Blandt de mest udbredte og effektive automatiske svejseprocesser i moderne tung industri og stålrørsfremstilling er endykket lysbuesvejsning(SAV). Som en moden teknologi har SAW sådanne egenskaber som neddykket lysbue, fluxbeskyttelse, dyb penetration, stabil svejsekvalitet og mindre sprøjt. I modsætning til MIG- og TIG-svejsemetoder (åben lysbue), er hele lysbuen og den smeltede pulje af nedsænket lysbuesvejsning fuldstændigt dækket og beskyttet af flux, hvilket isolerer svejseområdet fra luften og undgår oxidationsfejl. Siden industriproduktionen startede, er dykket lysbuesvejsning blevet kernesvejsningsprocessen for spiralsvejsede rør, tykke-væggede stålkonstruktioner, trykbeholdere, kedelfremstilling, skibsbygning og fremstilling af stort udstyr. På grund af dens egnethed til tykpladesvejsning, stærk strømkapacitet og let automatisering har dykket lysbuesvejsning indtaget en uerstattelig position inden for tungindustriproduktion.
Grundlæggende definition og arbejdsprincip
Nedsænket lysbuesvejsning er en automatisk eller semi-automatisk buesvejseproces, der bruger massiv tråd som fyldmateriale ogfluxsom det beskyttende medium. Nøgletræk ved denne proces er, at lysbuen under svejseprocessen er dækket af fluxlaget, og der kan ikke ses åben ild. Hele den metallurgiske reaktion af svejsningen afsluttes i et forseglet slaggebeskyttelsesmiljø.
Dets arbejdsprincip kan opdeles i fire faser: lysbueantændelse, varmesmeltning, metallurgisk reaktion og slaggedannelsesbeskyttelse. Når svejsemaskinen starter, genererer kortslutningen mellem svejsetråden og emnet en forbigående strøm, hvorved lysbuen antændes. Samtidig smelter lysbuevarmen med høj-temperatur den omgivende flux, svejsetråd og basismateriale. Det smeltede flusmiddel danner et tyktflydende og tæt flydende slaggelag, der helt kan dække den høje-temperatursmeltede pool. Dette slaggelag kan isolere ilt, nitrogen og vanddamp i luften, hvilket forhindrer skadelige gasser i at trænge ind i svejsesømmen. Samtidig opstår der en række komplekse metallurgiske reaktioner mellem den smeltede slagge og det smeltede stål, såsom deoxidation, afsvovling og dephosphorisering, hvorved mikrostrukturen af svejsesømmen renses og svejseforbindelsens mekaniske egenskaber forbedres. Efter afkøling størkner den flydende slagge til en hård skal på svejseoverfladen, som er let at fjerne og danner en glat og ensartet svejsning.
SAW-systemets vigtigste udstyr og materialer
Et komplet dykket lysbuesvejsesystem består af professionelt svejseudstyr, svejsetråd og speciel flux.
1. Svejseudstyr
Kerneudstyret består hovedsageligt af en automatisk svejsestrømforsyning, trådføder, svejsevogn eller mobilt portalsystem, fluxforsyning og genvindingsenhed. Svejsestrømforsyningen giver stabil strøm og spænding for at sikre en kontinuerlig og stabil forbrænding af lysbuen. Den automatiske trådfremfører kan præcist styre trådfremføringshastigheden og matche den med svejsebevægelseshastigheden for at undgå bueafbrydelse og ustabil smeltet pool. Gåvognen driver svejsepistolen til at bevæge sig med en ensartet hastighed, hvilket sikrer ensartethed af svejsebredde og indtrængningsdybde. Derudover kan det automatiske fluxcirkulationssystem opnå automatisk spredning og genvinding af flux, hvilket ikke kun sikrer kontinuerlig beskyttelse under svejseprocessen, men også forbedrer materialeudnyttelsen og reducerer dermed produktionsomkostningerne.
2. Svejsetråd og flux
Dykket lysbuesvejsning er afhængig af den kombinerede effekt af svejsetråden og fluxen for at opnå metallurgisk optimering. Svejsetråden giver fyldstof og legeringselementer, mens fluxen tjener som et beskyttende, deoxiderende og urenhedsfjernende middel. Forskellige typer stål, såsom kulstofstål, lav-legeret høj-stål og rørledningsstål, kræver tilsvarende neutrale, sure eller alkaliske fluxer. Blandt dem har alkaliske flussmidler en relativt stærk evne til at fjerne urenheder, hvilket væsentligt kan forbedre svejsningens lav-temperatursejhed og revnemodstand og er velegnet til høj-standard rørlednings- og trykbeholdersvejsning; sure flusmidler har god procesydelse, stabil lysbue og smuk svejsedannelse og bruges hovedsageligt til svejsning af almindeligt konstruktionsstål.
