| Odborné články a informace |
 |
Technologie výroby trubičkových drátů firmy OERLIKON a
jejich použití
|
|
|
Pod stále rostoucím tlakem snižování výrobních nákladů je nutné optimalizovat celý průběh výroby. Jednou z možností je použití využití moderních metod svařování bez snížení kvality svarových spojů. Bereme-li v úvahu ekonomiku a kvalitu, je svařování metodou MAG plněnými dráty alternativou ručního svařování plnými dráty. Tato metoda přináší významné ekonomické úspory. Rozdíly v poměrech svařování mezi plným drátem a plněným drátem jsou vysvětleny ve značně rozdílné stavbě. Jestliže je plným drátem veden proud celým jeho průřezem, tak probíhá přenos proudu u plněného drátu ve velké části přes značně menší prstencový průřez vnějšího pláště. Prášek uvnitř drátu představuje pro tok proudu značný odpor. Tento fyzikální efekt vede ke značně vyšší specifické proudové hustotě plněného drátu. Vysoká hustota proudu má významný vliv na vytvořený oblouk při svařování s plněným drátem. Při hodnotách proudu pod 200A, vztaženo na průměr drátu 1,2mm, tvoří se s plněným drátem bezrozstřikový sprchový oblouk s jeho typickým přechodem materiálu ve formě jemných kapek.
Jelikož kapky jsou odděleny na vnějším plášti plněného drátu, vzniká oproti plnému drátu značně širší oblouk, který vytváří široký profil závaru. Rozdíl mezi výkonem odtavení je o to větší, čím tenčí je vnější ocelový plášť plněného drátu. Tento poznatek vede v současné době k vývoji vysocevýkonných plněných drátů s optimalizovaným tenkým ocelovým pláštěm. S těmito dráty bude dosaženo až 40% zvýšení výkonu odtavení oproti plným drátům. Základní přednosti plněného drátu proti plným drátům jsou následující:
Plněné dráty pro svařování v ochranných plynech Tyto dráty jsou rozděleny do tří základních skupin:
Tyto tři hlavní skupiny se rozlišují podle jejich vlastností při svařování, vzhledu svaru, polohování, mechanicko-technologických vlastností, vhodných ochranných plynů, oblastí použití a hranicí použití. Proč použít trubičkové dráty
Současný trh disponuje mnoha typy plněných trubičkových drátů, které jsou při bližším zkoumání značně odlišné. Následující obrázek ukazuje průřezy nejpoužívanějších typů plněných drátů.
Podle DVS 0941 jsou plněné dráty rozděleny do dvou hlavních skupin:
Bezešvé plněné dráty
Výrobní postup používaný firmou OERLIKON je představen na níže uvedeném schématu. Z výchozího materiálu, „nekonečného“ pásu o tloušťce 2 mm a šířce 50 mm., se vysokofrekvenčním svařením vyrobí trubička. Po rekrystalizačním žíhání se trubička plní na střásacím vibračním zařízení aglomerovaným plnivem – práškem. Při setřásání prášku dochází současně i k jeho zhutnění. Potom následuje protahování polotovaru na žíhací průměr. V průběhu tepelného zpracování je zpevněný plášť žíhán na měkko. Obsah vodíku je při tomto procesu snížen pod 5ml/100g. Pro dosažení konečného průměru je trubička ve více krocích tažena, vícenásobně čištěna za vlhka a na závěr poměděna a leštěna. Plněné dráty vyrobené touto metodou jsou absolutně chráněné proti navlhavosti, neomezeně skladovatelné a použitelné bez přesušování.Jelikož je obal hebký, dráty se nekroutí a umožňují i plynulé podávání dvoukladkovým podavačem. Náplň drátu – prášek je směsí více komponent a obsahuje mimo jiné stabilizátory elektrického oblouku pro dosažení jeho vysoké stability, legující prvky, stejně jako i mikrolegury pro zlepšení kvality svarového kovu efektem tvorby zárodků. Poslední jmenovaný umožňuje jemnozrnnou strukturu svarového spoje. Současné trubičkové dráty se dodávají se struskou nebo bez strusky. Struskotvorné plněné dráty Struskotvorné plněné dráty obsahují rutilové nebo basické prvky. Z důvodu možnosti vzniku struskových vměstků doporučuje se s nimi pracovat jako s obalenými elektrodami – hořákem lehce táhnout (obr.3).
