Med najbolj razširjenimi in učinkovitimi avtomatskimi postopki varjenja v sodobni težki industriji in proizvodnji jeklenih cevi je edenvarjenje pod praškom(ŽAGA). Kot zrela tehnologija ima SAW značilnosti, kot so potopljeni oblok, zaščita pred fluksom, globoka penetracija, stabilna kakovost varjenja in manj brizganja. Za razliko od metod varjenja MIG in TIG (z odprtim oblokom) sta celoten oblok in staljeni bazen pri varjenju pod praškom v celoti prekrita in zaščitena s talilom, s čimer se varilno območje izolira od zraka in preprečijo oksidacijske napake. Od začetka industrijske proizvodnje je varjenje pod praškom postalo glavni postopek varjenja spiralno varjenih cevi, debelo{3}}jeklenih konstrukcij, tlačnih posod, proizvodnje kotlov, ladjedelništva in proizvodnje velike opreme. Zaradi svoje primernosti za varjenje debelih plošč, močne tokovne zmogljivosti in enostavnosti avtomatizacije je varjenje pod praškom zasedlo nenadomestljiv položaj v proizvodnji težke industrije.
Osnovna definicija in princip delovanja
Varjenje pod praškom je avtomatski ali polavtomatski postopek obločnega varjenja, ki uporablja polno žico kot polnilni material intokkot zaščitni medij. Ključna značilnost tega postopka je, da je med postopkom varjenja oblok prekrit s plastjo talila in ni mogoče videti odprtega ognja. Celotna metalurška reakcija varjenja se zaključi v zaprtem okolju za zaščito pred žlindro.
Njegov princip delovanja lahko razdelimo na štiri stopnje: vžig obloka, toplotno taljenje, metalurška reakcija in zaščita pred nastajanjem žlindre. Ko se varilni stroj zažene, kratek stik med varilno žico in obdelovancem povzroči prehodni tok, s čimer se vžge oblok. Hkrati visoko{2}}temperaturna toplota obloka tali okoliški prašek, varilno žico in osnovni material. Staljeni talil tvori viskozno in gosto plast tekoče žlindre, ki lahko popolnoma prekrije visoko-temperaturni staljeni bazen. Ta plast žlindre lahko izolira kisik, dušik in vodno paro v zraku ter preprečuje, da bi škodljivi plini vstopili v zvarni šiv. Hkrati se med staljeno žlindro in staljenim jeklom zgodi vrsta zapletenih metalurških reakcij, kot so deoksidacija, razžveplanje in defosforizacija, s čimer se očisti mikrostruktura zvara in izboljšajo mehanske lastnosti zvarnega spoja. Po ohlajanju se tekoča žlindra na površini zvara strdi v trdo lupino, ki jo je enostavno odstraniti in tvori gladek in enoten zvar.
Glavna oprema in materiali sistema SAW
Celoten sistem za varjenje pod praškom je sestavljen iz profesionalne varilne opreme, varilne žice in posebnega talila.
1. Oprema za varjenje
Osnovno opremo v glavnem sestavljajo avtomatski varilni napajalnik, podajalnik žice, varilni voziček ali mobilni portalni sistem, dovod fluksa in naprava za zbiranje. Varilni napajalnik zagotavlja stabilen tok in napetost za zagotovitev neprekinjenega in stabilnega gorenja obloka. Samodejni podajalnik žice lahko natančno nadzira hitrost podajanja žice in jo uskladi s hitrostjo varjenja, da prepreči prekinitev obloka in nestabilno staljeno bazo. Hodeči voziček poganja varilno pištolo, da se premika z enakomerno hitrostjo, kar zagotavlja skladnost širine zvara in globine preboja. Poleg tega lahko sistem samodejnega kroženja fluksa doseže samodejno širjenje in obnavljanje fluksa, s čimer ne zagotavlja samo neprekinjene zaščite med postopkom varjenja, temveč tudi izboljša izkoristek materiala in s tem zmanjša proizvodne stroške.
2. Varilna žica in prašek
Varjenje pod praškom temelji na kombiniranem učinku varilne žice in fluksa za doseganje metalurške optimizacije. Varilna žica zagotavlja dodano kovino in zlitine, talilo pa služi kot zaščitno, dezoksidacijsko sredstvo in sredstvo za odstranjevanje nečistoč. Različne vrste jekla, kot je ogljikovo jeklo, nizko-legirano visoko{3}}trdno jeklo in jeklo za cevovode, zahtevajo ustrezne nevtralne, kisle ali alkalne talila. Med njimi imajo alkalni talili razmeroma močno sposobnost odstranjevanja nečistoč, kar lahko znatno izboljša nizko-temperaturno žilavost in odpornost zvara na razpoke ter je primerno za visoko-standardno varjenje cevovodov in tlačnih posod; kisli fluksi imajo dobro zmogljivost postopka, stabilen oblok in lepo tvorbo zvarov ter se uporabljajo predvsem za varjenje običajnega konstrukcijskega jekla.
