Spawanie gazem obojętnym
Spawania łukowego jest grupą procesami spawania należą do grupy łuku spawania obejmują (wraz z ręcznego spawania łukowego ), która z kolei dla syntezy spawania względem. Podobnie jak w przypadku wszystkich procesów spawania, łączone elementy są topione na złączach, aby po zestaleniu utworzyć połączenie. Podobnie jak w przypadku wszystkich procesów łukowych, źródłem ciepła do topienia jest łuk elektryczny , który pali się między przewodzącym elementem obrabianym a elektrodą. Stosowanie gazów osłonowych (zwykle argonu) jest charakterystyczne dla spawania w osłonie gazówlub hel ), które chronią zarówno elektrodę, jak i stopiony materiał przed otaczającym powietrzem, a tym samym chronią przed niepożądanymi reakcjami chemicznymi. We wszystkich procesach elektroda znajduje się pośrodku palnika, w którym jest zintegrowany dopływ gazu ochronnego. W niektórych procesach elektroda topi się, a tym samym działa jednocześnie jako materiał wypełniający . W tym przypadku składa się z tego samego lub podobnego materiału co łączone elementy. Obejmuje to spawanie łukiem metalowym w osłonie gazu (MSG) z jego dwoma wariantami spawania w osłonie gazów obojętnych (MIG) z gazami obojętnymi , czyli takimi, które nie reagują ze stopionym stopem, oraz spawanie metalem w gazie aktywnym (MAG) z gazami reaktywnymi, które powodują pożądane reakcje chemiczne. Elektroda może być również nietopliwa. Spoiwo jest następnie doprowadzane oddzielnie i utrzymywane w łuku. Obejmują one spawanie wolframem w osłonie gazów obojętnych (TIG) i powiązane spawanie plazmowe .
Spawanie elektrodą otuloną
Spawanie półmechaniczne w osłonie gazów metalowych (MSG), opcjonalnie jako MIG (spawanie metali z gazami obojętnymi , EN ISO 4063: Process 131) lub spawanie MAG (spawanie metali z aktywnymi, tj. Reaktywnymi gazami, EN ISO 4063: Process 135) , to proces spawania łukowego, w którym topiony drut spawalniczy jest w sposób ciągły śledzony przez silnik o zmiennej prędkości.
Typowe średnice drutu spawalniczego wynoszą od 0,8 do 1,2 mm (rzadziej 1,6 mm). Równocześnie z podawaniem drutu gaz ochronny lub mieszany jest podawany przez dyszę do miejsca spawania z prędkością ok. 10 l / min (zasada praktyczna: strumień objętości gazu ochronnego 10 l / min na mm średnicy drutu spawalniczego) . Gaz ten chroni ciekły metal pod łukiem przed utlenianiem, co mogłoby osłabić spoinę.
warianty
LUBIĆ
W przypadku spawania metalem z aktywnym gazem (MAG) stosuje się czysty CO 2 lub mieszany gaz składający się z argonu i niewielkich ilości CO 2 i O 2 (np. „Corgon”). W zależności od ich składu można aktywnie wpływać na proces spawania (wtopienie, wielkość kropli, straty rozprysków).
Gaz ten jest stosowany głównie w przypadku stali zwykłej lub niskostopowej, takiej jak stal konstrukcyjna .
MIG
W spawaniu gazem obojętnym (MIG) jako gaz szlachetny stosuje się argon , a rzadziej - drogi hel w postaci gazu szlachetnego .
Metoda MIG jest preferowana w przypadku metali nieżelaznych (NF) i stali nierdzewnej .
Drut elektrodowy
Opcjonalnie druty rdzeniowe , zwane również drutami rurkowymi, mogą być używane do spawania metali w osłonie gazów (przy spawaniu gazem aktywnym EN ISO 4063: proces 136, z gazem obojętnym EN ISO 4063: proces 137) - z tą zaletą, że mogą obyć się bez gazu osłonowego z oddzielną butlą i złączkami.
Wnętrze drutów jest wyposażone w żużel i, jeśli to konieczne, dodatki stopowe. Służą temu samemu celowi, co osłony na elektrodzie prętowej. Z jednej strony składniki przyczyniają się do zwiększenia objętości potu, z drugiej strony tworzą żużel na ściegu spoiny i chronią szew przed utlenianiem. To ostatnie jest szczególnie ważne przy spawaniu stali nierdzewnych, ponieważ utlenianie, czyli „ matowienie ” szwu, musi być zapobiegane nawet po kontynuowaniu pracy palnika i kontynuowaniu osłony gazu osłonowego.
