4 biến thể hàng đầu của hàn điện (ESW)
Bài viết này đưa ra ánh sáng về bốn biến thể hàng đầu của Electroslag Hàn (ESW). Các biến thể là: 1. Hướng dẫn sử dụng ESW 2. ESW với điện cực dạng tấm và ruy băng 3. Hàn điện mông Flash 4. Bifilar Circuit ESW.
Biến thể số 1. Hướng dẫn sử dụng ESW:
Biến thể dẫn hướng tiêu hao của ESW là phương pháp hàn điện trong đó kim loại phụ được cung cấp bằng cách nung chảy không chỉ dây điện cực mà cả ống dẫn hướng hoặc ống tiếp xúc với tốc độ lắng đọng. Tính năng này đã mở rộng đáng kể khả năng ứng dụng của quy trình ESW trong ngành kết cấu. Hình 11.20 cho thấy một thiết lập cho hàn điện dẫn hướng tiêu hao.
Dòng hàn được mang theo hướng dẫn tiêu hao làm tan chảy bề mặt của bể xỉ. Điều này giúp loại bỏ yêu cầu chuyển động thẳng đứng của máy và do đó, các khối giữ cố định hoặc không trượt được sử dụng. Do đó, hướng dẫn tiêu thụ ESW đơn giản hơn để thực hiện, vì nó không yêu cầu thiết bị di chuyển dọc cũng như hệ thống dao động.
Hướng dẫn tiêu thụ:
Một hướng dẫn tiêu thụ là một ống có thành mỏng hoặc lắp ráp các tấm hoặc thanh có ống dẫn để cấp dây điện cực. Nói chung, một hướng dẫn tiêu thụ được tổ chức cố định trong doanh.
Hình dạng của một hướng dẫn tiêu thụ phụ thuộc vào đường viền của khớp được thực hiện. Nó thường được làm bằng vật liệu phù hợp hoặc tương thích với kim loại gia công và thành phần hóa học cần thiết của kim loại mối hàn. Hầu hết các hướng dẫn tiêu thụ thường được lấp đầy với dây lò xo xoắn ốc để phục vụ như ống dẫn. Một số hình dạng nổi tiếng của hướng dẫn tiêu hao được thể hiện trong Hình 11, 21.
Trong chế tạo đặc biệt quan trọng, ống dẫn chính trong hướng dẫn được nhân đôi bằng ống dẫn dự phòng cho dây thứ hai như trong hình 11, 21 (g). Miễn là hoạt động diễn ra suôn sẻ, dây được đưa qua ống dẫn chính, trong khi dây thứ hai trong ống dẫn trùng lặp vẫn đứng yên. Nếu vì bất kỳ lý do nào, điện cực trong ống dẫn chính dừng lại, bộ phận chờ được khởi động.
Đối với độ dày công việc lên tới 40 mm với đường may dài (trên 500 mm), nên sử dụng ống dẫn hướng bằng thép có gắn vòng đệm như trong Hình 11, 21 (0 để cách nhiệt với công trình.
Một hướng dẫn tiêu thụ điển hình bao gồm hai phần, một phần tiêu thụ và phần còn lại vĩnh viễn hoặc không tiêu thụ. Chiều dài của phần tiêu hao được thay đổi theo độ dài khớp với điều khoản để bao gồm hố thu bắt đầu và tab hoàn thiện. Phần không tiêu hao được sử dụng để đính kèm hướng dẫn và để kết nối cáp hàn; chiều dài của nó phụ thuộc vào thiết kế của thiết bị và có thể thay đổi trong khoảng từ 100 đến 500 mm.
Độ dày của hướng dẫn tiêu hao và số lượng điện cực được dựa trên sự chuẩn bị cạnh và độ dày của công việc.
Biết độ dày công việc, số lượng điện cực có thể được xác định từ mối quan hệ sau:
Ở đâu,
n = số điện cực,
s = độ dày của công việc. mm
d = khoảng cách giữa các điện cực, được giả định là từ 50 đến 60 mm. Các thuật ngữ này được đánh dấu trong Hình 11, 22.
