Yksi yleisimmin käytetyistä ja tehokkaimmista automaattisista hitsausprosesseista nykyaikaisessa raskaassa teollisuudessa ja teräsputkien valmistuksessa onupokaarihitsaus(SAW). Kypsänä teknologiana SAW:ssa on sellaisia ominaisuuksia kuin upotettu kaari, vuosuojaus, syvä tunkeutuminen, vakaa hitsauslaatu ja vähemmän roiskeita. Toisin kuin MIG- ja TIG-hitsausmenetelmissä (avokaarihitsausmenetelmissä), upokaarihitsauksen koko kaari ja sulaallas on täysin peitetty ja suojattu juoksutuksella, mikä eristää hitsausalueen ilmasta ja välttää hapettumisvaurioita. Teollisen tuotannon alkamisesta lähtien upokaarihitsauksesta on tullut kierrehitsattujen putkien, paksuseinäisten -teräsrakenteiden, paineastioiden, kattiloiden valmistuksen, laivanrakennuksen ja suurten laitteiden valmistuksen ydinhitsausprosessi. Paksulevyhitsaukseen soveltuvuuden, vahvan virtakapasiteetin ja automaation helppouden ansiosta upokaarihitsauksella on ollut korvaamaton asema raskaan teollisuuden valmistuksessa.
Perusmääritelmä ja toimintaperiaate
Uppokaarihitsaus on automaattinen tai puoliautomaattinen{0}}kaarihitsausprosessi, jossa käytetään kiinteää lankaa täyteaineena javirtaussuojaavana väliaineena. Tämän prosessin keskeinen piirre on, että hitsausprosessin aikana valokaari peittyy sulatekerroksella, eikä avotulta ole näkyvissä. Koko hitsauksen metallurginen reaktio saadaan päätökseen suljetussa kuonasuojausympäristössä.
Sen toimintaperiaate voidaan jakaa neljään vaiheeseen: valokaaren sytytys, lämpösulatus, metallurginen reaktio ja suoja kuonan muodostumiselta. Kun hitsauskone käynnistyy, hitsauslangan ja työkappaleen välinen oikosulku synnyttää ohimenevän virran, joka sytyttää valokaaren. Samaan aikaan korkean lämpötilan -kaaren lämpö sulattaa ympäröivän juoksutteen, hitsauslangan ja perusmateriaalin. Sulatettu juoksute muodostaa viskoosin ja tiheän nestemäisen kuonakerroksen, joka voi peittää korkean lämpötilan sulan altaan kokonaan. Tämä kuonakerros voi eristää ilmassa olevan hapen, typen ja vesihöyryn ja estää haitallisten kaasujen pääsyn hitsisaumaan. Samanaikaisesti sulan kuonan ja sulan teräksen välillä tapahtuu joukko monimutkaisia metallurgisia reaktioita, kuten hapettumista, rikinpoistoa ja fosforinpoistoa, mikä puhdistaa hitsaussauman mikrorakennetta ja parantaa hitsausliitoksen mekaanisia ominaisuuksia. Jäähtymisen jälkeen nestemäinen kuona jähmettyy hitsipinnalla kovaksi kuoreksi, joka on helppo poistaa ja muodostaa tasaisen ja tasaisen hitsin.
SAW-järjestelmän päälaitteet ja materiaalit
Täydellinen upokaarihitsausjärjestelmä koostuu ammattimaisista hitsauslaitteista, hitsauslangasta ja erikoisjuoksesta.
