Einführung in die Grundkenntnisse und Technologie des Unterpulverschweißens

Lichtbogen:ein starkes und anhaltendes Gasentladungsphänomen, bei dem zwischen der positiven und der negativen Elektrode eine bestimmte Spannung herrscht und das Gasmedium zwischen den beiden Elektroden in einem ionisierten Zustand sein sollte. Beim Zünden eines Schweißlichtbogens werden in der Regel zwei Elektroden (eine Elektrode ist das Werkstück und die andere Elektrode ist der Zusatzwerkstoffdraht oder Schweißstab) an die Stromversorgung angeschlossen, kurz kontaktiert und dann wieder getrennt. Wenn die beiden Elektroden miteinander in Kontakt kommen, kommt es zu einem Kurzschluss und es entsteht ein Lichtbogen. Diese Methode wird als Kontaktlichtbogenbildung bezeichnet. Nachdem sich der Lichtbogen gebildet hat, kann die Verbrennung des Lichtbogens aufrechterhalten werden, solange die Stromversorgung eine bestimmte Potentialdifferenz zwischen den beiden Polen aufrechterhält.

Lichtbogeneigenschaften:Niederspannung, hoher Strom, hohe Temperatur, hohe Energiedichte, gute Mobilität usw. Im Allgemeinen kann eine Spannung von 20–30 V eine stabile Verbrennung des Lichtbogens aufrechterhalten, und der Strom im Lichtbogen kann zwischen mehreren zehn und tausend Ampere liegen die Schweißanforderungen unterschiedlicher Werkstücke. Die Temperatur des Lichtbogens kann über 5000 K erreichen und verschiedene Metalle schmelzen.

Bogenzusammensetzung:Kathodenzone, Anodenzone und Bogensäulenzone.

Stromquelle für Lichtbogenschweißen:Die zum Lichtbogenschweißen verwendete Stromquelle wird Lichtbogenschweißstromquelle genannt und kann normalerweise in vier Kategorien unterteilt werden: Wechselstrom-Lichtbogenschweißstromquelle, Gleichstrom-Lichtbogenschweißstromquelle, Impulslichtbogenschweißstromquelle und Inverter-Lichtbogenschweißstromquelle.

DC-Plus-Anschluss: Wenn ein Gleichstromschweißgerät verwendet wird, um das Werkstück mit der Anode und den Schweißstab mit der Kathode zu verbinden, spricht man von einer Gleichstrom-Plusverbindung. Zu diesem Zeitpunkt wird das Werkstück stärker erhitzt und eignet sich zum Schweißen dicker und großer Werkstücke;

DC-Rückwärtsanschluss:Wenn das Werkstück mit der Kathode und der Schweißdraht mit der Anode verbunden ist, spricht man von einer Gleichstrom-Rückwärtsverbindung. Zu diesem Zeitpunkt wird das Werkstück weniger erhitzt und eignet sich zum Schweißen dünner und kleiner Werkstücke. Bei Verwendung eines Wechselstrom-Schweißgeräts zum Schweißen besteht aufgrund der wechselnden Polarität der beiden Pole kein Problem der positiven oder negativen Verbindung.

Der metallurgische Prozess des Schweißens beinhaltet die Wechselwirkung zwischen flüssigem Metall, Schlacke und Gas im Lichtbogenschweißprozess, dem Prozess des Umschmelzens von Metall. Aufgrund der Besonderheiten der Schweißbedingungen weist der chemische Metallurgieprozess des Schweißens jedoch andere Eigenschaften als allgemeine Schmelzprozesse auf.

Erstens, die metallurgische Temperatur des Schweißens ist hoch, die Phasengrenze ist groß und die Reaktionsgeschwindigkeit ist hoch. Wenn Luft in den Lichtbogen eindringt, unterliegt das flüssige Metall starken Oxidations- und Nitrierungsreaktionen sowie einer starken Metallverdampfung. Das Wasser in der Luft sowie die Wasserstoffatome, die bei hohen Lichtbogentemperaturen aus Öl, Rost und Wasser im Werkstück und Schweißmaterial zersetzt werden, können sich im flüssigen Metall auflösen, was zu einer Verringerung der Gelenkplastizität und Zähigkeit (Wasserstoff) führt Versprödung) bis hin zur Rissbildung.

ZweitensDas Schweißbad ist klein und kühlt schnell ab, was es für verschiedene metallurgische Reaktionen schwierig macht, ein Gleichgewicht zu erreichen. Die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht ist ungleichmäßig und Gase, Oxide usw. im Schweißbad können nicht rechtzeitig austreten, wodurch sich leicht Defekte wie Poren, Schlackeneinschlüsse und sogar Risse bilden können.

Beim Lichtbogenschweißen werden üblicherweise folgende Maßnahmen ergriffen:

• Während des Schweißprozesses wird das geschmolzene Metall mechanisch geschützt, um es von der Luft zu isolieren. Es gibt drei Schutzmethoden: Gasschutz, Schlackeschutz und kombinierter Gasschlackeschutz.

