Sudare electro-zgură

Electro Zgură sudare (ESW - E LECTRO S lag W elding în terminologia AWS) este o tehnologie automată continuă sârmă de sudură electrică, în care are loc topirea metalului de bază sub protecția unui zgură topită. În cazul în care protecția este dată de un gaz inert, tehnologia de sudare este denumită Electrogas Welding ( EGW - E lectro G ca W elding în AWS terminologie). Această tehnologie a fost dezvoltată în Uniunea Sovietică (Institutul Paton din Kiev - Institutul Paton pentru Sudare Electrică ) în anii 50 ai secolului XX . Difuzarea sa în statele occidentale a început la sfârșitul deceniului ( 1958 în Belgia și 1959 în SUA ). Caracteristicile de productivitate l-au pus în competiție cu sudarea cu arc scufundat .

Liniile generale ale procedurii

Schema sudării electroslide, a se vedea textul pentru traducerea în engleză a termenilor

Traducerea termenilor din figură

Plăci care trebuie îmbinate - plăci care trebuie îmbinate
Tub de ghidare a electrodului - tub de ghidare pentru electrod (fir)
Alimentarea cu fir, alimentarea cu energie electrică - alimentarea cu energie electrică și prin cablu
Matriță de cupru (unele modele sunt mobile sau răcite cu apă) - pantofi de cupru (în unele cazuri sunt mobile sau răcite cu apă)
Zgura topita - zgura topita
Metal topit - metal topit (bazin de sudură)
Metal coalescent - metal solidificat
Placă de pornire - placă pe care începe sudarea

Sudarea cu electro-zgură nu transferă energia de la generator la piscina de sudură prin intermediul arcului electric , ci prin efectul Joule . În sudarea cu electroslag, firul (siguranța) care transportă curentul este scufundat într-un bazin de zgură topită deasupra bazinului de sudură, bazinul de zgură este menținut cald de curentul care trece prin el, astfel încât zgura trebuie să aibă astfel de proprietăți electrice încât să garantează o conductivitate suficientă pentru a permite trecerea curentului de sudură.

Această tehnologie a fost dezvoltată pentru sudarea marginilor drepte în ascensiune verticală (adică cu axa cordonului de sudură verticală și a bazinului de sudură deplasându-se de jos în sus), totuși este posibilă și sudarea îmbinărilor circumferențiale, cu condiția ca măsurile de precauție să țină întotdeauna piesa fiind sudată la un unghi mai mare de 45 °. Pentru a menține baia și zgura topită în poziție, se folosesc două tampoane de cupru care, închizând volumul de sudat lateral, formează un fel de vas ( creuzet ) în care se produc toate fenomenele legate de generarea îmbinării. Bineînțeles, cele două plăcuțe de cupru, în contact cu materialele topite, trebuie răcite energic pentru a evita topirea lor. Având în vedere că chiar și cantități limitate de cupru din oțel provoacă o deteriorare accentuată a caracteristicilor de rezistență , răcirea trebuie să împiedice topirea chiar și a celor mai mici cantități de material al tamponului.

Deci, echipamentul de sudură cu electroslide este format din:

Generator de energie electrică
Tampoane din cupru și mecanismul relativ de mișcare
Sârmă și dispozitiv de alimentare relativ
Dispozitiv de oscilare cu electrod (fir)
Un posibil mecanism pentru adăugarea de zgură în timpul sudării
Grup de control al parametrilor de sudare

Caracteristicile sudării electroslide

Sudarea electro-zgură are o utilizare neoptimă a energiei consumate (adică o eficiență scăzută), deoarece, neavând o sursă de căldură concentrată, cum ar fi sudarea cu arc submersibil (sudarea cu arc mai similară cu aceasta), disiparea căldurii pe diferite suprafețe , menținut la cald de metalul topit în mișcare și de zgură, este foarte ridicat. Rețineți că, într-o sudură normală, suprafața exterioară atinge 1650 ° C, în timp ce în centrul băii atinge 1950 ° C. Având în vedere că energia îndepărtată prin conducție și convecție poate ajunge și, în unele cazuri, poate depăși 50% din energia introdusă în sistem, se poate observa că echilibrul termic este extrem de nefavorabil.

Pe de altă parte, energia consumată pentru depunerea unui anumit volum de cordon de sudură este în general mai mică decât cea necesară sudării cu arc, având în vedere că, în acest caz, există o preîncălzire puternică atât pe fir cât și pe piesă (rețineți că un cu aceeași densitate de curent există o viteză de topire a firului superior de aproximativ 70% pentru procesul de electroslash comparativ cu cel cu arc scufundat). Acest fapt duce, de asemenea, la cicluri termice mult mai ușoare decât în cazul sudurilor cu arc (rată de răcire de 1-5 ° C pentru oțel la o grosime de 100 mm la o temperatură de 800 ° C), deci este foarte formarea structurilor martensitice este crăparea puțin probabilă și la rece este foarte scăzută. Cu toate acestea, menținerea la o temperatură ridicată pentru perioade lungi de timp duce la structuri destul de grosiere și la formarea de structuri dendritice în cordonul de sudură.

