Johdatus upokaarihitsauksen perustietoihin ja teknologiaan
Sähkökaari:voimakas ja jatkuva kaasupurkausilmiö, jossa positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä on tietty jännite ja kahden elektrodin välisen kaasuväliaineen tulee olla ionisoituneessa tilassa. Hitsauskaari sytytetään yleensä kytkemällä kaksi elektrodia (toinen elektrodi on työkappale ja toinen elektrodi täytemetallilanka tai hitsaustanko) virtalähteeseen, koskettamalla lyhyesti ja erottelemalla nopeasti. Kun kaksi elektrodia koskettavat toisiaan, syntyy oikosulku, joka muodostaa kaaren. Tätä menetelmää kutsutaan kosketuskaareksi. Kaaren muodostumisen jälkeen, niin kauan kuin virtalähde ylläpitää tiettyä potentiaalieroa kahden navan välillä, kaaren palaminen voidaan ylläpitää.
Kaaren ominaisuudet:pieni jännite, suuri virta, korkea lämpötila, korkea energiatiheys, hyvä liikkuvuus jne. Yleensä 20-30 V:n jännite voi ylläpitää kaaren vakaata palamista, ja kaaren virta voi vaihdella kymmenistä tuhansiin ampeeriin. eri työkappaleiden hitsausvaatimukset. Kaaren lämpötila voi nousta yli 5000K ja voi sulattaa erilaisia metalleja.
Kaaren koostumus:katodivyöhyke, anodivyöhyke ja kaaripylväsvyöhyke.
Valokaarihitsauksen virtalähde:Valokaarihitsaukseen käytettyä virtalähdettä kutsutaan kaarihitsauksen virtalähteeksi, joka voidaan yleensä jakaa neljään luokkaan: AC-kaarihitsauksen virtalähde, DC-kaarihitsauksen virtalähde, pulssikaarihitsauksen virtalähde ja invertterikaarihitsauksen virtalähde.
DC positiivinen liitäntä: Kun DC-hitsauskonetta käytetään yhdistämään työkappale anodiin ja hitsaustanko katodiin, sitä kutsutaan DC-positiiviseksi liitokseksi. Tällä hetkellä työkappale kuumennetaan enemmän ja sopii paksujen ja suurten työkappaleiden hitsaukseen;
DC käänteinen liitäntä:Kun työkappale on kytketty katodiin ja hitsaustanko on kytketty anodiin, sitä kutsutaan DC-käänteiskytkennäksi. Tällä hetkellä työkappale on vähemmän kuumennettu ja sopii ohuiden ja pienten työkappaleiden hitsaukseen. Käytettäessä AC-hitsauskonetta hitsaukseen, ei ole positiivisen tai negatiivisen yhteyden ongelmaa kahden navan vuorottelevan napaisuuden vuoksi.
Hitsauksen metallurgiseen prosessiin kuuluu nestemäisen metallin, kuonan ja kaasun välinen vuorovaikutus kaarihitsausprosessissa, joka on metallin uudelleensulatusprosessi. Hitsausolosuhteiden erityispiirteistä johtuen hitsauskemiallisella metallurgialla on kuitenkin erilaisia ominaisuuksia kuin yleisillä sulatusprosesseilla.
Ensinnäkin, hitsauksen metallurginen lämpötila on korkea, faasiraja on suuri ja reaktionopeus on korkea. Kun ilma tunkeutuu valokaareen, nestemäinen metalli käy läpi voimakkaita hapetus- ja nitridaatioreaktioita sekä suuren määrän metallin haihtumista. Ilmassa oleva vesi sekä öljystä, ruosteesta ja vedestä hajoavat vetyatomit työkappaleessa ja hitsausmateriaalissa korkeissa valokaaren lämpötiloissa voivat liueta nestemäiseen metalliin, mikä heikentää liitoksen plastisuutta ja sitkeyttä (vety). haurastumista) ja jopa halkeamien muodostumista.
Toiseksi, hitsausallas on pieni ja jäähtyy nopeasti, mikä vaikeuttaa eri metallurgisten reaktioiden saavuttamista tasapainossa. Hitsin kemiallinen koostumus on epätasainen, eivätkä kaasut, oksidit jne. altaassa pääse kellumaan ulos ajoissa, mikä voi helposti muodostaa vikoja, kuten huokosia, kuonasulkeumia ja jopa halkeamia.
Valokaarihitsausprosessin aikana suoritetaan yleensä seuraavat toimenpiteet:
- Hitsausprosessin aikana sulalle metallille tarjotaan mekaaninen suojaus sen eristämiseksi ilmasta. Suojausmenetelmiä on kolme: kaasusuojaus, kuonasuojaus ja kaasukuona-yhdistelmäsuojaus.