(2) Die metallurgische Behandlung des Schweißbades erfolgt hauptsächlich durch Zugabe einer bestimmten Menge Desoxidationsmittels (hauptsächlich Manganeisen und Siliziumeisen) und einer bestimmten Menge Legierungselementen zu den Schweißmaterialien (Elektrodenbeschichtung, Schweißdraht, Flussmittel). um FeO während des Schweißprozesses aus dem Schweißbad zu entfernen und den Verlust an Legierungselementen auszugleichen. Gängige Lichtbogenschweißverfahren

Das Unterpulverschweißen ist ein Schmelzelektrodenschweißverfahren, das körniges Flussmittel als Schutzmedium verwendet und den Lichtbogen unter der Flussmittelschicht verbirgt. Der Schweißprozess des Unterpulverschweißens besteht aus drei Schritten:

1. Tragen Sie ausreichend körniges Flussmittel gleichmäßig an der Schweißstelle des Werkstücks auf.
2. Schließen Sie zwei Stufen der Schweißstromversorgung an die leitfähige Düse bzw. das Schweißstück an, um einen Schweißlichtbogen zu erzeugen.
3. Führen Sie den Schweißdraht automatisch zu und bewegen Sie den Lichtbogen, um den Schweißvorgang durchzuführen.

Die Hauptmerkmale des Unterpulverschweißens sind folgende:

1. Einzigartige Lichtbogenleistung

• Hohe Schweißqualität, gute Schlackenisolierung und Luftschutzwirkung, Hauptbestandteil der Lichtbogenzone ist CO2, der Stickstoff- und Sauerstoffgehalt im Schweißgut wird stark reduziert, die Schweißparameter werden automatisch angepasst, der Lichtbogengang wird mechanisiert, das geschmolzene Das Becken existiert seit langem, die metallurgische Reaktion ist ausreichend, der Windwiderstand ist stark, daher ist die Schweißzusammensetzung stabil und die mechanischen Eigenschaften sind gut;
• Gute Arbeitsbedingungen und ein Lichtbogenlicht mit Schlackenisolierung sind für Schweißarbeiten von Vorteil. Das maschinelle Gehen führt zu einer geringeren Arbeitsintensität.

2. Die elektrische Feldstärke der Lichtbogensäule ist höher als die des Gas-Metalllichtbogenschweißens und weist die folgenden Eigenschaften auf:

• gute Geräteanpassungsleistung. Aufgrund der hohen elektrischen Feldstärke ist die Empfindlichkeit des automatischen Einstellsystems höher, was die Stabilität des Schweißprozesses verbessert;
• Die Untergrenze des Schweißstroms liegt relativ hoch.

3. Durch die verkürzte Leiterlänge des Schweißdrahtes werden Stromstärke und Stromdichte deutlich erhöht, was zu einer hohen Produktionseffizienz führt. Dadurch werden die Lichtbogendurchdringungsfähigkeit und die Abschmelzleistung des Schweißdrahtes deutlich verbessert; Durch die wärmeisolierende Wirkung von Flussmittel und Schlacke wird der thermische Gesamtwirkungsgrad deutlich erhöht, was zu einer deutlichen Steigerung der Schweißgeschwindigkeit führt.

Anwendungsbereich:

Aufgrund der tiefen Eindringtiefe, der hohen Produktivität und des hohen mechanischen Wirkungsgrads des Unterpulverschweißens eignet es sich zum Schweißen langer Schweißnähte an mittel- und dicken Blechstrukturen. Es hat ein breites Anwendungsspektrum im Schiffbau, bei Kessel- und Druckbehältern, Brücken, übergewichtigen Maschinen, Kernkraftwerksstrukturen, Schiffsstrukturen, Waffen und anderen Fertigungsbereichen und ist heute eines der am häufigsten verwendeten Schweißverfahren in der Schweißproduktion. Neben der Verbindung von Bauteilen in Metallkonstruktionen können mit dem Unterpulverschweißen auch verschleißfeste oder korrosionsbeständige Legierungsschichten auf der Oberfläche des Grundmetalls aufgeschweißt werden. Mit der Entwicklung der Schweißmetallurgietechnologie und der Schweißmaterialproduktionstechnologie haben sich die Materialien, die durch Unterpulverschweißen geschweißt werden können, von Kohlenstoffbaustahl zu niedriglegiertem Baustahl, Edelstahl, hitzebeständigem Stahl und einigen Nichteisenmetallen weiterentwickelt wie Nickelbasislegierungen, Titanlegierungen, Kupferlegierungen usw.

Aufgrund seiner Eigenheiten unterliegt seine Anwendung auch gewissen Einschränkungen, vor allem aufgrund von:

• Einschränkungen der Schweißposition. Aufgrund der Flussmittelrückhaltung wird das Unterpulverschweißen hauptsächlich zum Schweißen von horizontalen und nach unten gerichteten Schweißnähten ohne besondere Maßnahmen verwendet und kann nicht zum Schweißen in horizontaler, vertikaler und nach oben gerichteter Position verwendet werden.
• Die Einschränkung von Schweißmaterialien besteht darin, dass sie stark oxidierende Metalle und Legierungen wie Aluminium und Titan nicht schweißen können und hauptsächlich zum Schweißen von Eisenmetallen verwendet werden.
• Nur zum Schweißen und Schneiden langer Schweißnähte geeignet und kann keine Schweißnähte mit begrenzten räumlichen Positionen schweißen.
• Der Lichtbogen kann nicht direkt beobachtet werden;

(5) Nicht geeignet für das Schweißen dünner Bleche und bei geringem Strom.