Giá trị của n được xác định theo phương trình (11.1) được làm tròn đến số nguyên gần nhất và được sử dụng để tìm giá trị chính xác của d. Các giá trị tiêu biểu của d và d max là các hàm của độ dày ống dẫn, t g được nêu trong Bảng 11.5.
Độ dày của hướng dẫn tiêu thụ thường được sử dụng trong ngành là 5 mm và 10 mm.
Hướng dẫn cách điện:
Chất cách điện được sử dụng để tránh khả năng tiếp xúc giữa hướng dẫn và khối làm việc hoặc giữ lại. Các chất cách điện được yêu cầu để trở thành một phần của bể xỉ khi tan chảy mà không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của xỉ, kim loại mối hàn hoặc sự ổn định của quá trình. Các chất cách điện phải có cường độ nén cao và chi phí thấp.
Các chất cách điện thường được làm bằng sợi thủy tinh hoặc túi vải thủy tinh chứa đầy bông thủy tinh. Đường kính của các túi khác nhau giữa 25 và 30 mm. Đôi khi các chất cách điện được làm từ các loại vải thông thường chứa đầy thông lượng hàn.
Để có hiệu suất tốt nhất, trọng lượng của pallet cách điện phải là 15-25 gm. Số lượng pallet được sử dụng phải không vượt quá 15 - 20% tổng khối lượng của bể xỉ. Trong thực tế, hai chất cách điện (một ở mỗi bên của hướng dẫn) được đặt cứ sau 100 - 150 mm độ dày của công trình. Dọc theo các cách điện đường hàn được đặt cách nhau 200-250 mm. Cách điện có thể được đặt giữa hướng dẫn và công việc hoặc trượt vào hướng dẫn, phương pháp sau được ưu tiên.
Khối giữ lại:
Các khối đồng giữ lại của loại đứng yên được ưu tiên trong ESW hướng dẫn tiêu hao và hoạt động như một thiết bị định hình mối hàn tốt nhất. Tuy nhiên, các khối giữ như vậy cản trở việc giám sát độ sâu của bể xỉ và định vị đúng hướng dẫn. Do đó, nên sử dụng một khối đồng cố định làm mát bằng nước ở một bên của khớp và một bên trượt.
Khi sử dụng được làm bằng các khối giữ cố định ở cả hai bên của khớp thì độ sâu của bể xỉ có thể được theo dõi bằng âm thanh của quá trình tốt nhất khi âm thanh sủi bọt nhẹ hoặc khoa học hơn bằng cách lưu ý âm lượng của từ thông, V f ' đưa vào khớp Độ sâu của bể xỉ thường được lấy là 4 cm để tính toán và trong mọi trường hợp không vượt quá 5 cm trong khi vận hành. Thông lượng được thêm vào trong quá trình vận hành từ một container được làm bằng chất không dẫn điện.
Hoạt động và hàn hiện tại:
Dây điện cực được đẩy qua hướng dẫn tiêu hao cho đến khi chạm vào đáy của bệ bắt đầu. Sau đó nó được rút lại cho đến khi nó được tuôn ra với đầu dưới của ống dẫn hướng. Sau đó, đáy thùng được phủ một lượng len thép và giày giữ được lắp đặt đúng vị trí. Bất kỳ khoảng trống giữa công trình và các khối giữ lại được niêm phong bằng đất sét hoặc bột bả.
Quá trình ESW hướng dẫn tiêu hao được bắt đầu giống như quy trình ESW thông thường chỉ sử dụng các điện cực. Nếu điện cực được hàn vào đáy thùng trong quá trình khởi động, thì con lăn pinch trong bộ cấp dây được rút ra, dây được kéo ra khỏi hướng dẫn bằng kìm và nhấc qua 300 - 500 mm.
Các con lăn pinch được tham gia một lần nữa và nguồn cấp dữ liệu được nối lại. Nếu nó xảy ra nhiều hơn một lần, thì quy trình trên được lặp lại mỗi lần nhưng không nên nối lại nguồn cấp dữ liệu cho đến khi bề mặt trên của xỉ tắm làm tan chảy phần đầu của hướng dẫn. Điều này có thể mất 2 đến 5 phút. Quy trình tương tự có thể được sử dụng nếu dây điện cực được hàn vào đầu dưới của ống dẫn.