Celoten tehnološki postopek varjenja pod praškom
1. Pred-priprava za varjenje
Pred{0}}obdelava zvara je ključni korak pri zagotavljanju kakovosti zvara. Najprej je treba površino izdelka in območje zvara temeljito očistiti, odstraniti rjo, oksidne luske, oljne madeže, vlago in druge nečistoče, da se preprečijo napake, kot so pore, vključki žlindre in razpoke, ki jih povzročajo nečistoče. Drugič, talilo je treba sušiti pri določeni visoki temperaturi, da odstranimo notranjo vodno paro, s čimer zmanjšamo vsebnost vodika v zvarnem šivu in preprečimo hladne -razpoke, ki jih povzroči vodik. Poleg tega mora operater prilagoditi režo varilnega sklopa in kot zvara glede na debelino pločevine in varilne standarde, da zagotovi enakomerno prebojno plast in dobro taljenje.
2. Nastavitve parametrov in poskusno varjenje
Pred uradnim postopkom varjenja mora osebje nastaviti osnovne parametre procesa, vključno z varilnim tokom, napetostjo, hitrostjo gibanja obloka in dolžino žice itd. Tok določa vnos toplote in globino preboja zvara; napetost nadzira širino zvara in videz zvara; hitrost gibanja obloka vpliva na učinkovitost varjenja in kakovost taljenja. Če se parametri ne ujemajo pravilno, lahko pride do nezadostne globine preboja, prežganja, nepopolnega zlitja ali neenakomerne tvorbe zvara. Za zagotovitev stabilnosti parametrov in kvalificiranega varjenja v veliki -produkciji je treba izvesti poskusno varjenje.
3. Formalno varjenje in zaščita pred talilom
Med formalnim postopkom varjenja naprava za dovod talila enakomerno porazdeli tok po zvarnem šivu, tako da tvori zadostno debelino plasti talila. Varilna žica se nenehno dovaja, električni oblok pa stabilno gori pod plastjo talila. Visoko{2}}temperaturni električni oblok stopi osnovni material in varilno žico, pri čemer nastane bazen staline. Istočasno se po taljenju fluksa oblikuje zaščitna plast žlindre, ki izolira zrak in zaključi metalurško čiščenje. Varilni voziček se premika naprej s konstantno hitrostjo, da doseže neprekinjeno varjenje na-razdalje. Za spiralno varjene cevi in debelo{7}}jeklene konstrukcije se običajno uporablja dvo-stransko obločno varjenje pod praškom. Najprej se naredi notranji zvar, nato pa zunanji zvar, da se zagotovi popolna penetracija in gosta struktura zvara.
4. Obdelava in pregled po-varjenju
Po končanem varjenju počakamo na naravno ohladitev in odstranimo površinsko žlindro. Površina zvara je gladka in ravna, z dobro kakovostjo oblikovanja. Za visokokakovostne-izdelke, kot so jeklo za cevovode in tlačne posode, so potrebni ne-po-porušitveni preskusi po varjenju, kot sta ultrazvočno testiranje in rentgensko-odkrivanje napak, da se odkrijejo notranje razpoke, vključki žlindre in napake pri nepopolnem taljenju. Hkrati je treba opraviti preskuse mehanskih lastnosti, kot so natezni preskusi in udarni preskusi, da se preveri, ali trdnost in žilavost zvara ustrezata industrijskim standardom.
Glavne tehnološke prednosti
V procesu industrijske proizvodnje ima varjenje pod praškom nenadomestljive tehnične prednosti pri varjenju debelih plošč in varjenju z dolgimi zvari. Prvič, sistem zaščite pred fluksom lahko popolnoma izolira zrak, kar ima za posledico zelo nizko vsebnost plina v zvarnem šivu in gosto notranjo strukturo z odličnimi mehanskimi lastnostmi. Drugič, varjenje pod praškom lahko prenese visoke tokove in doseže velik vnos toplote, ima dobro sposobnost preboja in je še posebej primerno za varjenje debelih plošč, ki ga ni mogoče dokončati z običajnimi varilnimi postopki. Poleg tega ima ta avtomatska varilna metoda visoko proizvodno učinkovitost, stabilen postopek varjenja, nizko stopnjo napak in zelo malo odvisnost od človeškega dela. Četrtič, onesnaženje zaradi varilnega dima je znatno zmanjšano, kar izboljša-delovno okolje in varnost na mestu. Petič, zvar je gladek in enoten, skoraj brez brizganja, kar bistveno zmanjša delovno obremenitev poznejšega brušenja in fine obdelave ter izboljša učinkovitost proizvodnje.