1. Hitsauslaitteet
Ydinlaitteisto koostuu pääasiassa automaattisesta hitsausvirtalähteestä, langansyöttölaitteesta, hitsauskärrystä tai siirrettävästä portaalijärjestelmästä, vuonsyöttö- ja talteenottolaitteesta. Hitsausvirtalähde tarjoaa vakaan virran ja jännitteen kaaren jatkuvan ja vakaan palamisen varmistamiseksi. Automaattinen langansyöttölaite voi ohjata tarkasti langansyöttönopeutta ja sovittaa sen hitsauksen liikenopeuteen välttääkseen valokaaren katkeamisen ja epävakaan sulan altaan. Kävelyvaunu ajaa hitsauspistoolin liikkumaan tasaisella nopeudella, mikä varmistaa hitsin leveyden ja tunkeutumissyvyyden yhdenmukaisuuden. Lisäksi automaattinen juoksutusainekiertojärjestelmä voi saavuttaa juoksutteen automaattisen leviämisen ja talteenoton, mikä ei ainoastaan takaa jatkuvaa suojausta hitsausprosessin aikana, vaan myös parantaa materiaalin käyttöä ja alentaa siten tuotantokustannuksia.
2. Hitsauslanka ja sulate
Upotettu kaarihitsaus perustuu hitsauslangan ja juoksutteen yhteisvaikutukseen metallurgisen optimoinnin saavuttamiseksi. Hitsauslanka tarjoaa täytemetallia ja seoselementtejä, kun taas juoksute toimii suojaavana, hapettumista ja epäpuhtauksia poistavana aineena. Erilaiset terästyypit, kuten hiiliteräs, matala-seostettu korkealujuus-teräs ja putkiteräs, vaativat vastaavat neutraalit, happamat tai emäksiset juoksutteet. Niiden joukossa emäksillä on suhteellisen vahva epäpuhtauksien poistokyky, mikä voi parantaa merkittävästi hitsin matalan lämpötilan sitkeyttä ja halkeilukestävyyttä, ja ne soveltuvat korkean-standardin putkistojen ja paineastioiden hitsaukseen. happamilla juoksutteilla on hyvä prosessin suorituskyky, vakaa kaari ja kaunis hitsin muodostus, ja niitä käytetään pääasiassa tavallisen rakenneteräksen hitsaukseen.
Täydellinen upokaarihitsauksen teknologinen prosessi
1. Esi-hitsauksen valmistelu
Esi-hitsauksen käsittely on ratkaiseva askel hitsin laadun varmistamisessa. Ensinnäkin tuotteen pinta ja hitsausalue on puhdistettava perusteellisesti poistamalla ruoste, oksidihilseet, öljytahrat, kosteus ja muut epäpuhtaudet, jotta vältetään viat, kuten huokoset, kuonasulkeumat ja epäpuhtauksien aiheuttamat halkeamat. Toiseksi sulate on kuivattava tietyssä korkeassa lämpötilassa sisäisen vesihöyryn poistamiseksi, mikä vähentää vetypitoisuutta hitsaussaumassa ja välttää vedyn aiheuttamaa kylmähalkeilua. Lisäksi käyttäjän on säädettävä hitsauskokoonpanon rako ja hitsauskulma levyn paksuuden ja hitsausstandardien mukaan tasaisen läpäisykerroksen ja hyvän sulautumisen varmistamiseksi.
2. Parametriasetukset ja koehitsaus
Ennen muodollista hitsausprosessia henkilöstön on asetettava prosessin ydinparametrit, mukaan lukien hitsausvirta, jännite, kaaren liikenopeus ja langan pituus jne. Virta määrittää hitsin lämmönsyötön ja tunkeutumissyvyyden; jännite ohjaa hitsaussauman leveyttä ja hitsauspalon ulkonäköä; kaaren liikenopeus vaikuttaa hitsauksen tehokkuuteen ja sulatuksen laatuun. Jos parametreja ei soviteta oikein, se voi johtaa riittämättömään tunkeutumissyvyyteen, läpipalamiseen, epätäydelliseen sulatukseen tai epätasaiseen hitsin muodostumiseen. Parametrien vakauden ja pätevän hitsin suorituskyvyn varmistamiseksi suuressa-mittakaavatuotannossa on suoritettava koehitsaus.