Wysokiej jakości spawarki różnią się od tanich między innymi możliwym cyklem pracy. Te ostatnie często wymagają faz spoczynku, które są dwa razy dłuższe niż rzeczywisty cykl pracy ( ED ).
Typy łuków
W zależności od spawanych materiałów oraz grubości ich blachy czy grubości ścianek, poprzez dobór odpowiednich parametrów można ustawić różne rodzaje łuków. W dolnym zakresie mocy stosowany jest łuk zwarty , w którym na przemian występuje zwarcie i łuk swobodnie palący się. Łuk natryskowy jest używany w górnym zakresie wydajności . Spoiwo podlegające zużyciu jest topione bez zwarć. Bardzo skupiony, stabilny łuk ze szczególnie wysokim ciśnieniem łuku można wytworzyć dzięki specjalnej regulacji. Istnieje obszar pośredni między podatnym na zwarcia i wolnym od zwarcia przejściem materiału. Mówi się o łuku przejściowym . Należy go unikać ze względu na jego stochastyczny charakter. W przypadku łuku pulsującego na prąd podstawowy nakłada się zwiększone impulsy prądu. Transfer materiału można kontrolować. Dopływ ciepła do przedmiotu obrabianego i elektrodą można wpływać przez prąd przemienny łuku i tlenków na powierzchni aluminium i jego stopów podzielone.
Spawanie łukowe elektrodą metalową w osłonie gazów ze zwiększoną szybkością stapiania
Szybkość spawania, a tym samym wydajność można zwiększyć, jeśli tak zwana szybkość stapiania, tj. H. zwiększa się ilość stopionego materiału na jednostkę czasu. Stwierdzono, że skuteczne w tym przypadku są dwa podejścia:
- równoległe użycie kilku drutów spawalniczych (spawanie wielodrutowe)
- Stosowanie specjalnych kombinacji gazów osłonowych, drutów proszkowych i parametrów spawania (warianty spawania TIME)
Spawanie wielodrutowe
Istnieją dwa rodzaje procedur:
W metodzie dwuprzewodowej dwie elektrody drutowe są podawane przez wspólną rurkę stykową. Tworzone są dwa łuki, które są generowane przez źródło zasilania. Dlatego nie można nimi sterować niezależnie od siebie. Procesy wielodrutowe są często stosowane jako spawanie łukiem krytym .
Proces tandemowy jest dalszym rozwinięciem procesu dwuprzewodowego. W procesie tandemowym we wspólnym jeziorku spawalniczym palą się dwa elektrycznie niezależne łuki. Wysoki współczynnik topnienia dwóch drutów można przekształcić w prędkość spawania lub wypełnienie objętościowe. Separacja elektryczna elektrod drutowych umożliwia różne kombinacje procesów. Z jednej strony parametry elektryczne można dobierać niezależnie od siebie, z drugiej strony można stosować różne średnice drutu i materiały. Otwiera to nowe możliwości kombinacji i wydajności osadzania do 25 kg / h.
Warianty spawania TIME
Poprzez dobór odpowiednich kombinacji gazów osłonowych, drutów proszkowych i parametrów spawania można znacznie zwiększyć szybkość stapiania bez negatywnego wpływu na jakość spoiny. Proces MAG może opierać się na 4-składnikowej mieszaninie gazów (Ar, He, CO 2 , O 2 ) i dużej prędkości podawania drutu (do 50 m / min) przy zastosowaniu dłuższego wolnego końca drutu (do 35 mm ) do wydajności osadzania do 27 kg / h. Na tej podstawie na rynku dostępnych jest kilka wariantów procesu z oznaczeniami TIME ( Transferred Ionized Molten Energy ), RapidProcessing, RapidArc, RapidMelt, LINFAST, do realizacji których opracowano odpowiednie źródła zasilania i podajniki drutu. Dalsze badania wpływu mieszanin gazów na szybkość osadzania doprowadziły do różnych wariantów składu gazu.
Proces TIME można również łączyć ze spawaniem wielodrutowym (proces spawania TimeTwin) z dwoma źródłami prądu i oddzielnym potencjałem spawania dla jednego z dwóch drutów spawalniczych.
