1.11g-ZGRZEWANIE ŁUKIEM WIRYJĄCYM.pdf

ZGRZEWANIE ŁUKIEM WIRYJĄCYM

Przebieg zgrzewania

Proces może być prowadzony dwiema technikami.

⇒ Łuk przemieszcza się (wiruje) pomiędzy powierzchniami

czołowymi zgrzewanych elementów ( głównie rur), nagrzewa je i

częściowo nadtapia. Po nagrzaniu następuje docisk spęczający.

Rys.1. Przebieg procesu zgrzewania doczołowego łukiem wirującym z dociskiem

spęczania przedmiotów rurowych; B - indukcja pola magnetycznego o promieniowym

kierunku linii sił, R - kierunek wirowania łuku, I-natężenie prądu łuku, F - siła

elektrodynamiczna (na rysunku zaznaczono punkt przecięcia wektora siły z płaszczyzną

rysunku), d L - szerokość szczeliny między zgrzewanymi przedmiotami, P z - siła docisku

spęczania, l - zgrzewane przedmioty, 2 - szczęki mocujące, doprowadzające prąd, 3 -

cewki magnetyczne, 4 - łuk spawalniczy

⇒ Łuk przemieszcza się pomiędzy nietopliwą elektrodą , a

dociśniętymi do siebie powierzchniami przedmiotów zgrzewanych,

stapia je i powstaje trwałe połączenie. (spawanie ?)

Rys.2. Przebieg procesu zgrzewania łukiem wirującym między nietopliwą elektrodą a

zgrzewanymi przedmiotami rurowymi; B - indukcja pola magnetycznego o stycznym

kierunku linii sił, R - kierunek wirowania łuku, I - natężenie prądu łuku, F - siła

elektrodynamiczna, 1 - zgrzewane przedmioty, 2 - szczęki mocujące doprowadzające

prąd zgrzewania łuku, 3 - cewki magnetyczne, 4 - elektroda nietopliwa chłodzona wodą,

5 - łuk spawalniczy

Ruch obrotowy łuku jest wywołany siłą elektrodynamiczną F

powstałą w wyniku wzajemnego oddziaływania stałego

zewnętrznego pola magnetycznego (cewki magnetyczne) o

indukcji B i pola magnetycznego wywołanego prądem łuku o

natężeniu I i długości l (oraz kilku innych czynników). Siłę tą można

zatem zapisać:

F = f(B, I, l)

Siła ta powoduje wirowanie łuku z prędkością 400 – 600 1/s

Rozkład sił pola magnetycznego powoduje jednak, że łuk wiruje i

nagrzewa materiał głównie w obszarze zewnętrznych powierzchni

czołowych zgrzewanych elementów. Ogranicza to zastosowanie

metody do elementów o grubości ścianki mniejszej od 3 – 5 mm.

Zgrzewanie łukiem wirującym przebiega w następujących

etapach:

> zamocowanie przedmiotów w szczękach zgrzewarki i zetknięcie

ich powierzchni czołowych,

> nałożenie 2 cewek (dla rur) lub 1 cewki magnetycznej dzielonej

(przedmioty o przekrojach niesymetrycznych)

> załączenie przepływu prądu przez przedmioty zgrzewane, prądu

wzbudzenia cewki magnetycznej oraz ewentualnie gazu

ochronnego,

> odsunięcie od siebie przedmiotów na ustaloną odległość,

powodujące zajarzenie łuku, który rozpoczyna ruch wirowy

między łączonymi powierzchniami czołowymi,

> nagrzanie łukiem wirującym łączonych powierzchni, aż do

osiągnięcia temperatury topnienia i następnie wywarcie docisku

spęczania,

> wyłączenie przepływu prądu płynącego przez przedmioty

zgrzewane i cewkę magnetyczną oraz wyłączenie przepływu gazu

ochronnego,

> ewentualna obróbka cieplna złącza dodatkowymi impulsami

prądu.

