Jaké svařovací zařízení se používá pro elektrostruskové svařování?

Elektrostruskové svařování (ESW) je v průmyslu široce používáno pro trvalé spojování dílů velkých tlouštěk z oceli, litiny, mědi, hliníku, titanu a jejich slitin. ESW dokáže svařit díly téměř libovolné tloušťky v jednom průchodu, což nevyžaduje odstranění strusky a příslušné nastavení svařovacího zařízení před svařováním následného průchodu, jako u jiných metod svařování. Pro svařování můžete použít jednu nebo více drátových elektrod nebo elektrod s větším průřezem. S ESW je dosaženo vysoké produktivity a hospodárnosti procesu, které jsou tím vyšší, čím silnější jsou svařované prvky.

EShS má také své nevýhody, EShS není ekonomicky únosné pro výrobu konstrukcí z prvků o tloušťce větší než 40 mm. Metoda umožňuje svařovat pouze vertikální švy. Při svařování konstrukcí z určitých kovů vyžaduje vznik nepříznivých struktur ve svarovém kovu a tepelně ovlivněné zóně následné tepelné zpracování, které zajistí potřebné vlastnosti svarového spoje.

Tavidla roztavená elektrickým obloukem tvoří strusky, které jsou vodiči elektrického proudu. Je-li konec elektrody spuštěn do struskové lázně, proud bude protékat struskou a uvolní se teplo, které ohřívá svařované hrany. Na tom je založeno elektrostruskové svařování (obr. 1). Elektroda 1 a základní kov 2 jsou elektricky spojeny přes struskovou lázeň 7. Teplo uvolněné ve struskové lázni ji přehřívá nad bod tání kovu.

Rýže. 1. Typické schéma elektrostruskového svařování:

1 – elektroda; 2 – obecný kov; 3 – měděná vodou chlazená tvářecí zařízení;

4 – svarová lázeň; 5 – kov; 6 – svar; 7 – strusková lázeň;

B – šířka švu; h_м, h_в — hloubka kovových a struskových lázní;

V důsledku toho se kov elektrody a okraje základního kovu roztaví. Tekutý kov, který má větší hustotu než struska, stéká dolů a tvoří svarovou lázeň tekutého kovu 4. Struska a kovové lázně jsou chráněny před vytékáním speciálními měděnými vodou chlazenými tvářecími zařízeními 3. Kov krystalizující ve spodní části kovová lázeň 5 tvoří svar 6, jehož povrch je pokryt tenkou struskovou krustou, která je separační vrstvou mezi kovovou lázní a povrchem vodního chlazení. formovací zařízení. Tím se zabrání kontaktu tekutého kovu lázně s povrchem tvářecího zařízení a svarový kov není nasycen mědí. Strusková lázeň chrání roztavený kov před přímou interakcí se vzduchem, zajišťuje redoxní reakce a zušlechťuje svarový kov od nekovových a plynových vměstků. Spotřeba tavidla v tomto případě obvykle nepřesahuje 5 % hmotnosti naneseného kovu. Díky malému množství strusky je nanesený kov legován přídavným materiálem. Šev se vytváří kontinuálně díky konstantnímu přívodu elektrody rychlostí V_эtavením a vyplněním mezery mezi díly tekutým kovem, posunutím struskové lázně nahoru rychlostí svařování V_St.. Vznik svaru je ovlivněn faktory, jako je tepelný příkon a související tepelný cyklus, určený parametry svařovacího režimu.

Až 20 % uvolněného tepla se spotřebuje na roztavení elektrody, až 60 % na roztavení základního kovu a až 5 % na roztavení tavidla. Únik tepla do sálání, odvodu do tvářecích zařízení a do obecného kovu je do 10 %. Pokud se uvolněné teplo rovná uvolněnému teplu, pak bude proces probíhat plynule. Při přebytku vznikajícího tepla se strusková lázeň přehřeje, začne vřít a naruší se stabilita procesu. Při nedostatku tepla se lázeň ochladí, struska ztratí elektrickou vodivost a svařovací proces se zastaví.