3. Muodollinen hitsaus ja vuosuojaus
Muodollisen hitsausprosessin aikana sulatteensyöttölaite levittää juoksutteen tasaisesti hitsaussaumaan muodostaen riittävän paksun juoksutekerroksen. Hitsauslankaa syötetään jatkuvasti sisään ja valokaari palaa vakaasti vuokerroksen alla. Korkean lämpötilan -sähkökaari sulattaa perusmateriaalin ja hitsauslangan muodostaen sulan altaan. Samaan aikaan sulatteen sulamisen jälkeen muodostuu suojaava kuonakerros, joka eristää ilman ja suorittaa metallurgisen puhdistuksen. Hitsauskärry liikkuu eteenpäin tasaisella nopeudella jatkuvan ja pitkän matkan{5}}hitsauksen saavuttamiseksi. Kierrehitsattujen putkien ja paksuseinäisten -teräsrakenteiden yhteydessä käytetään yleensä kaksipuolista-kaarihitsausta. Ensin tehdään sisähitsaus ja sen jälkeen ulompi hitsaus täydellisen tunkeutumisen ja tiiviin hitsin rakenteen varmistamiseksi.
4. Hitsauksen jälkeinen-käsittely ja tarkastus
Kun hitsaus on valmis, odota luonnollista jäähtymistä ja poista pintakuonakuori. Hitsauspinta on sileä ja tasainen, hyvä muovauslaatu. Korkealaatuisten-tuotteiden, kuten putkilinjan teräksen ja paineastioiden,-hitsauksen jälkeiset rikkomattomat testit, kuten ultraäänitestaus ja röntgensäteen vikojen havaitseminen, vaaditaan sisäisten halkeamien, kuonasulkeutumien ja epätäydellisten sulamisvirheiden havaitsemiseksi. Samanaikaisesti on suoritettava mekaaniset ominaisuustestit, kuten vetokokeet ja iskutestit, jotta voidaan varmistaa, täyttävätkö hitsin lujuus ja sitkeys teollisuuden standardit.
Tärkeimmät tekniset edut
Teollisessa tuotantoprosessissa upokaarihitsauksella on korvaamattomia teknisiä etuja paksulevyhitsauksessa ja pitkien hitsisaumahitsauksessa. Ensinnäkin vuonsuojajärjestelmä voi eristää ilman täysin, mikä johtaa erittäin alhaiseen kaasupitoisuuteen hitsaussauman sisällä ja tiiviiseen sisäiseen rakenteeseen, jolla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Toiseksi, upotettu kaarihitsaus kestää suuria virtoja ja saavuttaa suuren lämmöntuoton, jolla on hyvä läpäisykyky, ja se soveltuu erityisen hyvin paksujen levyjen hitsaukseen, jota ei voida suorittaa tavallisilla hitsausprosesseilla. Lisäksi tällä automaattisella hitsausmenetelmällä on korkea tuotantotehokkuus, vakaa hitsausprosessi, alhainen vikojen määrä ja hyvin vähän riippuvuutta ihmistyöstä. Neljänneksi hitsaussavun aiheuttama saastuminen vähenee merkittävästi, mikä parantaa työympäristöä ja turvallisuutta paikan päällä. Viidenneksi, hitsisauma on sileä ja tasainen, lähes roiskeeton, mikä vähentää merkittävästi myöhemmän hionnan ja hienon käsittelyn työmäärää ja parantaa tuotannon tehokkuutta.