Omejitve
Čeprav ima varjenje pod praškom precejšnje prednosti, ima tudi določene tehnične omejitve. Zaradi potrebe po prekrivanju talila med postopkom varjenja je varjenje pod praškom primerno samo za ravno varjenje in vodoravno varjenje ter ne more doseči varjenja v polnem-položaju, kot je navpično varjenje in varjenje nad glavo. Zato obstajajo položajne omejitve. Poleg tega varjenje pod praškom ni primerno za varjenje tanke plošče, ker je dovod toplote pri varjenju pod praškom prevelik, kar lahko povzroči deformacijo plošče ali prežganje-. Hkrati pa zaradi velike velikosti varilne opreme ni primeren za zapletene in nepravilno oblikovane majhne obdelov-kose ter scenarije mobilne gradnje. V dejanski proizvodnji je treba izvajati strog nadzor nad ključnim procesom: strogo nadzorovati temperaturo sušenja talila, da preprečite razpoke, ki jih povzroči-vodik; natančno uskladite tok in napetost, da preprečite, da elektroda ne prodre ali se pregreje; zagotovite enakomerno pokritost fluksa, da preprečite vdor zraka; razumno nadzorujte hitrost varjenja, da stabilizirate nastanek zvara.
Glavne industrijske aplikacije
Obločno varjenje se pogosto uporablja na proizvodnih področjih težke industrije, kjer se zahtevajo visoki standardi kakovosti in učinkovitosti.
1. V industriji jeklenih cevi je to specializiran postopek varjenja spiralno varjenih cevi in varjenih cevi z vzdolžnim-šivom velikega-premera in se pogosto uporablja v-naftovodih in plinovodih na dolge razdalje, cevovodih za komunalno oskrbo z vodo in cevovodih za vetrno elektrarno.
2. V industriji težkih jeklenih konstrukcij se tehnologija varjenja pod praškom uporablja za jeklene plošče mostov, nosilne-strukture zgradb in proizvodnjo pristaniških strojev.
3. Pri proizvodnji tlačnih posod in kotlov se ta tehnologija uporablja za varjenje valja-z debelimi stenami, da se zagotovi visoka{2}}toleranca na tlak in neprepustnost za zrak.
4. Na področju ladjedelništva in pomorskega inženiringa lahko obločno varjenje pod praškom zagotovi strukturno stabilnost in odpornost proti koroziji jeklenih plošč ladijskih ohišij in komponent platforme na morju.
Z nenehnim razvojem avtomatizacije in inteligentne proizvodnje se tehnologija varjenja pod praškom postopoma razvija v smeri inteligentnega prilagajanja parametrov, robotskega sodelujočega varjenja in učinkovitega varjenja, kar dodatno povečuje učinkovitost industrijske proizvodnje.
Varjenje pod praškom je učinkovit, visoko{0}}kakovosten in zelo avtomatiziran postopek varjenja, ki zagotavlja varjenje z zaščito talila in metalurškim čiščenjem. Za razliko od tradicionalnega obločnega varjenja z režami, varjenje pod praškom za zaščito uporablja zrnati prašek, ki omogoča zaprto varjenje, učinkovito odpravlja napake poroznosti in čisti zvar, kar ima za posledico boljše mehanske lastnosti. Ima pomembne prednosti, kot so globoka penetracija, stabilen proces, estetski videz zvara in nizka stopnja napak. Posebej primeren je za debele plošče, dolge zvare in-industrijsko proizvodnjo velikega obsega.
Čeprav ima določene omejitve pri varjenju in varjenju tankih plošč, ima še vedno prevladujoč položaj v težki industriji, proizvodnji cevovodov, proizvodnji tlačnih posod in inženiringu jeklenih konstrukcij. V prihodnosti bo z nenehnimi inovacijami v varilni tehnologiji in avtomatskih krmilnih sistemih varjenje pod praškom doseglo višjo učinkovitost varjenja, nižje stopnje napak in stabilnejšo učinkovitost varjenja, kar bo še naprej osrednji varilni proces, ki podpira gradnjo sodobne industrijske infrastrukture.