Consumabile

Fluxul nu prezintă, în general, activitate din punct de vedere metalurgic, deoarece, rămânând întotdeauna fix deasupra bazinului de sudură, ar trebui să aibă o bogăție considerabilă în materiale metalurgice pentru a putea furniza cantitatea necesară pentru întreaga sudură. Pe de altă parte, caracteristicile fluxului care sunt relevante în acest tip de sudură sunt rezistivitatea electrică , deoarece determină formarea sau nu a arcelor (nedorite) dacă încălzirea excesivă și limitată a băii, dacă este prea mică. În plus, trebuie să fie, pe cât posibil, independent de temperatura băii. La temperaturile de topire ale băii este important ca vâscozitatea fluxului topit să nu fie atât de scăzută încât să-i permită să iasă din pantofi și să nu fie excesivă, caz în care ar exista incluziuni de zgură în cordonul de sudură . Temperatura de topire trebuie să fie mai mică decât cea a materialului de bază și în final densitatea trebuie să fie mai mică decât cea a metalului topit (adică trebuie să plutească pe baia de metal). În general, fluxul conține oxizi bazici (de Mg , Ca , Al , Si , Mn , Ti ) și mai ales fluorură de calciu (CaF ₂ ) în cantități de la 15 la 90%.

Sârmă (în general cu diametrul de 2-3 mm, dacă este necesar un diametru mai mare, alte fire sunt introduse în paralel, în unele cazuri este înlocuită cu o bandă mai mare) pentru sudarea oțelurilor C are conținut scăzut de C și conținut ridicat de Mn pentru dezoxidare baia pe cat posibil. Desigur, așa cum s-a menționat mai sus, dacă materialul de sudat conține elemente de aliere, acestea trebuie aduse în baie de sârmă.

Utilizarea sudării electroslide

Cea mai relevantă caracteristică din punct de vedere tehnic și economic este productivitatea acestei tehnologii. Acest lucru depinde în esență de faptul că grosimi mari (chiar mai mari de 100 mm) pot fi sudate cu o singură trecere, prin urmare lentoarea execuției este compensată în mod semnificativ prin reducerea numărului de treceri. Având în vedere că viteza de depunere este de aproximativ 20 kg / h electrod și că chiar și 3 electrozi în paralel pot fi folosiți pentru grosimi mari, productivitatea de 50 kg / h poate fi ușor atinsă. Un alt avantaj al acestei tehnologii este posibilitatea de a lucra cu caneluri de volum mic, reducând astfel cantitatea de metal de umplutură care trebuie consumată.

Dezavantajele acestei tehnologii sunt date în esență de faptul că, odată ce ciclul de sudare a început, orice întrerupere a operațiunilor implică necesitatea de a lucra piesa din nou pentru a o readuce la starea inițială. Rețineți că zona modificată termic în acest tip de sudură este foarte mare, cu o structură de granulație grosieră, totuși, în general, lipsită de produse de întărire, acesta din urmă face totuși procesarea ulterioară mai puțin dificilă decât ceea ce se poate întâmpla în cazul sudării. De asemenea, trebuie remarcat faptul că grosimi mai mici de 13 mm (1/2 in ) nu pot fi sudate cu această tehnologie. De asemenea, nu este posibil să sudăm forme complexe.

Pe baza acestor considerații, domeniul de aplicare a acestui tip de sudură este limitat la lucrările din fabrică pentru vase cu grosime mare. Materialele care pot fi sudate cu această tehnologie sunt practic numai oțeluri feritice sau austenitice, deoarece aliajele de Cu ar necesita patine metalice refractare, iar aliajele metalice ușoare ( Al și Ti ) nu sunt utilizate în mod normal pe grosimi mari.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că sunt în curs studii în vederea utilizării acestei tehnologii pentru sudarea aliajelor de aluminiu (a se vedea în discuție ).

În concluzie, se poate presupune că, în principiu, sudarea cu arc scufundat este mai ieftină decât electroslash-ul, cu excepția utilizărilor particulare pentru producții mari.

Deci, cele mai comune aplicații ale acestei tehnologii sunt:

Recipiente sub presiune de 13 până la 400 mm grosime
Componente structurale drepte foarte groase
Sudarea corpurilor navale în atelier

Defecte tipice ale acestui tip de sudură

Cea mai gravă defecțiune care poate fi găsită în sudurile electroslide sunt fisurile fierbinți , care pot exista doar în zona topită atât din cauza unui profil de piscină de sudură inadecvat (cu rate de răcire foarte diferite în diferite zone), cât și a prezenței impurităților (în special S și P ) și cu un conținut excesiv de C în metalul de bază. Acești factori sunt în special agravați de faptul că zgura, rămânând stabilă pe bazinul de sudură, nu poate avea un efect de purificare, la fel ca în cazul sudării cu electrod acoperit sau cu arc scufundat , în care zgura este reînnoită continuu pe bazinul de sudură. Mai mult, având în vedere că structura din zona fuzionată este puternic dendritică, este favorizată în continuare formarea acestor fisuri.

Alte defecte care pot fi găsite sunt incluziunile de zgură datorate amestecării zgurei topite cu baia. Aceste defecte, având în vedere că sudarea se efectuează cu o singură trecere, deși este posibilă, sunt mai rare decât în cazul sudurilor care necesită îndepărtarea zgurii dintre o trecere și cealaltă (cu electrod acoperit sau arc scufundat ).

Lipsa de penetrare și incizii marginale sunt, de asemenea, posibile, atât datorită setării incorecte a parametrilor de sudare (tensiune, curent, viteză de alimentare și oscilație a firului).

Trebuie remarcat faptul că, având în vedere viteza redusă de răcire, este practic exclusă posibilitatea obținerii unor structuri de întărire chiar și folosind oțeluri cu conținut ridicat de carbon (evident aceste structuri, totuși, sunt generate în orice caz în oțelurile călite și călite). Aceasta înseamnă că va fi dificil să găsești fisuri reci în sudurile produse cu această tehnologie.

Elemente conexe