speling tussen de elektrode en de verbindingszijde 8 tot 10 mm is en dat de optimale elektrodedikte 10 tot 12 mm is voor een tussenruimte van 28 tot 32 mm.
De breedte van de plaatelektrode is afhankelijk van de werkdikte. Bij het lassen met één elektrode is de breedte van de plaatelektrode gelijk aan de dikte van het werk maar wanneer twee of drie plaatelektroden worden gebruikt, wordt hun breedte verminderd met een hoeveelheid gelijk aan de afstand daartussen, die in het algemeen gelijk is aan 12 tot 16 mm .
De lengte van de plaatelektrode kan worden bepaald met behulp van de vergelijking:
L p = l w b w / δ e + l c ....... (11.4)
waar,
L p = lengte van de plaatelektrode,
l w = voeglengte, inclusief de start- en eindlip,
b w = gezamenlijke opening,
δ e = elektrodedikte,
l c = lengte om rekening te houden met het ontwerp van de klem (ongeveer gelijk aan 500 mm)
De elektrodengte is als 3600 mm genomen voor een laslengte van 1000 mm, terwijl de afmeting en het aantal elektroden als functies van plaatdikte worden gegeven in tabel 11.6.
Plaatelektrodelassen worden gemaakt met een lage stroomdichtheid tot 0-6 A / mm 2 en een lage spanning van 30 tot 40 volt. Dit resulteert in verbeterde processtabiliteit op zwaardere dikten.
Lasstroom voor plaatelektroden wordt gegeven door:
I w = 1, 2 ( Vw + 0, 2 V p ) ó e .S e
waar,
l w - lasstroom, A
v w = lassnelheid, m / uur
v p = voedingssnelheid van de plaatelektrode, cm / uur.
δ e = elektrodedikte, cm
S e = breedte van de plaatelektrode, cm.
De optimale voedingssnelheid voor een plaatelektrode met een grote dwarsdoorsnede blijkt tussen 1, 2 en 3-5 m / uur te liggen.
Lasnaden met een lengte tot 300 mm vereisen geen isolatoren om te voorkomen dat de elektrode per ongeluk kortsluiting maakt met het werk. Naden die langer zijn dan 300 mm zijn echter voorzien van de gebruikelijke isolatoren zoals voor verbruiksgeleider ESW.
Het ESW-proces van plaatelektroden kan worden gestart met een van de volgende drie methoden:
1. Door het gebruik van startflux,
2. Met een puntige elektrode,
3. Door gesmolten flux in de startcarter te gieten.
Om het proces te starten met behulp van 'startflux', wordt het op de bodem van het carter geplaatst en de elektrode wordt op de langzaamste snelheid gevoerd en op regelmatige intervallen met een hamer getikt voor een beter contact met de flux. Wanneer een deel van de startflux smelt, worden kleine hoeveelheden 'hardloopstroom' toegevoegd om het slakbad met de gewenste diepte op te bouwen en de toevoersnelheid van de elektrode wordt verhoogd tot de gespecificeerde waarde gedurende een periode van één tot twee minuten.
Om het proces met een puntige elektrode te starten, is het gebruikelijk om een kogel van staalwol (of stalen vijlsel of spaanders) tussen de punt van de elektrode en het werk te plaatsen. Soms is de elektrode zelf niet spits, maar meerdere staven met een diameter van 5 tot 6 mm en een lengte van 150 tot 200 mm zijn aan de punt ervan gelast (Fig. 11.25).
Derde methode van procesinitiatie, dat wil zeggen, door het gebruik van gesmolten slakken is de snelste van alle methoden. Dit vereist echter een extra opstelling om gesmolten slakken in het reservoir te smelten en te gieten.
Om een gebrek aan samensmelting en ondercutting te voorkomen, is het beter om het reliëf in het vasthoudblok tot ongeveer 8 mm te vergroten. Om een betere penetratie te verkrijgen, moet de diepte van het slakkenbad tussen 25 en 35 mm worden gehandhaafd.
Voor het lassen met een lintelektrode wordt het in het slakkenbad gevoerd via een vlakke geleider die is geïsoleerd van het werk zoals weergegeven in Fig. 11.26. Afhankelijk van de dikte van het werk, kunnen maximaal 3 lintelektroden worden gebruikt. De elektrodegeleiders zijn van de consumeerbare variëteit en zijn gemaakt van 1 of 2 mm dikke plaat van een passende samenstelling. De lintelektroden zijn meestal 1 of 1, 2 mm dik.