(2) Hitsausaltaan metallurginen käsittely suoritetaan pääasiassa lisäämällä tietty määrä hapettumisenestoainetta (pääasiassa mangaanirautaa ja piirautaa) ja tietty määrä seosaineita hitsausmateriaaleihin (elektrodin pinnoite, hitsauslanka, sulate) FeO:n poistamiseksi altaasta hitsausprosessin aikana ja seosaineiden häviämisen kompensoimiseksi. Yleiset kaarihitsausmenetelmät
Upokaarihitsaus on sulatuselektrodihitsausmenetelmä, joka käyttää rakeista sulatetta suojaväliaineena ja piilottaa kaaren vuokerroksen alle. Uppokaarihitsauksen hitsausprosessi koostuu kolmesta vaiheesta:
- kerrosta tasaisesti riittävästi rakeista virtausta hitsattavaan liitokseen työkappaleeseen;
- Liitä hitsausvirtalähteen kaksi vaihetta johtavaan suuttimeen ja hitsauskappaleeseen hitsauskaaren muodostamiseksi;
- Syötä hitsauslanka automaattisesti ja siirrä kaaria hitsauksen suorittamiseksi.
Uppokaarihitsauksen pääominaisuudet ovat seuraavat:
- Ainutlaatuinen valokaaren suorituskyky
- Korkea hitsin laatu, hyvä kuonaeristys ja ilmansuojavaikutus, kaarivyöhykkeen pääkomponentti on CO2, typpi- ja happipitoisuus hitsausmetallissa vähenee huomattavasti, hitsausparametrit säätyvät automaattisesti, kaaren kävely on koneistettu, sula allas on olemassa pitkään, metallurginen reaktio on riittävä, tuulenvastus on vahva, joten hitsin koostumus on vakaa ja mekaaniset ominaisuudet ovat hyvät;
- Hyvät työolosuhteet ja kuonaeristysvalo ovat hyödyllisiä hitsauksessa; Koneellinen kävely vähentää työvoiman intensiteettiä.
- Valokaaripylvään sähkökentän voimakkuus on korkeampi kuin kaasumetallikaarihitsauksessa, ja sillä on seuraavat ominaisuudet:
- hyvä laitteiden säätökyky. Korkean sähkökentän voimakkuuden vuoksi automaattisen säätöjärjestelmän herkkyys on suurempi, mikä parantaa hitsausprosessin vakautta;
- Hitsausvirran alaraja on suhteellisen korkea.
- Hitsauslangan lyhennetyn johtavan pituuden ansiosta virta ja virrantiheys lisääntyvät merkittävästi, mikä johtaa korkeaan tuotantotehokkuuteen. Tämä parantaa suuresti hitsauslangan valokaaren läpäisykykyä ja kerrostumisnopeutta; Fluxin ja kuonan lämmöneristysvaikutuksen ansiosta yleinen lämpöhyötysuhde kasvaa huomattavasti, mikä lisää merkittävästi hitsausnopeutta.
Soveltamisala:
Upokaarihitsauksen syvän tunkeutumisen, korkean tuottavuuden ja korkean mekaanisen toiminnan ansiosta se soveltuu pitkien keskisuurten ja paksujen levyrakenteiden hitsaukseen. Sillä on laaja valikoima sovelluksia laivanrakennuksessa, kattila- ja paineastiassa, silta-, ylipainokoneissa, ydinvoimalaitosrakenteissa, laivarakenteissa, aseissa ja muilla valmistussektoreilla, ja se on yksi yleisimmin käytetyistä hitsausmenetelmistä hitsaustuotannossa nykyään. Sen lisäksi, että sitä käytetään metallirakenteiden komponenttien liittämiseen, upokaarihitsauksella voidaan myös hitsata kulutusta tai korroosiota kestäviä seoskerroksia perusmetallin pinnalle. Hitsausmetallurgian ja hitsausmateriaalien valmistustekniikan kehittyessä upokaarihitsauksella hitsattavat materiaalit ovat kehittyneet hiilirakenneteräksestä niukkaseosteiseksi rakenneteräkseksi, ruostumattomaksi teräkseksi, lämmönkestäväksi teräkseksi ja joihinkin ei-rautametalleihin. kuten nikkelipohjaiset seokset, titaaniseokset, kupariseokset jne.
Omien ominaisuuksiensa vuoksi sen sovelluksella on myös tiettyjä rajoituksia, jotka johtuvat pääasiassa:
- hitsausasennon rajoitukset. Suutteen pidättymisen vuoksi upokaarihitsausta käytetään pääasiassa vaaka- ja alaspäin suuntautuvien hitsausten hitsaukseen ilman erityistoimenpiteitä, eikä sitä voida käyttää vaaka-, pysty- ja ylöspäin suuntautuvaan hitsaukseen.
- Hitsausmateriaalien rajoitteena on, että ne eivät voi hitsata voimakkaasti hapettavia metalleja ja seoksia, kuten alumiinia ja titaania, ja niitä käytetään pääasiassa rautametallien hitsaukseen;
- Soveltuu vain pitkien hitsaussaumojen hitsaukseen ja leikkaamiseen, eikä sillä voi hitsata hitsauksia rajoitetuilla tilapaikoilla;
- Valokaari ei pysty havaitsemaan suoraan;
(5) Ei sovellu ohutlevy- ja pienvirtahitsaukseen.