Komplet teknologisk proces med neddykket buesvejsning
1. For-forberedelse af svejsning
For-svejsebehandling er et afgørende skridt for at sikre kvaliteten af svejsningen. For det første skal produktoverfladen og svejseområdet rengøres grundigt, idet rust, oxidskaller, oliepletter, fugt og andre urenheder fjernes for at forhindre defekter som porer, slaggeindeslutninger og revner forårsaget af urenheder. For det andet skal flusmidlet tørres ved en specifik høj temperatur for at fjerne intern vanddamp, hvorved brintindholdet i svejsesømmen reduceres og brint-induceret kold revnedannelse undgås. Derudover skal operatøren justere svejsesamlingsspalten og svejsevinklen i henhold til tykkelsen af pladen og svejsestandarder for at sikre ensartet gennemtrængningslag og god sammensmeltning.
2. Parameterindstillinger og prøvesvejsning
Før den formelle svejseproces skal personalet indstille kerneprocesparametrene, herunder svejsestrøm, spænding, buebevægelseshastighed og trådlængde osv. Strømmen bestemmer varmetilførslen og indtrængningsdybden af svejsningen; spændingen styrer bredden af svejsesømmen og udseendet af svejsestrengen; buebevægelseshastigheden påvirker svejseeffektiviteten og smeltekvaliteten. Hvis parametrene ikke matches korrekt, kan det resultere i utilstrækkelig indtrængningsdybde, gennembrænding, ufuldstændig sammensmeltning eller ujævn svejsedannelse. For at sikre stabiliteten af parametrene og den kvalificerede svejseydelse i stor-produktion skal der udføres prøvesvejsning.
3. Formel svejsning og fluxbeskyttelse
Under den formelle svejseproces spreder fluxforsyningsanordningen jævnt fluxen på svejsesømmen og danner en tilstrækkelig tykkelse af fluxlaget. Svejsetråden føres løbende ind, og lysbuen brænder stabilt under fluxlaget. Den elektriske lysbue med høj-temperatur smelter basismaterialet og svejsetråden og danner en smeltet pool. På samme tid, efter at fluxen smelter, dannes et beskyttende slaggelag, der isolerer luften og afslutter metallurgisk rensning. Svejsevognen bevæger sig fremad med konstant hastighed for at opnå kontinuerlig og lang-svejsning. Til spiralsvejsede rør og tykke-væggede stålkonstruktioner anvendes normalt dobbelt-dykket buesvejsning. Den indre svejsning udføres først, efterfulgt af den ydre svejsning, for at sikre fuldstændig gennemtrængning og en tæt svejsestruktur.
4. Efter-svejsebehandling og inspektion
Efter svejsningen er afsluttet, vent på naturlig afkøling og fjern overfladeslaggeskallen. Svejseoverfladen er glat og flad med god formningskvalitet. For produkter af høj-kvalitet, såsom rørledningsstål og trykbeholdere, kræves post-ikke--destruktiv testning, såsom ultralydstestning og røntgenstråledetektering, for at detektere interne revner, slaggeindeslutninger og ufuldstændige fusionsfejl. Samtidig skal der udføres mekaniske egenskabstest såsom træktest og slagtest for at verificere, om svejsestyrken og sejheden opfylder industrielle standarder.
Kernteknologiske fordele
I den industrielle produktionsproces har dykket lysbuesvejsning uerstattelige tekniske fordele ved tykpladesvejsning og langsvejsning. For det første kan fluxbeskyttelsessystemet fuldstændigt isolere luften, hvilket resulterer i et meget lavt gasindhold inde i svejsesømmen og en tæt indre struktur med fremragende mekaniske egenskaber. For det andet kan dykbuesvejsning modstå høje strømme og opnå stor varmetilførsel, med god gennemtrængningsevne og er særligt velegnet til tykpladesvejsning, der ikke kan gennemføres ved almindelige svejseprocesser. Desuden har denne automatiske svejsemetode høj produktionseffektivitet, stabil svejseproces, lav defektrate og meget lille afhængighed af menneskelig arbejdskraft. For det fjerde er forureningen fra svejserøg væsentligt reduceret, hvilket forbedrer-arbejdsmiljøet og sikkerheden på stedet. For det femte er svejsesømmen glat og ensartet, næsten uden sprøjt, hvilket væsentligt reducerer arbejdsbyrden ved efterfølgende slibning og finbearbejdning og forbedrer produktionseffektiviteten.