Při ustavení tepelné bilance vytváří zdroj tepla ve svařovaném dílu neměnné teplotní pole, které se pohybuje spolu se svařovací zónou, jehož parametry závisí na výkonu topného zdroje, rychlosti jeho pohybu a termofyzikálních vlastnostech. z obecného kovu. Při TVD toto pole vytváří dosti širokou tepelně ovlivněnou zónu, jejíž šířka se zvětšuje s rostoucím výkonem zdroje tepla a také s klesající rychlostí svařování.

Tepelný cyklus TVD je charakterizován pomalým ohřevem a ochlazováním základního kovu, což vede k přehřívání tepelně ovlivněné zóny a růstu zrn svarového kovu, a to v konečném důsledku určuje kvalitu svarového spoje jako celku.

Při TVD je třeba usilovat o snížení přehřívání tepelně ovlivněné zóny a omezení růstu kovových zrn v ní. Toho lze dosáhnout použitím vícevrstvého ESW, které umožňuje omezit růst kovových zrn v tepelně ovlivněné zóně vlivem zahřívání a ochlazování při nanášení následných vrstev. Negativní vliv přehřívání se neprojevuje při svařování konstrukcí z ocelí necitlivých na tepelné vlivy při TVD.

ESW lze provádět třemi způsoby: drátovými elektrodami, deskovými elektrodami a tavným náustkem (obr. 2). Každá metoda má své vlastní charakteristiky.

První metodou je svařování drátovými elektrodami o průměru 3. 5 mm, přiváděnými do svařovací mezery speciálními tryskami s měděnými hroty pro sběr proudu. Do struskové lázně jsou současně přiváděny až tři elektrodové dráty, což umožňuje použití třífázových zdrojů energie. Protože k uvolňování tepla ve struskové lázni dochází hlavně v oblasti elektrody, maximální tloušťka svařovaných prvků při použití jednoho elektrodového drátu je obvykle 60 mm, tři – až 200 mm. Pokud náustky v mezeře dostanou vratný pohyb rychlostí Vk, pak může být tloušťka svařovaných hran 2,5krát větší.

Rýže. 2. Schémata elektrostruskového svařování drátovými (a) a deskovými (b) elektrodami a odtavnou tryskou (c):

V_э — rychlost posuvu elektrody; PROTI_к — rychlost kmitání náustku;

V_St. — rychlost svařování

Druhým způsobem je svařování velkoprofilovými deskovými elektrodami přiváděnými do svařovací mezery. Elektrody mohou být pásky o tloušťce 1. 1,2 mm nebo desky o tloušťce 10. 12 mm a délce rovnající se trojnásobku délky švu. Při použití třífázových zdrojů proudu nelze pro svařování použít více než tři elektrody současně. Jedna desková elektroda může svařovat díly až do tloušťky 200 mm a tři – až 800 mm. Rychlost posuvu elektrody je 1,2…3,5 m/h.

Tyto dvě metody se úspěšně používají při svařování dílů relativně malé tloušťky. Když je tloušťka svařovaných hran větší než 800 mm, jsou nevýhody takových metod svařování značně ovlivněny. Přítomnost pohybujících se trysek nebo desek ve svařovací mezeře může vést ke zkratům na svařovaných hranách, což narušuje stabilitu procesu. Rychlé opotřebení proudových sběrných trubic náustků komplikuje a zvyšuje náklady na údržbu svařovacího zařízení a negativně ovlivňuje stabilitu procesu. Krátká délka deskových elektrod omezuje délku svarů.

Třetím způsobem je svařování odtavnou tryskou při jejím stacionárním umístění ve svařovací mezeře. Nedostatek přídavného materiálu potřebného pro vytvoření svaru je kompenzován přívodem elektrodových drátů o průměru 3 mm kanálky z tenkostěnných trubek nebo svařovacího drátu pevně stočeného do spirály. Přes jeden náustek lze současně vést až šest elektrodových drátů. Jedna tryska může svařovat díly až do tloušťky 500 mm, dvě trysky mohou svařovat díly až do tloušťky 1000 mm a tři trysky mohou svařovat díly až do tloušťky 1500 mm. Při použití ESW s tavnými náustky je možné spojovat díly se složitými tvary průřezu libovolné tloušťky.