Spawanie łukowe elektrodą metalową w osłonie gazów ze zmniejszonym dopływem ciepła
Transfer metalu na zimno - CMT
Bezrozpryskowy proces spawania w celu zmniejszenia odkształceń podczas spawania blach (od 0,3 mm) i łączenia metali, które w rzeczywistości nie są ze sobą spawalne (aluminium ze stalą). Ciepło jest redukowane przez elektrodę poruszającą się do przodu i do tyłu. Łuk występuje tylko przez krótki czas i kończy się zwarciem. Podczas zwarcia prąd jest redukowany do minimum, a ciekły metal na drucie spawalniczym jest przenoszony do stopu bez rozpryskiwania. Po cofnięciu drutu łuk zapala się ponownie. Cykl ten można wykonać do 90 razy na sekundę (90 Hz).
Metoda ColdArc
Proces ColdArc jest wariantem metody MIG / MAG z łukiem krótkim , w którym przenoszenie materiału uzyskuje się przy mniejszym dopływie ciepła do materiału podstawowego poprzez kontrolę prądu spawania. Podstawową ideą jest zmniejszenie wartości szczytowej prądu podczas zwarcia podczas spawania łukiem zwarciowym oraz wspomaganie ponownego topienia drutu impulsem prądu topienia. Prąd jest następnie redukowany do bardzo niskiego poziomu, minimalizując w ten sposób pobór energii. Impuls topnienia tworzy stale dużą stopioną kopułę na podawanym drucie i umożliwia stosowanie bardzo niskich prądów w fazach między zwarciami.
Spawanie w osłonie gazów obojętnych (TIG)
Spawanie w osłonie gazów obojętnych (TIG, USA: Tungsten Inert-Gaswelding (TIG) lub Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), EN ISO 4063: Process 141) to proces spawalniczy, w którym spala się łuk elektryczny między przedmiotem obrabianym a elektrodą wolframową . Ze względu na wysoką temperaturę topnienia wolframu elektroda nie topi się, w przeciwieństwie do innych procesów łukowych. Spoiwo jest utrzymywane w łuku w postaci drutów lub prętów, a tym samym topione. Ponadto, podobnie jak w przypadku wszystkich procesów łukowych, łuk topi materiał podstawowy. Aby stop nie reagował z otaczającym powietrzem, stosuje się gazy obojętne, które są obojętne, tj. Nie wchodzą w żadne reakcje chemiczne z materiałami. Często jest to argon lub hel. Szczególnie wysoką jakość spoiny można osiągnąć za pomocą spawania TIG, ale jest ono nieco wolniejsze niż powiązane spawanie w osłonie gazów obojętnych (z topliwym drutem elektrodowym).
Spawanie orbitalne
Spawanie orbitalne to w pełni mechaniczny proces spawania gazem obojętnym, TIG lub MSG, w którym łuk jest prowadzony mechanicznie w zakresie 360 stopni wokół rur lub innych okrągłych ciał bez przerw. Proces spawania orbitalnego jest stosowany przede wszystkim przy budowie rurociągów, gdzie w kontrolowanych warunkach należy osiągnąć niezmiennie wysoką jakość spoiny. Główne obszary zastosowań to budowa rurociągów oraz budowa rurociągów i aparatury w przemyśle spożywczym, chemicznym i farmaceutycznym. Wszystkie materiały można spawać, a także łączyć za pomocą odpowiednich procesów WIG lub MSG.
Spawanie plazmowe
Podczas spawania plazmowego (spawanie plazmowe w osłonie gazów obojętnych, EN ISO 4063: Proces 15), jako źródło ciepła stosuje się plazmę . Plazma to gaz przewodzący prąd elektryczny, który jest podgrzewany do wysokiego poziomu za pomocą łuku elektrycznego. W palniku plazmowym przepływający gaz plazmowy (argon) jest jonizowany przez impulsy o wysokiej częstotliwości i zapalany jest łuk pomocniczy (łuk pilota). Spala się między ujemnie spolaryzowaną elektrodą wolframową a anodą zaprojektowaną jako dysza i jonizuje kolumnę gazową między dyszą a dodatnio spolaryzowanym przedmiotem obrabianym. Dzięki temu możliwe jest bezkontaktowe zajarzenie łuku. Jako gaz plazmowy powszechnie stosuje się mieszanki gazowe argonu i wodoru lub argonu i helu, które chronią stop przed utlenianiem i stabilizują łuk. Niewielka domieszka helu lub wodoru intensyfikuje wtopienie, a tym samym zwiększa prędkość spawania. Zwężenie plazmy przez chłodzoną wodą miedzianą dyszę do prawie cylindrycznej kolumny gazowej skutkuje wyższą koncentracją energii niż przy spawaniu metodą TIG, co pozwala na uzyskanie większych prędkości spawania. Zniekształcenia i naprężenia są zatem mniejsze niż przy spawaniu metodą TIG. Proces ten znajduje również zastosowanie w technologii mikrospawania ze względu na łuk plazmowy, który nadal pali się stabilnie przy najniższych prądach (poniżej 1 A) oraz niewrażliwość na zmiany odległości między dyszą a elementem obrabianym. Dzięki procesowi spawania mikroplazmą (zakres prądu spawania 0,5–15 A) można nadal spawać arkusze o grubości 0,1 mm. Spawanie plazmowe za pomocą tafli lub dziurki od klucza jest stosowane od grubości blachy od 3 mm i w zależności od spawanego materiału może być stosowane do grubości 10 mm przy zgrzewaniu jednowarstwowym bez przygotowania szwu. Główne obszary zastosowań to budowa kontenerów i aparatów, budowa rurociągów i podróże kosmiczne.