Rajoitukset
Vaikka upokaarihitsauksella on merkittäviä etuja, sillä on myös tiettyjä teknisiä rajoituksia. Koska hitsausprosessin aikana tarvitaan virtauspeitto, upokaarihitsaus soveltuu vain tasohitsaukseen ja vaakahitsaukseen, eikä sillä voida saavuttaa täydellistä -asentohitsausta, kuten pystyhitsausta ja yläpuolista hitsausta. Siksi on olemassa sijaintirajoituksia. Lisäksi upokaarihitsaus ei sovellu ohutlevyjen hitsaukseen, koska upokaarihitsauksen lämmöntuotto on liian suuri, mikä voi aiheuttaa levyn muodonmuutoksia tai läpipalamista. Samaan aikaan hitsauslaitteiston suuren koon vuoksi se ei sovellu monimutkaisten ja epäsäännöllisen muotoisten pienten työkappaleiden-skenaarioihin eikä liikkuviin rakennusskenaarioihin. Varsinaisessa tuotannossa on suoritettava tiukka avainprosessin valvonta: valvottava tarkasti juoksutteen kuivauslämpötilaa vedyn aiheuttamien halkeamien estämiseksi; sovita tarkasti virta ja jännite, jotta elektrodi ei läpäise tai ylikuumene; varmista vuon tasainen peitto ilman tunkeutumisen estämiseksi; hallitse hitsausnopeutta kohtuullisesti hitsin muodostumisen vakauttamiseksi.
Tärkeimmät teolliset sovellukset
Kaarihitsausta käytetään laajalti raskaan teollisuuden tuotantoalueilla, joilla vaaditaan korkeita laatu- ja tehokkuusstandardeja.
1. Teräsputkiteollisuudessa se on erikoishitsausprosessi kierrehitsatuille putkille ja halkaisijaltaan suurille-pitkittäissaumille hitsatuille putkille, ja sitä käytetään laajasti pitkän matkan-öljy- ja kaasuputkissa, kunnallisissa vesijohtoputkissa ja tuulivoimatekniikan putkissa.
2. Raskaiden teräsrakenteiden teollisuudessa upokaarihitsaustekniikkaa käytetään siltojen teräslevyissä, rakennusten kantavissa rakenteissa-ja satamakoneiden valmistuksessa.
3. Paineastioiden ja kattiloiden valmistuksessa tätä tekniikkaa käytetään paksuseinäisten-sylintereiden hitsaukseen korkean -paineen sietokyvyn ja ilmatiiviyden varmistamiseksi.
4. Laivanrakennus- ja meritekniikan alalla upokaarihitsaus voi varmistaa laivan rungon teräslevyjen ja offshore-alustakomponenttien rakenteellisen vakauden ja korroosionkestävyyden.
Jatkuvan automaation ja älykkään valmistuksen kehityksen myötä upokaarihitsaustekniikka kehittyy vähitellen kohti älykästä parametrien säätöä, robottiyhteishitsausta ja tehokasta hitsausta, mikä parantaa entisestään teollisen tuotannon tehokkuutta.
Upokaarihitsaus on tehokas, laadukas- ja pitkälle automatisoitu hitsausprosessi, jolla hitsaus saavutetaan suojaamalla juoksutetta ja metallurgista puhdistusta. Toisin kuin perinteinen urakaarihitsaus, uppokaarihitsauksessa käytetään suojana rakeista juoksutetta, mikä mahdollistaa suljetun hitsauksen, poistaa tehokkaasti huokoisuusvirheet ja puhdistaa hitsimetallin, mikä parantaa mekaanisia ominaisuuksia. Sillä on merkittäviä etuja, kuten syvä tunkeutuminen, vakaa prosessi, esteettinen hitsin ulkonäkö ja alhainen vikojen määrä. Se soveltuu erityisen hyvin paksuille levyille, pitkille hitsauksille ja suureen-teolliseen tuotantoon.
Vaikka sillä on tiettyjä rajoituksia hitsausasennossa ja ohutlevyhitsauksessa, sillä on edelleen hallitseva asema raskaassa teollisuudessa, putkistoissa, paineastioiden tuotannossa ja teräsrakennesuunnittelussa. Tulevaisuudessa hitsaustekniikan ja automaattisten ohjausjärjestelmien jatkuvan innovoinnin myötä upokaarihitsauksella saavutetaan korkeampi hitsaustehokkuus, pienempi vikojen määrä ja vakaampi hitsaussuorituskyky, ja se on edelleen keskeinen hitsausprosessi, joka tukee nykyaikaisen teollisuusinfrastruktuurin rakentamista.