Příprava dílů pro svařování. Hrany pro TVD jsou řezány zpravidla v pravém úhlu. Při svařování konstrukcí z válcovaného kovu se příprava koncových ploch hran provádí metodami tepelného separačního řezání. Při svařování konstrukcí z odlitků a legovaných ocelí – mechanickým zpracováním (soustružením nebo frézováním). Někdy během EDM odlitků nemusí být hrany vůbec zpracovány. Velikost mezery pod TVD vytvořené mezi dvěma navařenými hranami je jedním z nejdůležitějších technologických parametrů. Existují konstrukční a montážní mezery. Návrhová mezera je regulována výkresem svařované konstrukce a montážní mezera je stanovena technologickým postupem s přihlédnutím k deformaci při svařování. Pro jakoukoli grafickou pomoc při vytváření výkresů se můžete obrátit zde.

Aby se kompenzovala deformace spojená s úhlovou rotací dílů během svařování, je montážní mezera vytvořena ve tvaru klínu a rozšiřuje se nahoru. Přímé svary se používají v kombinaci se svarovými spoji všech typů a vysoce kvalitní svarový spoj lze získat, když se osa svaru odchýlí od svislé o více než 15…20℃. Kruhové švy se obvykle vyrábějí na tupo. Technika ESW pro obvodové svary je složitější, proto jsou tolerance pro posunutí hrany přísnější. Největší rozdíl v průměrech spojovaných dílů by neměl být větší než 1 mm a posunutí okrajů by mělo být 0,5. 1 mm. Při svařování obvodových švů velkoprůměrových válcových konstrukcí s malou tloušťkou stěny, vyrobených z válcovaných výrobků bez mechanického zpracování okrajů, je jejich posunutí povoleno až o 3 mm. Nejobtížnější svařování švů složitého tvaru se provádí podél profilu konstrukční části. V některých případech je nutné průřez doplnit do obdélníkového tvaru válcovanými deskami.

Parametry režimu svařování a jejich vliv na rozměry kovové lázně a svaru. Hlavní parametry režimu ESW jsou síla svařovacího proudu, napětí na elektrodách a rychlost svařování. Změnou těchto parametrů můžete ovlivnit rozměry kovové vany a švu. Rozměry švu jsou určeny rozměry tvářecích zařízení. Svarové spoje provedené elektrostruskovým svařováním (obr. 3).

Rýže. 3. Typy svarových spojů prováděné EHS

Svařovací proud je hlavním parametrem, díky kterému můžete měnit hloubku vany ve stanovených mezích. S rostoucím proudem se zvětšuje hloubka kovové lázně. Šířka lázně je mírně ovlivněna změnami síly proudu. Změna napětí na elektrodě výrazně ovlivňuje šířku kovové lázně. Závislost je přímočará.

Šířka lázně a konvexnost švu se ve skutečnosti mění ve stanovených mezích úpravou napětí na elektrodách, se zvýšením, při kterém se mírně zvětší i hloubka kovové lázně.

Mezi další parametry režimu ESW patří velikost mezery, rychlost podávání elektrod, počet elektrod a jejich průřezová plocha, hloubka struskové lázně a složení tavidla. Jejich vliv na rozměry kovové lázně a švu je méně výrazný. Se zvyšující se rychlostí posuvu elektrody se zvyšuje i hloubka kovové lázně. Pokud je hloubka kovové lázně nedostatečná, zvyšuje se pravděpodobnost obloukového výboje uvnitř lázně nebo na jejím povrchu. Hloubka struskové lázně se udržuje v rozmezí 30. 90 mm.

Během TVD musí být zachována rovnost výkonu uvolněného ve struskové lázni a výkonu potřebného k vytvoření kovové lázně a svaru. Stabilita procesu se zvyšuje při použití zdrojů střídavého proudu s nízkým vnitřním odporem.

