Электрошлакпен дәнекерлеу (ESW) – 25-300мм қалың металдарды тік немесе жақын тік күйде бір өткелмен біріктірудің өнімді әдісі. Дәнекерлеу, шлак, электрод.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бір жолмен дәнекерлеу
Single Pass welding
Электролагты дәнекерлеу (ESW) – қалың (25 мм-ден 300 мм-ге дейін) материалдарды тік немесе тікке жақын қалпында жоғары өнімді, бір жолмен дәнекерлеуге арналған процесс. (ESW) электрогазбен дәнекерлеуге ұқсас, бірақ басты айырмашылығы – доға басқа жерде тұтанады. Алдымен, қажетті дәнекерлеу орнына сым беріліп, электр доғасы соққыланады, содан кейін ағын қосылады. Ағын электрод ұшына жеткенше үнемі қосылады, осымен доға сөндіріледі. Сосын сым тұтынуға арналған жетекші түтік арқылы (қажет болса тербеліске қойылады) металл бөлшектерінің бетіне үздіксіз беріледі, ал толтырғыш металл қорытылған шлақтың электрлік кедергісі арқылы балқып, біріктіруді қамтамасыз етеді. Сым мен түтік жұмыс дайындамасы бойымен жоғары жылжып, ал дәнекерлеуге дейін орнатылған мыс ұстағыш (қажет болса сумен салқындатылатын) дәнекерленетін пластиналар арасында дәнекерлеуді ұстап тұрады. Электролагты дәнекерлеу көбінесе төмен көміртекті болаттан жасалған қалың пластиналарды және/немесе профильдерді біріктіру үшін қолданылады. Белгілі бір сақтық шараларын сақтап, конструкциялық болаттан және үлкен көлденең қималы алюминий шиналарды дәнекерлеуге де болады. Бұл процесте әдетте 600 А және 40-50 В аралығындағы тұрақты ток (DC) кернеуі қолданылады, ал қалың материалдар үшін күшті ток қажет. Доға сөндірілгендіктен, бұл доғалық дәнекерлеу процесі емес.
Electroslag welding (ESW) is a highly productive, single pass welding process for thick (greater than 25 mm up to about 300 mm) materials in a vertical or close to vertical position. (ESW) is similar to electrogas welding, but the main difference is the arc starts in a different location. An electric arc is initially struck by wire that is fed into the desired weld location and then flux is added. Additional flux is added until the molten slag, reaching the tip of the electrode, extinguishes the arc. The wire is then continuously fed through a consumable guide tube (can oscillate if desired) into the surfaces of the metal workpieces and the filler metal are then melted using the electrical resistance of the molten slag to cause coalescence. The wire and tube then move up along the workpiece while a copper retaining shoe that was put into place before starting (can be water cooled if desired) is used to keep the weld between the plates that are being welded. Electroslag welding is used mainly to join low carbon steel plates and/or sections that are very thick. It can also be used on structural steel if certain precautions are observed, and for large cross section aluminium busbars. This process uses a direct current (DC) voltage usually ranging from about 600 A and 40 50 V, higher currents are needed for thicker materials. Because the arc is extinguished, this is not an arc process.
Тарих
Процесс 1940 жылы ақпанда АҚШ-та Роберт К. Хопкинс патенттеген (патент 2191481) және 1940 жылдары Киевтегі Патон институтында дамытылып, жетілдірілді. Патон әдісі 1950 жылы Брюссельдегі сауда жәрмеңкесінде Батысқа таныстырылды. АҚШ-та алғаш рет 1959 жылы General Motors Electromotive Division, Чикаго, тракциялық моторлардың рамаларын жасау үшін қолданылды. 1968 жылы Огайо штатының Трой қаласындағы Hobart Brothers компаниясы кеме жасау, көпір құрылысы және ірі металл конструкцияларын жасау салаларында қолданылатын машиналар тізімін шығарды. 1960 жылдардың соңы мен 1980 жылдардың соңы аралығында Калифорнияда ғана миллионнан астам нығайтқыш элементтер электр шлакпен дәнекерлеу процесімен дәнекерленген деп есептеледі. Калифорниядағы ең биік екі ғимарат – Сан-Францискодағы Bank of America ғимараты және Лос-Анджелестегі Security Pacific егіз мұнаралы ғимараты электрошлак дәнекерлеу процесімен дәнекерленген. Нортридж және Лома-Приета жер сілкінісі барлық дәнекерлеу процестерін салыстыруға мүмкіндік берді. Нортридж жер сілкінісінен кейін газсыз флюс-орталық сыммен дәнекерленген жарықтарды жөндеуге бір миллиард доллар жұмсалды, ал электрошлак дәнекерлеу процесімен дәнекерленген жалғастыру пластиналарында жасалған жүздеген мыңдаған дәнекерлеулерде ешқандай ақаулар немесе жарықтар байқалмады. Дегенмен, Федералдық автомобиль жолдары басқармасы (FHWA) жаңа процесті бақылап, электрошлак дәнекерлеудің пайдаланылатын жоғары температураның салдарынан ірі кристалды және хрупты дәнекерлеу тізімін беретінін анықтады және 1977 жылы көптеген қолданулар үшін оны қолдануға тыйым салды. FHWA университеттер мен өнеркәсіптен зерттеулер тапсырып, оның орнына Тарық тігіспен жақсартылған электрошлак дәнекерлеу (Narrow Gap Improved Electro Slag Welding - NGI ESW) әзірленді. FHWA мораторийі 2000 жылы алынды.