Parametry zgrzewania:

> natężenie prądu łuku w kA,

> czas zgrzewania w s,

> siła docisku spęczania w kN,

> rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego w l/min,

> szerokość szczeliny między powierzchniami czołowymi

łączonych przedmiotów w mm,

> czas zajarzenia łuku w s,

> prędkość spęczania w mm/s,

„Ręczne” sterowanie tak wieloma parametrami jest

praktycznie niemożliwe, stad zgrzewarki do zgrzewania łukiem

wirującym są wyposażone w układy sterowania

mikroprocesorowego, prowadzące ciągły pomiar i korektę

parametrów zgrzewania. Przebieg procesu nagrzewania łukiem

wirującym może odbywać się według dwóch programów

przedstawionych na rys.3 i 4.

Rys.3. Schemat przebiegu zmian parametrów zgrzewania łukiem

wirującym między zgrzewanymi przedmiotami przy stałym natężeniu

prądu; I-natężenie prądu luku, U-napięcie łuku, d - szerokość szczeliny

między zgrzewanymi przedmiotami, R - wirowanie łuku, I 0 - natężenie

prądu obróbki cieplnej, P z - siła docisku spęczania. Etapy procesu: I -

zajarzenie łuku, II - wirowanie luku, III - spęczanie, IV-obróbka cieplna

Rys.4. Przebieg zmian parametrów zgrzewania łukiem wirującym między

zgrzewanymi przedmiotami przy programowanej, stopniowanej zmianie

natężenia prądu łuku; I P - natężenie prądu łuku podgrzewającego (kilka do

kilkunastu sek.) , Iu - natężenie udarowego prądu łuku stapiającego

(dziesiętne części do 2 sek.) , V-napięcie łuku, d L - szerokość szczeliny, R-

wirowanie łuku, Io- natężenie prądu obróbki cieplnej, P Z - siła docisku

spęczania. Etapy procesu: I - zajarzenie łuku, II - wirowanie łuku

podgrzewającego, III- wirowanie łuku stapiającego, IV-spęczanie, V -

obróbka cieplna.

Przykładowe parametry zgrzewania przedstawioną na rys.4

metodą zestawiono w tab.1.

Tab.1. Zalecane parametry zgrzewania łukiem wirującym złączy

doczołowych przedmiotów ze stali niskowęglowych z zastosowaniem

programowej, stopniowanej zmiany natężenia prądu łuku (rys. 4)

Gaz ochronny oraz jego natężenie przepływu, wpływają na

pozostałe parametry zgrzewania oraz czystość złącza. Ogólnie

przyjmuje się, że:

♦ Ochrona gazowa nie jest konieczna przy zgrzewaniu stali

niskowęglowych,

♦ CO 2 – stosowany jest dla stali niskostopowych,

♦ Ar lub He – stosuje się dla stali wysokostopowych, metali

nieżelaznych i trudno topliwych

Natężenie przepływu gazu (orientacyjnie 10-25 l/min.) jest

zależne od kształtu i wymiarów złącza.

Przygotowanie powierzchni zgrzewanych

Powierzchnie czołowe powinny być płaskie i równoległe oraz

muszą być wolne od wszelkich zanieczyszczeń, takich jak tłuszcz,

smar, rdza, zgorzelina. Szerokość szczeliny między

powierzchniami czołowymi powinna być stała na całym obwodzie

złącza (odchylenie wymiarów max. 10% ). Zgrzewarki są

wyposażone w przyrządy przycinające przedmioty tuż przed

zgrzewaniem. Grat pozostały po przecinaniu musi być usunięty

(fazka), gdyż może powodować zmniejszenie stabilności jarzenia

się łuku oraz stanowić przyczynę zwarć stapiającym się gratem.

Fazki: wewnętrzna i zewnętrzna powierzchni czołowej powinny

być minimalne, gdyż zmniejszają przekrój powierzchni czołowej.

Zastosowania

Zgrzewanie łukiem wirującym między zgrzewanymi

przedmiotami jest stosowane do łączenia przedmiotów (stal, Ni,

Al, Cu, oraz ich stopy, także Zr i Ti) o przekrojach zamkniętych

(rys.5 i 6) i grubościach ścianki do 6 mm oraz średnicach max.

200-300 mm.

Rys.5. Podstawowe kształty

przekrojów złączy zgrzewanych

łukiem wirującym między

zgrzewanymi przedmiotami

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: