ESW: Giriş, Kurulum ve Uygulamalar

Bu makaleyi okuduktan sonra öğreneceksiniz: - 1. Electroslag Kaynağına Giriş (ESW) 2. Electroslag Kaynağı için Gerekli Malzemeler (ESW) 3. Elektrik Devresi ve Kurulumu 4. Biriktirme Oranları 5. Kaynak Bağlantı Tasarımı 6. Kaynak Yapısı ve Özellikler 7. Uygulamalar.

Electroslag Kaynağına Giriş:

Electroslag kaynak, kalın iş parçalarını tek geçişte birleştirmek için kullanılan bir füzyon kaynak işlemidir. Bu işlem ark kaynağı işlemi değildir, ancak kurulumun çoğu normal ark kaynağı işlemlerine benzerdir ve işlemi başlatmak için ark gerekir ve işlem kararlılığı bozulduktan sonra da gerçekleşebilir.

Isı, ark direncinin yerine gerekli direnci sağlayan erimiş cüruf boyunca akımın akışı nedeniyle üretilir. İşlem, döküm işlemlerine benzeyen özelliklere sahiptir, ancak bu durumda kalıp çeperinin iki tarafı, ilave erimiş metali birleştirmek için erimektedir. Sürecin karakteristik bir özelliği, çoğu durumda dikey yukarı travers olmasıdır. İşin kalınlığına bağlı olarak bir veya daha fazla elektrot kullanabilir.

1951'deki sürecin icadı, Paton Kaynak Enstitüsü, Kiev'e (SSCB) ve ardından Kaynak Araştırma Enstitüsü, Bratislava'ya (Çekoslovakya) yapılan bazı gelişmelere aktarılır. Halen bu işlem dünya çapında basınçlı kaplar, türbin muhafazaları, makine çerçeveleri vb. Gibi kalın duvarlı bileşenlerin kaynağında kullanılır.

Bu işlem, çok kanallı kaynaklarla ilgili sorunları ortadan kaldırır ve yüksek kaynak hızında ve açısal bozulma olmadan ekonomik kaynaklara yol açar. Bu işlem tarafından kaynaklanabilecek bir kalınlık üst sınırı yoktur, ancak 50 mm genellikle ekonomik işletme için alt sınırdır.

Her ne kadar dökme demir, alüminyum, magnezyum, bakır, titanyum vb. Bu işlemle kaynaklanabilir, ancak çelik üreticileri ana kullanıcılar. Elektroslag kaynağı ile kaynak yapılan çelikler karbon ve düşük alaşımlı çelikler, yüksek alaşımlı çelikler, aşınmaya ve korozyona dayanıklı çelikler içerebilir.

Electroslag Kaynağı İçin Gerekli Malzemeler:

İş malzemesinden ayrı olarak gereken diğer sarf malzemeleri, elektrot teli ve akıdır. Kaynak sarf malzemeleri, kaynak metalin bileşimini ve dolayısıyla mekanik ve metalurjik özelliklerini kontrol etmek için etkili bir şekilde kullanılabilir.

1. Elektrotlar:

Genellikle, katı ve metal özlü olmak üzere iki tip elektrot kullanılır. Katı elektrotlar daha popüler olmasına rağmen, metal özlü elektrotlar, çekirdekte alaşım alaşımlı eklemeler (örneğin, ferro-manganez, ferro-silikon, vb.) Kaynaklamak için dolgu metal bileşiminin ayarlanmasına izin verir ve erimiş banyodaki akının yenilenmesine yardımcı olur .

Karbonlu çeliklerin ve HSLA çeliklerinin elektroslag kaynağında, elektrot teli genellikle baz metalden daha az karbon içerir. Bu, % 0-35'e kadar karbon içeren çeliklerin kaynak metalinde çatlamayı önler. Bununla birlikte, kaynak için kullanılan elektrot telleri. Asıl çelikler genellikle metal bileşimle eşleşir. Alaşımlı çeliklerdeki elektroslag kaynakları, genellikle kaynak metali ve HAZ'da istenen özellikleri elde etmek için ısıl işlem görmektedir ve uygun elektrot teli bileşimi, kaynağın farklı kısımlarından bu tür işlemlere benzer tepkiler sağlar.

Kare kenar hazırlığı nedeniyle elde edilen Electroslag kaynakları genellikle% 25 ile% 50 arasında değişen yüksek seyrelti oranlarına sahiptir. Eşleşen elektrot teli ile, elektrottan gelen metal ve erimiş metal ana metalin karışım boyunca iyice sonuçlanmasının bir sonucu yoktur.