Použité materiály

V ESW se používá elektrodový drát o průměru 3. 5 mm (GOST 2346-70) a tavidla (GOST 9087-69), používají se také tavidla tavená a při svařování prodloužených spojů konstrukcí z uhlíkových a nízkých -použity legované oceli s elektrodovými dráty Sv-08A, Sv-08GA , Sv-08G2S tavidla AN-8, AN-8M s nejlepšími technologickými vlastnostmi a při svařování konstrukcí z legovaných ocelí – tavidlo AN-22.

Tavidla pro ESW poskytují rychlý a snadný start procesu a udržují stabilní proces i při malé hloubce svarové lázně, neodtlačují jezdce od okrajů svařovaného dílu, poskytují dobrou kvalitu povrchu svaru a tvoří snadno separovatelnou strusku. Všechna tavidla pro TVD mají vysoký bod varu.

Zařízení pro EHS

Při popelu pomocí svařovacích strojů proveďte následující akce:

• podávání elektrodového drátu nebo odtavné elektrody do svařovací zóny rychlostí jejich tavení;
• pohyb svařovacího stroje nahoru podél švu rychlostí svařování, když je mezera vyplněna elektrodovým kovem;
• nucené vytváření vnějších povrchů svarů pomocí vodou chlazených kluzných forem;
• realizace vratného pohybu elektrod mezi konci svařovaných hran;
• automatické řízení hladiny svarové lázně.

V závislosti na způsobu upevnění a pohybu mohou být zařízení kolejového, bezkolejového a závěsného typu (obr. 4)

Rýže. 4. Zařízení pro elektrostruskové svařování:

kolejnicové stroje pro svařování drátovými (a) nebo deskovými (b) elektrodami;

c – bezkolejové zařízení, d – závěsné zařízení pro svařování s přídavnou tryskou

Zařízení kolejového typu pohybujte se podél švu podél svisle instalované kolejnice nebo vodítek namontovaných na svařovaném výrobku rovnoběžně se švem. Kolejnice nebo speciální vedení jsou vybaveny ozubeným hřebenem, po kterém se pohybuje ozubené kolo pojezdového mechanismu. Kolejnice může být pevná nebo flexibilní. Maximální délka svarů je relativně malá a je dána délkou kolejnice a hřebenu. Během procesu svařování se rychlost pohybu zařízení nastavuje automaticky v závislosti na hladině kovové lázně vzhledem k měděným šoupátkům. Za tímto účelem je v jednom z jezdců namontována sonda pro ovládání hladiny bazénu, elektricky spojená se zařízením pro automatické řízení rychlosti svařování.

Bezkolejová zařízení používá se při svařování dílů relativně malé tloušťky. Zařízení bezkolejnicového typu se používají pro dlouhé délky švů, kdy je obtížné upevnit kolejnici k výrobku s požadovanou přesností. V této skupině jsou dva typy zařízení: s mechanickým upínáním a magnetickou chůzí.

Zařízení s mechanickým upínáním pohybovat se přímo nad výrobkem a kopírovat povrch během svařování. Pohyb zařízení se provádí v důsledku třecích sil mezi pojezdovým mechanismem a okraji součásti. K tomu slouží dva vozíky umístěné na obou stranách svařovaného spoje a vzájemně spojené tyčemi, které jsou protaženy mezerou montovaných dílů a utaženy pružinami.

Magnetická chůze zavěšená zařízení jsou držena a posouvána ve vertikální rovině pomocí několika elektromagnetů spojených navzájem klikou nebo excentrickou hřídelí. Když se hřídel otáčí, elektromagnety střídavě odcházejí z obrobku a pohybují se ve směru svařování. Svařování lze provádět jednou nebo dvěma elektrodami. Drát elektrody je přiváděn přes ohebnou hadici pomocí samostatného podávacího mechanismu.

Zařízení závěsného typu Nemají pojezdový mechanismus, díky čemuž jsou poměrně jednoduché a přenosné. Taková zařízení zahrnují mechanismus pro přivádění elektrod a zařízení pro přivádění svařovacího proudu do náustku.

Doufám, že nyní rozumíte svařování elektronovým paprskem, jak to funguje, výhodám a nevýhodám tohoto procesu. Doporučuji vám navštívit náš kanál YouTube.