Begrænsninger
Selvom dykket lysbuesvejsning har betydelige fordele, har det også visse tekniske begrænsninger. På grund af behovet for fluxdækning under svejseprocessen, er nedsænket lysbuesvejsning kun egnet til fladsvejsning og horisontal svejsning og kan ikke opnå fuld-positionssvejsning såsom lodret svejsning og overliggende svejsning. Derfor er der positionsbegrænsninger. Derudover er nedsænket lysbuesvejsning ikke egnet til tyndpladesvejsning, fordi varmetilførslen fra lysbuesvejsning er for stor, hvilket er tilbøjeligt til at forårsage pladedeformation eller gennembrænding. Samtidig er det på grund af den store størrelse af svejseudstyret ikke egnet til komplekse og uregelmæssigt formede små arbejdsemner- såvel som mobile byggescenarier. I den faktiske produktion skal der udføres streng nøgleproceskontrol: nøje kontrol med tørretemperaturen af fluxen for at forhindre brint-inducerede revner; match præcist strømmen og spændingen for at undgå, at elektroden ikke trænger ind eller overophedes; sikre ensartet dækning af fluxen for at forhindre luftindtrængning; kontrollere svejsehastigheden med rimelighed for at stabilisere svejsedannelsen.
Vigtigste industrielle applikationer
Buesvejsning er meget udbredt i den tunge industriproduktion, hvor der kræves høje standarder for kvalitet og effektivitet.
1. I stålrørsindustrien er det en specialiseret svejseproces til spiralsvejsede rør og svejsede rør med stor-diameter i langsgående søm, og den bruges i vid udstrækning i langdistanceolie- og gasrørledninger, kommunale vandforsyningsrørledninger og rørledninger til vindkraft.
2. I den tunge stålkonstruktionsindustri bruges dykket buesvejsningsteknologi til brostålplader, byggelastbærende strukturer og fremstilling af havnemaskiner.
3. Ved fremstilling af trykbeholdere og kedler bruges denne teknologi til tyk-cylindersvejsning for at sikre høj-tryktolerance og lufttæthed.
4. Inden for skibsbygnings- og marineingeniørområdet kan nedsænket buesvejsning sikre den strukturelle stabilitet og korrosionsbestandighed af skibskroppens stålplader og offshore platformkomponenter.
Med den kontinuerlige udvikling af automatisering og intelligent fremstilling udvikler den neddykkede buesvejseteknologi sig gradvist mod intelligent parameterjustering, robotsamarbejdssvejsning og effektiv svejsning, hvilket yderligere forbedrer industriel produktionseffektivitet.
Nedsænket buesvejsning er en effektiv, høj-kvalitet og højautomatiseret svejseproces, der opnår svejsning gennem beskyttelse af flux og metallurgisk rensning. I modsætning til traditionel spaltebuesvejsning bruger neddykket lysbuesvejsning granulært flux til beskyttelse, hvilket muliggør lukket svejsning, effektivt eliminerer porøsitetsfejl og renser svejsemetallet, hvilket resulterer i bedre mekaniske egenskaber. Det har betydelige fordele såsom dyb penetration, stabil proces, æstetisk svejseudseende og lav defektrate. Den er især velegnet til tykke plader, lange svejsninger og stor-industriel produktion.
Selvom det har visse begrænsninger i svejsepositioner og tyndpladesvejsning, har det stadig en dominerende stilling inden for tung industri, rørledningsfremstilling, trykbeholderproduktion og stålkonstruktionsteknik. I fremtiden, med kontinuerlig innovation inden for svejseteknologi og automatiske kontrolsystemer, vil nedsænket buesvejsning opnå højere svejseeffektivitet, lavere defektrater og mere stabil svejseydelse, og fortsætte med at være en kernesvejseproces, der understøtter konstruktionen af moderne industriel infrastruktur.