F.SW için elektrot teli genellikle 1, 6 ila 4, 0 mm çap arasındadır; Bununla birlikte, 2, 4 ve 3, 2 mm çapında tel daha popülerdir. Bu teller makara biçiminde, boyut olarak değişen ve maksimum 350 kg ağırlığa sahip makaralar ile tedarik edilir; ancak en popüler ambalaj yaklaşık 25 kg ağırlığındadır.

2. Akı:

Akı, ESW'nin belki de en önemli tüketim malzemesidir. Erimiş durumda, elektrik enerjisini, bir kaynak eklemi oluşturmak için elektrot telini ve ana metali eritmeye yardımcı olan ısı enerjisine dönüştürür. Erimiş kaynak metalini atmosferden korumak ve istikrarlı bir çalışma sağlamak için de gereklidir.

Erimiş haldeki akının elektrik iletmesi gerekir ancak aynı zamanda kaynak için yeterli ısı üretmek için akışına yeterli direnç göstermesi gerekir. Direnç gereğinden azsa ark oluşmasına neden olur. Cüruf ayrıca optimum viskoziteye sahip olmalıdır, yani iyi dolaşımını engellemek için çok kalın olmamalıdır ve cüruf oluşumuna neden olmak için aşırı sızıntıya neden olmayacak kadar ince olmamalıdır.

Akışın erime noktası, ana metalinkinin çok altında olmalı ve kaynama noktası, çalışma karakteristikleri üzerinde zararlı etkileri olabilecek aşırı kayıpları önlemek için çalışma sıcaklığının çok üzerinde olmalıdır. Kaynak çeliklerinin çalışma sıcaklığı yaklaşık 1650 ° C'dir. Erimiş akı ana metale oldukça inert olmalı ve çok çeşitli kaynak koşullarında kararlı olmalıdır.

ESW akılarının ana bileşenleri, kalsiyum florür ilaveli karmaşık silikon, manganez, titanyum, kalsiyum, magnezyum ve alüminyum oksitleridir.

Kaçak nedeniyle kayıpları göz ardı ederek, kullanılan akı miktarı, biriken her 100 kg metal için yaklaşık 5 ila 10 kg'dir. Levha kalınlığının veya kaynak uzunluğunun artmasıyla akı tüketimi, biriken yaklaşık 100 kg metal için 1.5 kg'a düşer. Diğer bir yaklaşım, eklem yüksekliğinin dikey metre başına yaklaşık 350 gm akıdır.

ESW için normalde kullanılan iki tür akı vardır. Biri başlangıç ​​akısı, diğeri akan akı olarak adlandırılır. Başlangıç ​​akımı ESW işlemini hızlıca dengeleyecek şekilde tasarlanmıştır; düşük erime noktasına ve yüksek viskoziteye sahiptir. Hızlı bir şekilde erir ve kolay başlatmayı kolaylaştırmak için yağ karteri yüzeyini ıslatır.

Çok iletkendir ve hızlı bir şekilde yüksek ısı üretir. Sürece başlamak için bu akının küçük bir miktarı kullanılır. Karter olmadan işlemin başlatılmasına yardımcı olabilir. Çalışan veya işletme akısı, istenen kimyasal analizin elde edilmesi için doğru elektriksel iletkenlik, banyo sıcaklığı ve viskozite elde etmek için işletme parametreleri arasında uygun dengeyi sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Akan bir akı çok çeşitli koşullar altında çalışabilir.

ESW karbon ve HSLA çeliklerinin katı elektrotları, üç sınıf, orta manganez (yaklaşık% 1 Mn), yüksek manganez (yaklaşık% 2 Mn) ve özel sınıflara ayrılır. ESW akıları, belirli bir elektrot ve belirli bir baz metal ile yapılan kaynak tortusunun mekanik özelliklerine göre sınıflandırılır.

Akışın bileşimi üreticinin takdirine bırakılmıştır, ancak kaynak metali için iki çekme dayanımı seviyesi belirtilmiştir: 415-550 MPa ve 485-655 MPa; asgari bir tokluk şartı da yerine getirilmelidir. Düşük karbonlu yapısal çeliğin kaynağı için tipik bir akı, Tablo 11.1'de gösterildiği gibi ana bileşenler için nominal bir analiz yapacaktır.

CaF2'nin eklenmesi viskoziteyi azaltır ve erimiş cürufun elektrik iletkenliğini arttırır.

Elektrik Devresi ve ESW Kurulumu:

ESW işlemi için elektrik devresi, Şekil 11.5 (a) 'da gösterilmiştir ve kurulum için ilgili şema, şekil 11.5 (b)' de gösterilmiştir.

Electroslag Kaynağının Biriktirme Hızları:

Elektroslag kaynak işleminin biriktirme oranları aynı işi yapmak için kullanılan herhangi bir işlem için en yüksek değerler arasındadır. Şekil 11.11, 2, 4 mm ve 3, 2 mm çaplı elektrot telleri için kaynak akımından etkilenen birikme oranlarını göstermektedir.

Kullanılan elektrot sayısı, ESW'de birikme oranını etkileyen önemli bir faktördür ve elektrot başına yaklaşık 16 - 20 kg / saattir. Üç elektrot kullanarak ağır kalınlıkta çalışmak için 45 - 60 kg / saat kaynak metali biriktirilebilir. 30 mm derz aralığı kullanılarak, kaynak hızı Şekil 11.12'de gösterilmektedir. Kalınlığı 75 ila 300 mm arasında değişen ağır plakalar, 60 ila 120 cm / saat arasında değişen hızlarda kaynaklanır.

Electroslag Kaynak için Kaynak Ortak Tasarım:

ESW işlemi ile kaynaklanabilen ana bağlantı tipleri arasında, Şekil 11.13'te gösterildiği gibi alın, fileto, comer, geçiş, T eklemi ve çapraz kaynak; ancak özel olarak tasarlanmış tutucu ayakkabılar, popo, köşe ve T-eklemleri dışındaki derzler için gereklidir. Bazı tipik elektroslag kaynaklı dikişler, Şekil 11.14'te gösterilmiştir.

Kenar Hazırlama ve Takma:

Elektroslag kaynağı için kenar hazırlığı ark kaynağından çok daha basittir ve çoğu durumda sadece köşeli kenarlı plakaların kesilmesini gerektirir. 200 mm'ye kadar kalınlık için bu, oksi-asetilen alev kesme makineleri ile yapılabilir. Elektroslag kaynağı derin nüfuz ürettiğinden, kesik kenarların düzgünlüğü çok az öneme sahiptir; 2-3 mm derinliğindeki olukların oyulması, herhangi bir kötü etki olmadan kolayca taşınabilir. Bununla birlikte, daha kalın bölümlerde, tarak adı verilen bu tür oluklar, genellikle derinlemesine büyür ve bu nedenle alev kesimli kenarların işlenmesini gerektirir.

ESW'ye parça takmak için, genel olarak Şekil 11.15'te gösterilen tipteki U kelepçeler kullanılır. Bunlar, ek yerinin arka tarafında yapışmış. U şeklindeki kelepçeler, bakır tutma bloklarının engelsiz bir hareketini sağlamak için veya rölanti taşıyıcısının geçişi için kullanılır. Bazen U kelepçeleri, kaynak kafası yaklaştığında, çekiç darbesiyle veya gaz kesme torcu ile çıkarılan kayışlarla değiştirilebilir.

ESW'ye parça yerleştirmek için tasarlanan boşluğu korumak şarttır. Ancak, normal olarak tasarım boşluğu ile uygulama boşluğu arasında bir fark olduğu kabul edilir. Tasarım boşluğu genellikle, bitmiş bir kaynağın boyutlarını hesaplamak için kullanılan varsayılan bir miktar olarak kabul edilir ve bu, biriktirilmiş metalin büzülme miktarıyla bağlantı boşluğundan daha azdır. Montaj aralığı, kaynak için birleştirilmiş füzyon yüzleri arasındaki mesafedir.

Normalde aynı mafsalın uzunluğu boyunca değişir. Genellikle, mafsal boyunca yukarı doğru hareket etmekte olan mafsal uzunluğunun her bir metre için 2 - 5 mm artar. Takma boşluğu bu şekilde ayarlandığında, kaynak ve büzülmeden sonraki asıl boşluk, eklemin tüm uzunluğu boyunca aynıdır ve tasarım aralığına eşittir. Tasarım ve montaj aralıkları için önerilen değerler Tablo 11.3'te verilmiştir ve Şekil 11.16, ESW için tipik bir bağlantıyı göstermektedir.

ESW için önerilen bazı değişken kümeleri Tablo 11.4'te özetlenmiştir.

Elektroslag Kaynağının Kaynak Yapısı ve Özellikleri:

Elektroslag kaynağı esas olarak kaynak çelikleri için kullanılır, ancak Q & T (Söndürülmüş ve Temperlenmiş) çelikler genellikle bu işlemle birleştirilmez. Hemen kaynak bölgesinde ulaşılan sıcaklık yaklaşık 1925 ° C'dir. Uzun süreli termal döngüye sahip olan bu yüksek sıcaklık, nihai üründe kırılgan kısımlar üreten kaba tanelere sahip olan sütunlu katılaşma modellerine sahip büyük önceki östenit tanelerinden oluşan bir kaynak metal yapısına yol açar.