literatura
- Grupa specjalistyczna ds. Szkoleń z zakresu inżynierii spawalniczej: technika łączenia technologii spawania. 6., poprawione. Wydanie. DVS Verlag, Düsseldorf 2004, ISBN 3-87155-786-2 .
- U. Dilthey, A. Brandenburg: Spawanie procesów produkcyjnych. Tom 3: Projektowanie i wytrzymałość konstrukcji spawanych. Wydanie 2. Springer Verlag, 2001, ISBN 3-540-62661-1 .
- U. Dilthey (red.): Spawanie wiązką laserową - procesy, materiały, produkcja, testowanie. DVS-Verlag, Düsseldorf 2000, ISBN 3-87155-906-7 .
- K.-J. Matthes, E. Richter: Technologia spawania. Fachbuchverlag Leipzig w Carl Hanser Verlag, 2002, ISBN 3-446-40568-2 .
linki internetowe
Indywidualne dowody
- ↑ Birgit Awiszus: Podstawy technologii wytwarzania. Hansa-Verlag, ISBN 978-3-446-41757-1 (sekcja: Spawanie łukowe w osłonie gazów metalowych (MSG). Ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google book).
- ↑ Ulrich Dilthey: Spawanie Proces produkcyjny 1: Technologie spawania i cięcia. Springer Verlag, 2006, ISBN 3-540-21673-1 (sekcja: Metallschutzgasschweissen (MSG). Ograniczony podgląd w wyszukiwarce książek Google).
- ↑ Jens Meyer: Spawanie gazem obojętnym, transformator nr 1 z gazem i drutem, nr 153 , w: Autoschraub.de, 6 listopada 2015 r.
- ↑ Niemieckie Stowarzyszenie Spawalnictwa i Procesów Pokrewnych e. V. (2000), DVS-Merkblatt 0915: Spawanie wielodrutowe łukiem krytym
- ↑ JG Church, H. Imaizumi: CZAS. IIW / IIS Doc. XII-1199-90, 1990.
- ↑ St. Trube, E. Miklos,: wysoka wydajność spawania z koncepcją LlNFAST , Linde AG, sprawozdania z technologia i nauka 77/1998
- ↑ M. Subana, J. Tusekb: Zależność szybkości topnienia w spawaniu MIG / MAG od rodzaju używanego gazu osłonowego. W: Journal of Materials Processing Technology. 119, 2001, str. 185-192.
- ↑ Markus Merkler: Nowa rewolucja w cyfrowym spawaniu MSG . Wyd .: Epa Schweisstechnik GmbH. Chemnitz 17 grudnia 2004 ( epa-schweisstechnik.de [PDF; 165 kB ; dostęp 12 listopada 2020 r.]).
- ↑ Stojan Vujic: Tworzenie karbu w spawaniu MIG i CMT aluminium . (Praca dyplomowa). Wyd.: Politechnika w Grazu. Graz 10 stycznia 2011 ( tugraz.at [PDF; 11,4 MB ; dostęp 12 listopada 2020 r.]).
- ↑ a b T.Höller: Podstawy spawania MIG / MAG , EWM AG, 2005
- ↑ Spawanie plazmowe : Wydajny proces spawania o wysokiej wydajności , PDF, podsumowanie procesu
- ↑ Gerd Witt i in .: Kieszonkowa książka technologii wytwarzania. Carl Hanser Verlag, ISBN 3-446-22540-4 (sekcja: Spawanie plazmowe. Ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google book).