The process was patented by Robert K Hopkins in the United States in February 1940 (patent 2191481) and developed and refined at the Paton Institute, Kiev, USSR during the 1940s. The Paton method was released to the west at the Bruxelles Trade Fair of 1950. The first widespread use in the U. S. was in 1959, by General Motors Electromotive Division, Chicago, for the fabrication of traction motor frames. In 1968 Hobart Brothers of Troy, Ohio, released a range of machines for use in the shipbuilding, bridge construction and large structural fabrication industries. Between the late 1960s and late 1980s, it is estimated that in California alone over a million stiffeners were welded with the electroslag welding process. Two of the tallest buildings in California were welded, using the electroslag welding process The Bank of America building in San Francisco, and the twin tower Security Pacific buildings in Los Angeles. The Northridge earthquake and the Loma Prieta earthquakes provided a "real world" test to compare all of the welding processes. After the Northridge earthquake, one billion dollars were needed to repair weld cracks propagated in welds made with the gasless flux cored wire process, while no failures or crack propagations were initiated in any of the hundreds of thousands of welds made on continuity plates welded with the Electroslag welding process. However the Federal Highway Administration (FHWA) monitored the new process and found that electroslag welding, because of the very large amounts of confined heat used, produced a coarse grained and brittle weld and in 1977 banned the use of the process for many applications. The FHWA commissioned research from universities and industry and Narrow Gap Improved Electro Slag Welding (NGI ESW) was developed as a replacement. The FHWA moratorium was rescinded in 2000.
Артықшылықтары
Бұл процестің артықшылықтарына жоғары металл шоғырлану жылдамдығы кіреді – бір электродқа сағатына 15-20 кг (35-45 фунт/сағ) металл жатқызуға болады, сондай-ақ қалың материалдарды дәнекерлеу мүмкіндігі бар. Көптеген дәнекерлеу процестерінде қалың дайындамаларды дәнекерлеу үшін бірнеше өтеу қажет, бірақ электрошлак дәнекерлеуде көбінесе бір өтеу жеткілікті. Процесс өте тиімді, себебі дайындаманы дайындау және материалдарды тасымалдау ең төменгі деңгейге дейін төмендетіледі, ал қосымша металлдың пайдалануы жоғары. Процесс қауіпсіз және таза, доғаның жарқырауы жоқ, дәнекерлеу кезінде шашырау немесе деформация аз. Электрошлак дәнекерлеуді механикаландыру оңай, соның салдарынан білікті қолмен дәнекерлеушілерге деген қажеттілік азаяды. Әдетте, 25-75 мм (1-3 дюйм) қалыңдығы бар материалдарды дәнекерлеу үшін бір электрод қолданылады, ал қалың дайындамалар көбірек электродты қажет етеді. Сәтті дәнекерленген ең үлкен дайындаманың қалыңдығы 0,91 м (36 дюйм) болды, оны аяқтау үшін бір мезгілде алты электрод қолданылды.
Benefits of the process include its high metal deposition rates—it can lay metal at a rate between 15 and 20 kg per hour (35 and 45 lb/h) per electrode—and its ability to weld thick materials. Many welding processes require more than one pass for welding thick workpieces, but often a single pass is sufficient for electroslag welding. The process is also very efficient, since joint preparation and materials handling are minimized while filler metal utilization is high. The process is also safe and clean, with no arc flash and low weld splatter or distortion. Electroslag welding easily lends itself to mechanization, thus reducing the requirement for skilled manual welders. One electrode is commonly used to make welds on materials with a thickness of 25 to 75 mm (1 to 3 in), and thicker pieces generally require more electrodes. The maximum workpiece thickness that has ever been successfully welded was a 0.91 m (36 in) piece that required the simultaneous use of six electrodes to complete.