Struskotvorné látky, zejména basické prvky, pozitivně ovlivňují mechanické hodnoty svarového kovu a snižují na minimum studených svarů a pórů. Tím představují struskotvorné plněné dráty, pokud jde o praktické použití ve svařování, alternativu obalených elektrod. Značná přednost rutilových plněných drátů spočívá v tom, že na základě své modelovací schopnosti při svařování v polohách , především v poloze svislé vzhůru, umožňují velmi dobré hospodárné použití. Bezstruskové, kovovým práškem, plněné dráty Nejmladším úspěchem vývoje v oblasti plněných drátů jsou bezpochyby dráty plněné kovovým práškem, které jsou označovány za protiklad plných drátů. Přes chybějící strusku se tyto typy vyznačují přednostmi charakteristickými pro plněné dráty v oblasti kvality svarových spojů. Výjimku tvoří náchylnost na tvorbu pórů při příliš velké vzdálenosti kontaktní hubice od svařovaných ploch. Původní vývoj těchto plněných drátů byl vzhledem k jejich snadnému znovuzapálení oblouku a téměř bezrozstřikovému procesu svařování určen a směřován pro svařování na robotizovaných pracovištích. Další výhodou těchto drátů je při vícevrstvém svařování, kdy odpadá čištění jednotlivých vrstev svarových spojů od strusky. Základní výzkumy ukázaly, že kovem plněné dráty při použití ochranného plynu M21, jsou ve třech oblastech přenosu kovu: - zkratový přenos To je také uvedeno na obr.4 – závislost průměru drátu a velikost proudu.
Značně nízký rozstřik v oblasti zkratového proudu umožňuje univerzální použití drátu při ručním svařování. Totéž platí pro dobré přemostění spáry (svařování kořene) a pro svařování v polohách. Poloha hořáku je podobná jako při svařování s plným drátem, tzn. jen lehce vpřed nebo neutrální. Basický plněný drát pro svařování v polohách Dalším z plněných drátů je basický plněný drát pro svařování v polohách. Současné dráty obsahují méně strusky a jsou vyráběny s vyšším plnícím faktorem. Plnící faktor je určen váhovým podílem pláště a plniva. Požadavek na vývoj této generace drátu vzešel z loďařského průmyslu. Zde byly převážně používány rutilové typy s rychle tuhnoucí struskou pro svařování z jedné strany na keramické podložce ve svislé poloze. Loděnice musí ve stále větší míře zpracovávat právě tlusté plechy, jak pro stavbu lodí, tak i pro off-shore konstrukce. Rutilový typ však pro tuto oblast nemá dostačující bezpečnostní vlastnosti – zhoršená odolnost proti vzniku trhlin za extrémních podmínek. Svářečsko-technické vlastnosti výše uvedených basických plněných drátů pro svařování v polohách jsou následující:
Nevýhodou těchto drátů je svařování na minus polu. Všeobecně je ještě dnes pro plněné dráty svařované v ochranných atmosférách jako standardní zdroj nejvýhodnější usměrňovač s konstantní napěťovou charakteristikou. Použití impulsní techniky nabízí přednosti s ohledem na bezrozstřikovost. S ohledem na optimalizaci svařovacích vlastností je nutné dbát na to, aby se impulsní frekvence nacházela v rozsahu 50 až 100 Hz. Příklady použití plněných drátů při svařování v ochranných plynech Zvolené příklady by měly sloužit jako krátký přehled použití plněných drátů při svařování v ochranných plynech. V zásadě je představeno, že použitím techniky plněného drátu je možné nahrazení všech elektrod. Zahrnuje masivní konstrukční oceli, žáruvzdorné oceli a ocelolitiny až vysocepevnostní oceli, zušlechtěné jemnozrnné oceli s Rp0,2 ≤ 890 N/mm2. I pro vysocelegované oceli, stejně jako pro svarové spoje nelegovaných a legovaných ocelí jsou k dispozici plněné dráty. Svařovaná konstrukce ozobeného kola V konstrukci těžkých strojů jsou vyráběna ozubená kola jako svařované konstrukce. Skládají se z náboje, tělesa kola a pláště ozubeného kola. Podle průměrů kola se jedná u jednotlivých dílů o tlustostěnné odlitky. Proto je nutné svařovat s legurami zajišťujícími odolnost proti vzniku trhlin. Nejvhodnějším přídavným materiálem pro tyto konstrukce jsou bezešvé basické plněné dráty, vzhledem k průřezu svaru a typu oceli 42 CrMo4 s nízkým obsahem vodíku. Svařování se provádí zásadně s předehřevem na 300oC.
V příkladu (obr.5) bylo použito plně-mechanizovaného svařování s drátem o průměru 2,4mm. Svařování pláště ozubeného kola, pro které bylo použito zušlechtěného plněného drátu.
Navařování poloskořepinové trubky Při navařování trubkové výztuže na nádrže nebo vnější dna nádrží je požadována stoprocentní těsnost. V obr 7. je znázorněn příklad nejčastěji používané přípravy svaru. Takto připravený svar zaručuje, že na vnitřní straně nedojde ke vzniku štěrbinové koroze a kořen svaru je provařen. V představeném příkladě bylo použito rutinového typu o průměru 2,0 mm.