Một phương pháp đáng tin cậy khác để khởi tạo hướng dẫn tiêu thụ ESW là đổ xỉ nóng chảy vào thùng chứa ban đầu. Thông lượng được nấu chảy trong nồi nấu bằng than chì và sau đó đổ vào thùng chứa ban đầu.
Đối với dây điện cực có đường kính 3 mm, dòng hàn I w được cho bởi:
Tốc độ hàn tối ưu là một hàm của độ dày công việc và có thể được lấy từ hình 11, 23.
Tốc độ nạp điện cực được đưa ra bởi:
V e = V w (A d -t g S g ) / ∑A e, . (11.3)
Ở đâu,
v e = tốc độ nạp điện cực, m / giờ
A d = diện tích mặt cắt của kim loại lắng
A e = tổng diện tích mặt cắt ngang của tất cả các điện cực.
Tốc độ cấp dây thu được theo phương trình (11-3) không nên vượt quá giá trị tới hạn, đối với độ dày công việc trên 100-150 mm trong khoảng 100-150 m / giờ (1, 65 đến 2, 5 m / phút).
Các ứng dụng:
Ngoài các ứng dụng được đề cập cho ESW thông thường, phương pháp hướng dẫn tiêu hao có thể được sử dụng cho các khớp tee có sườn cứng có độ dày trên 50 mm. Nó cũng được sử dụng để chế tạo các mối nối trong các mối hàn không thể xoay trên các đường ống có thành dày tại các nhà máy điện; hiệu quả mà các khớp như vậy có thể được thực hiện tăng lên cùng với sự gia tăng đường kính và độ dày thành ống. Tuy nhiên, ESW hướng dẫn tiêu thụ có thể thích ứng hơn với các mối hàn có chiều dài ngắn hơn so với các mối hàn dài hơn.
Biến thể # 2. ESW với các điện cực dạng tấm và ruy băng:
Các điện cực tấm và ruy băng được sử dụng để tạo ra các mối hàn thẳng với chiều dài tối đa 1500 mm cho phạm vi độ dày làm việc từ 30 - 1000 mm. Thiết lập chung và các thiết kế được sử dụng phổ biến nhất của các điện cực có diện tích mặt cắt ngang lớn được thể hiện trong Hình. 11, 24 và 11, 25 tương ứng. Các điện cực này có thể ở trong một mảnh hoặc tích hợp của một số tấm, thanh, hình vuông hoặc các phần khác.
Đối với độ dày công việc lên tới 200 mm, một điện cực tấm là đủ nhưng trên các phần công việc nặng hơn, hai hoặc ba điện cực được sử dụng. Một hệ thống ba điện cực thường được ưa thích vì nó giữ nguồn cung cấp chính dưới tải cân bằng. Các điện cực tấm có các khe dọc (Hình 11-24) làm cho sự thâm nhập cạnh đồng đều hơn, điều này đặc biệt quan trọng trong việc hàn đồng, nhôm, titan và hợp kim của chúng.
Các điện cực tấm có độ dày mong muốn có thể được sử dụng lưu ý rằng độ hở tối ưu giữa điện cực và mặt khớp là 8 đến 10 mm và độ dày điện cực tối ưu là 10 đến 12 mm cho khoảng cách từ 28 đến 32 mm.
Chiều rộng của điện cực tấm phụ thuộc vào độ dày làm việc. Khi hàn với một điện cực, chiều rộng của điện cực tấm bằng với độ dày của công việc nhưng khi sử dụng hai hoặc ba điện cực tấm thì chiều rộng của chúng bị giảm đi một lượng bằng khoảng cách giữa chúng thường bằng 12 đến 16 mm .