Lintelektroden kunnen van de gewenste lengte worden gemaakt om langere lasverbindingen te voltooien dan kunnen worden gelast door plaatelektroden. In vergelijking met het lasergestuurde geleidingslassen zorgen lintelektroden voor een meer uniforme penetratie.
Variant # 3. Electroslag Flash Butt Welding:
Electroslag flitsstomlassen, waarvan de opstelling wordt getoond in Fig. 11.27, vereisen geen vulmetaal. Om het proces te initiëren, wordt gesmolten slak in het vat gegoten dat rondom het onderste stuk is gebouwd en verticaal wordt gehouden; als alternatief wordt een gesmolten slakkenbad ontwikkeld door vonkvorming met koolstofelektrode.
Dit zorgt voor verwarming van het onderste stuk. Zodra het slakbad met de gewenste diepte is ontwikkeld, wordt de koolstofelektrode teruggetrokken en wordt het bovenste stuk in het slakbad gedompeld. De slak flitst het bovenste stuk, dat wil zeggen, het verhoogt het naar het smeltpunt en het gesmolten metaal stroomt op het onderste stuk om een metalen plas onder het slakbad te vormen.
De flitstijd wordt met vallen en opstaan bepaald en ligt meestal tussen de 2 en 3 minuten. Zodra de gewenste condities zijn ingesteld, wordt de stroombron uitgeschakeld en wordt het bovenste stuk met een opstuiksnelheid van 5, 5 tot 8, 5 mm / sec (20 tot 30 m / uur) naar het onderste deel geforceerd. De hoeveelheid gesmolten metaal in het bassin en die verdreven door het stuiken, moet net voldoende zijn om met slakken gevulde holtes te vermijden die tussen de twee werkstukken nabij de periferie achterblijven.
De diepte van het slakbad, de lasspanning en de voedingssnelheid van het bovenste stuk bij flitsende stuiklassen worden hetzelfde gehouden als bij lassen met een plaatelektrode. Dit proces is het meest geschikt voor massaproductie van artikelen van het staaf- of staaftype tot een oppervlak van 300 cm2 in dwarsdoorsnede.
Variant # 4. Bifilair Circuit ESW:
De setup voor bifilar variant van ESW wordt getoond in Fig. 11.28. Vier elektroden van het plaattype met een grote dwarsdoorsnede worden gebruikt. De twee buitenste elektroden blijven stationair terwijl de twee binnenste elektroden met gelijke snelheid in het smeltbad worden gevoerd.
De chemische samenstelling van de elektroden komt overeen met die van het werkmateriaal. Het verbinden van de enkelfasige lastransformator met de elektroden volgens het diagram minimaliseert de inductieve impotentie van de lascircuit, en de verbinding van de middenaftakking op de transformator secundair aan het werk maakt mogelijk dat de smeltsnelheid van de stationaire en beweegbare elektroden kan worden gevarieerd als per vereiste. De binnenste beweegbare elektroden zijn gewoonlijk twee tot drie keer de verbindingslengte, terwijl de buitenste elektroden duidelijk dezelfde lengte hebben als de lasverbinding zelf. De inbouwopening is normaal 60 - 80 mm.
De speling tussen de buitenste elektroden en de te lassen delen van het werkstuk wordt tot een minimum beperkt en ligt gewoonlijk in de orde van grootte van 7 tot 10 mm. De binnenste elektroden hebben een dikte van 35 tot 50% minder dan de buitenste elektroden en ze liggen op een onderlinge afstand van 30 tot 40 mm. Het eindaanzicht van de las wordt geregeld door de uitsparing in de watergekoelde vaste koperen bevestigingsblokken.
De las wordt normaal geïnitieerd door de gesmolten slak in de lasholte te gieten (Fig. 11.28). Het benodigde startbekken is ondiep omdat het proces snel wordt gestabiliseerd. De stroomregelaar zorgt voor automatisch onderhoud van constante lasomstandigheden. Deze variant van het ESW-proces kan worden gebruikt voor het succesvol lassen van rechthoekige, vierkante en cirkelvormige secties van praktisch elke dimensie.