Výložník autojeřábu velké nosnosti
Při konstrukci autojeřábů je neustálou snahou výrobců zvýšení nosnosti a snížení vlastní hmotnosti zařízení. Tato podmínka vysvětluje použití vysocepevnostních, zušlechtěných jemnozrnných ocelí. Jak je vidět na obr.8 bylo pro výložník jeřábu použito oceli XABO 90 s mezí kluzu Rp0,2 = 880 N/mm2. Svařování tohoto druhu oceli vyžaduje rovněž vysocepevný svarový kov, což je umožněno použitím plněného drátu legovaného MnCrNiMo. Současné plněné dráty mají samozřejmě basickou strusku a zaručují dostatečnou bezpečnost proti vzniku vodíkem iniciovaných trhlin, což je dáno extrémně nízkým obsahem vodíku v náplni drátu. Teplota předehřevu a mezivrstev leží v oblasti 120oC až 150OC. Obr.9 ukazuje mechanické vlastnosti svarového kovu stejného plněného drátu. z uvedených údajů je zřejmé, že hodnoty dosažené ve svarovém kovu bez dalšího splňují minimální požadavky základního materiálu.
Výroba bandáží pro drtiče odpadů a silniční stroje
Svářečsko-technická příprava ocelových bandáží, které se používají u drtičů odpadu jako pláště hnacích kol a stejně tak jako rozmetací válce u silničních strojů, se sestává ze dvou hlavních kroků. Po naválcování vnějšího válcovitého pláště a podélným svarem následuje přivaření kotoučového dna do bubnu dvojitě napojeným koutovým svarem, v provedení na tři vrstvy (technika housenek 1-2-3). Bubny se ustaví do šikmé polohy, aby se umožnilo automatizované svařování metodou MAG ve vodorovné poloze a tím se dosáhlo maximálního výkonu. Z bezpečnostně-technických důvodů ( tlustostěnné, tuhé konstrukce s vysokým kmitavým zatížením) je pro přivaření den bubnů vhodné použít pro svařování basické plněné dráty. V druhém kroku jsou navařeny otěruvzdorné patní prvky z GS-30MnCr4. Pro toto svařování bylo použito šestiosého robotu se svařovacím řídícím systémem. Jako přídavného materiálu bylo pro jeho výborné vlastnosti – snadné znovuzapálení oblouku a téměř bezrozstřikového procesu svařování. Použitý drát sloužil jako svarový řídící systém, přičemž senzorem byl elektrický oblouk. Základním předpokladem umožňujícím použití tohoto systému je vedle vnímatelnosti styčné spáry, absolutně bezpečný proces svařování s klidným obloukem při kývavém pohybu svařovací hlavy. Makrovýbrus na obr. 10 dokazuje, že svary jsou bezchybné s dostatečnou hloubkou závaru. V tepelně ovlivněné oblasti byly zjištěny zřetelné hrubozrnné zóny podél hranice natavení. Je zvláště zřetelná u těžce svařitelné ocelolitiny GS-30 MnCr 4, kde její šířka ve smíšeném spoji (pravá strana koutového svaru), podmíněná zvýšeným tepelným zatížením, vypadá větší. Tyto svarové spoje se provádí bez předehřevu. Vidlice vysokozdvižného vozíku jako svařovaná konstrukce Výroba vidlic vysokozdvižných vozíků se zpravidla provádí ohýbáním materiálu do tvaru L, při austenitizačních teplotách. Tvarování za tepla má za následek výrazné snížení pevnostních vlastností vidlic, což v důsledku vede k tomu, že vysocevýkonné vysokozdvižné vozíky nemohou plně vyhovět požadavkům na zatížení. Proto se tyto části svařují z vysocepevných konstrukčních ocelí, jako je např. StE 690, MAG roboty za použití plněných drátů s kovovým práškem.
Obr.11 ukazuje přípravu svarového spoje, popř. konstrukční úpravu. Svařování DHV-mezery probíhá ve vodorovné poloze, ve dvou krocích. Při svařování kořene se vzdáleností cca. 4 mm se používají keramické podložky kruhového průřezu jako ochrana svarové lázně. Teplota předehřevu je okolo 150oC. Aby se nepřekročila pracovní teplota přes 260oC, svařuje se více dílů střídavě s následujícími parametry:
Podle údajů výrobce musí mít svarový spoj při – 20oC minimální rázovou práci 27J. V provedených zkouškách byly zjištěny následující hodnoty rázové práce:
Tímto získala technologie kvalifikaci pro popsané výrobní postupy.
|
|
|