Chiều dài của điện cực tấm có thể được xác định với sự trợ giúp của phương trình:
L p = l w b w / δ e + l c . (11.4)
Ở đâu,
L p = chiều dài của điện cực tấm,
l w = chiều dài khớp bao gồm các tab bắt đầu và kết thúc,
b w = khoảng cách khớp,
δ e = độ dày điện cực,
l c = chiều dài để tính đến thiết kế kẹp (xấp xỉ bằng 500 mm)
Chiều dài điện cực được lấy là 3600 mm cho chiều dài mối hàn 1000 mm trong khi kích thước và số lượng điện cực như các chức năng của độ dày tấm được nêu trong bảng 11.6.
Các mối hàn điện cực tấm được chế tạo với mật độ dòng điện thấp xuống 0-6 A / mm 2 và điện áp thấp từ 30 đến 40 volt. Điều này dẫn đến sự ổn định quá trình được cải thiện trên độ dày nặng hơn.
Dòng hàn cho điện cực tấm được đưa ra bởi:
I w = 1, 2 (V w + 0, 2 V p ) δ e .S e
Ở đâu,
l w - dòng hàn, A
v w = tốc độ hàn, m / giờ
v p = tốc độ nạp điện cực tấm, cm / giờ.
δ e = độ dày điện cực, cm
S e = Chiều rộng của điện cực tấm, cm.
Tốc độ thức ăn tối ưu cho điện cực tấm có tiết diện lớn được tìm thấy nằm trong khoảng từ 1, 2 đến 3-5 m / giờ.
Các đường nối hàn có chiều dài lên tới 300 mm không yêu cầu sử dụng chất cách điện để tránh sự cố ngắn mạch giữa điện cực và công việc. Tuy nhiên, các đường nối dài hơn 300 mm được cung cấp với các chất cách điện thông thường như đối với ESW hướng dẫn tiêu hao.
Quá trình ESW điện cực tấm có thể được bắt đầu bởi bất kỳ ai trong ba phương pháp sau:
1. Bằng cách sử dụng thông lượng bắt đầu,
2. Với một điện cực nhọn,
3. Bằng cách đổ từ thông nóng chảy trong hố thu.
Để bắt đầu quá trình bằng cách sử dụng 'thông lượng bắt đầu', nó được đặt ở dưới cùng của hố thu và điện cực được cho ăn ở tốc độ chậm nhất và gõ vào các khoảng đều đặn bằng búa để tiếp xúc tốt hơn với từ thông. Khi một phần của thông lượng ban đầu làm tan chảy một lượng nhỏ 'thông lượng chạy' được thêm vào để xây dựng bể xỉ có độ sâu mong muốn và tốc độ nạp điện cực được tăng lên giá trị được chỉ định trong khoảng thời gian từ một đến hai phút.
Để bắt đầu quá trình với một điện cực nhọn, người ta thường đặt một quả bóng bằng len thép (hoặc các mảnh thép hoặc phoi thép) giữa đầu điện cực và công việc. Đôi khi, bản thân điện cực không nhọn, thay vào đó, một số thanh có đường kính 5 đến 6 mm và dài 150 đến 200 mm được hàn vào đầu của nó (Hình 11, 25).
Phương pháp thứ ba của quá trình bắt đầu, nghĩa là, bằng cách sử dụng xỉ nóng chảy là phương pháp nhanh nhất trong tất cả các phương pháp. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi một thiết lập bổ sung để làm tan chảy và đổ xỉ nóng chảy vào hố thu.
Để tránh thiếu phản ứng tổng hợp và cắt xén, tốt hơn là tăng mức giảm trong khối giữ lại lên khoảng 8 mm. Ngoài ra, để có sự thâm nhập tốt hơn, độ sâu của bể xỉ phải được duy trì trong khoảng từ 25 đến 35 mm.
Để hàn với điện cực ruy băng, nó được đưa vào bể xỉ thông qua một hướng dẫn phẳng được cách ly với công việc như trong hình 11, 26. Tùy thuộc vào độ dày của công việc, có thể sử dụng tối đa 3 điện cực ruy băng. Các hướng dẫn điện cực có nhiều loại tiêu hao và được làm từ tấm dày 1 hoặc 2 mm của thành phần phù hợp. Các điện cực ruy băng thường dày 1 hoặc 1, 2 mm.