Genellikle, kaynak metalin iş malzemesinin düşük dönüşüm sıcaklığının yaklaşık 40 ° C üzerine ısıtılması ve ardından yavaş soğutma ile normalleştirilmesi istenmektedir. Bu, karbon ve düşük alaşımlı çeliklerin özelliklerini, özellikle kırılgan kırılma başlatılması ve yayılmasına karşı dirençlerini büyük ölçüde geliştirmektedir.

Kaynaklanmış durumda üretilen artık gerilme kalıpları, Şekil 11.17'de gösterildiği gibi oldukça uygundur. Normalde E5W derzlerinde açısal bozulma meydana gelmez, çünkü bu tür kaynakların simetrisi nedeniyle (tek geçişte kare oluk derzi). Çelik kaynakların çekme dayanımı 380 MPa ila 420 MPa arasındadır.

Electroslag Kaynak (ESW) Uygulamaları:

ESW işleminin ana uygulama alanları yapısal, makina, gemi, basınçlı kap ve döküm kaynağıdır.

Farklı kalınlıkların birleştirilmesi için geçiş tipi alın kaynaklarının kaynağı, genel bir yapısal ESW uygulamasıdır. Bu alanda bir başka geniş kullanım sertleştiricilerin kutu kolonlarında ve geniş flanşlarda kaynaklanması; Tüm bu durumlarda, sertleştirici kaynağı bir T-eklemi olacaktır.

Büyük, geniş flanş kirişlerinin bir araya getirilmesi ESW'nin diğer bir etkileyici uygulamasıdır ve yine ESW'nin başka bir yaygın kullanımı, aynı kalınlıktaki plakaların alın kaynağı olan flanşların eklenmesidir.

Makine imalatında, ESW yardımı ile büyük preslerin ve ağır ve büyük plaka gerektiren tezgahların imalatı yapılmaktadır. Özel uygulamalar fırınlarda, dişli boşluklarında, motor çerçevelerinde, pres çerçevelerinde, türbin halkalarında, kırıcı gövdelerinde ve yol silindirlerinde kullanılan jantları içerir.

Şekil 11.18'de gösterilen büyük boyutlu ekmek blokları, preslerin boyutsal doğruluğunu arttırdığı için özellikle titanyum gibi yüksek mukavemetli metalleri işlemek için preslerde kullanılır. Bir ekmek bloğu, 1800 mm yüksekliğinde dört yüzlü bir prizmadır ve yaklaşık 140 ton ağırlığındadır.

Üç dövme alaşım (0.25 C - Cr - 3 Ni - Mo - V) çeliğinin kaynağı ile yapılır. Bir ekmek bloğunun şekli, ebadı ve ağırlığı, kaynak yapılan bağlantılarda istenen mekanik özellikleri sağlamak için kaynak sonrası dövme işlemine izin vermez. Bu nedenle, Şekil 11.19'da gösterildiği gibi ayrıntılı ısıl işlem döngüsü ile elde edilir.

Elektroslag kaynağı, kimyasal, petrol, denizcilik ve elektrik üreten endüstriler için kalın cidarlı basınçlı kapların imalatında popülerdir, ancak ESW soğutma çevrimleri nedeniyle sık sık kaybedilen çentik sünekliğini geri kazanmak için bu uygulamada kaynak sonrası işlem esastır. HAZ'da.

ESW ayrıca kalın duvarlı gemilere branşman boru bağlantıları yapmak ve ayrıca kaldırma pabuçlarını gemilere kaynak yapmak için kullanılır.

ESW'nin çekici özelliği, bozulmanın tahmin edilip açıklanabilmesidir. Bu, özellikle büyük tankerlerin gövdesindeki dikey bağlantıların başarılı bir şekilde kaynaklandığı gemi yapımı için popüler hale getirmiştir.

Maliyeti düşürmek ve kaliteyi arttırmak için büyük ve zor döküm bileşenlerinin çoğu daha küçük, daha yüksek kaliteli birimlerde üretilmekte ve daha sonra elektroslag kaynaklanmaktadır. Döküm ve elektroslag kaynağının metalurjik özellikleri benzerdir, hem kaynak sonrası ısıl işlemlere benzer şekilde cevap verir, aynı şekilde homojen yapılar ve özellikler elde edilir.