Các điện cực ruy băng có thể được làm bằng chiều dài mong muốn để hoàn thành các mối hàn dài hơn so với có thể được hàn bằng các điện cực tấm. So với hàn dẫn tiêu hao, điện cực ruy băng đảm bảo sự thâm nhập đồng đều hơn.
Biến thể # 3. Electroslag Flash Mông Hàn:
Hàn mông flash Electroslag, thiết lập được thể hiện trong hình 11, 27, không yêu cầu bất kỳ kim loại phụ. Để bắt đầu quá trình, xỉ nóng chảy được đổ vào hố thu được xây dựng xung quanh phần dưới được giữ theo chiều dọc; cách khác, một bể xỉ nóng chảy được phát triển bằng cách trang bị điện cực carbon.
Điều này đảm bảo sưởi ấm của phần dưới. Sau khi bể xỉ có độ sâu mong muốn được phát triển, điện cực carbon được rút ra và phần trên được nhúng vào bể xỉ. Xỉ lóe lên phần trên, nghĩa là, nó nâng nó lên điểm hợp nhất và kim loại nóng chảy chảy vào phần dưới để tạo thành một bể kim loại bên dưới bồn tắm xỉ.
Thời gian nhấp nháy được xác định bằng thử nghiệm và lỗi và thường là từ 2 đến 3 phút. Khi các điều kiện mong muốn được thiết lập, nguồn điện sẽ bị tắt và phần trên được buộc vào phần dưới với tốc độ đảo lộn từ 5, 5 đến 8, 5 mm / giây (20 đến 30 m / giờ). Lượng kim loại nóng chảy trong hồ bơi và bị trục xuất do đảo lộn phải vừa đủ để tránh các khoang chứa đầy xỉ còn lại giữa hai phôi gần ngoại vi.
Độ sâu của bể xỉ, điện áp hàn và tốc độ nạp của phần trên trong hàn mông flash được duy trì giống như trong hàn với điện cực tấm. Quá trình này là phù hợp nhất để sản xuất hàng loạt các sản phẩm dạng thanh hoặc thanh lên đến 300 cm 2 trong khu vực cắt ngang.
Biến thể số 4. Mạch Bifilar ESW:
Thiết lập cho biến thể đơn giản của ESW được hiển thị trong Hình 11.28. Bốn điện cực loại tấm có tiết diện lớn được sử dụng. Hai điện cực bên ngoài vẫn đứng yên trong khi hai điện cực bên trong được đưa vào với tốc độ bằng nhau vào bể hàn.
Thành phần hóa học của các điện cực phù hợp với vật liệu làm việc. Việc kết nối máy biến áp hàn một pha với các điện cực theo sơ đồ sẽ giảm thiểu sự bất lực cảm ứng của mạch hàn và kết nối của vòi trung tâm trên máy biến áp thứ cấp với công việc cho phép thay đổi tốc độ nóng chảy của điện cực đứng yên và di chuyển được theo yêu cầu. Các điện cực di động bên trong thường có chiều dài gấp hai đến ba lần trong khi các điện cực bên ngoài rõ ràng có cùng chiều dài với chính mối hàn. Khoảng cách vừa vặn thường là 60 - 80 mm.
Khoảng hở giữa các điện cực bên ngoài và các mặt của chi tiết gia công được hàn được giữ ở mức tối thiểu và thường ở mức 7 đến 10 mm. Các điện cực bên trong có độ dày nhỏ hơn 35 đến 50% so với các điện cực bên ngoài và chúng được đặt cách nhau 30 đến 40 mm. Sự xuất hiện cuối cùng của mối hàn được kiểm soát bởi phần lõm trong các khối giữ cố định bằng đồng được làm mát bằng nước.
Mối hàn thường được bắt đầu bằng cách đổ xỉ nóng chảy vào khoang hàn (Hình 11.28). Bể chứa bắt đầu cần thiết là nông vì quá trình được ổn định nhanh chóng. Bộ điều khiển hiện tại đảm bảo tự động bảo trì các điều kiện hàn không đổi. Biến thể của quy trình ESW này có thể được sử dụng để hàn thành công các phần hình chữ nhật, hình vuông và hình tròn của bất kỳ kích thước nào.
