Lichtbogenschweißen: Bedeutung, Vorgehensweise und Ausrüstungen

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, lernen Sie Folgendes: - 1. Bedeutung des Lichtbogenschweißens 2. Verfahren des Lichtbogenschweißens 3. Elektrischer Strom zum Schweißen 4. Bedeutung der Polarität 5. Ausrüstungen 6. Kantenvorbereitung einer Verbindung 7. Elektroden.

Bedeutung des Lichtbogenschweißens:

Das Lichtbogenschweißen ist ein Schmelzschweißverfahren, bei dem die zum Schmelzen des Metalls erforderliche Wärme aus einem elektrischen Lichtbogen zwischen dem Grundmetall und einer Elektrode gewonnen wird.

Der elektrische Lichtbogen entsteht, wenn zwei Leiter zusammengefügt werden und dann durch einen kleinen Spalt von 2 bis 4 mm getrennt sind, so dass der Strom durch die Luft weiter fließt. Die vom Lichtbogen erzeugte Temperatur beträgt etwa 4000 ° C bis 6000 ° C.

Eine Metallelektrode wird verwendet, die das Füllmetall liefert. Die Elektrode kann flussmittelbeschichtet oder blank sein. Bei einer blanken Elektrode wird zusätzliches Flussmittel geliefert. Zum Lichtbogenschweißen werden sowohl Gleichstrom (DC) als auch Wechselstrom (AC) verwendet.

Der Wechselstrom für den Lichtbogen wird von einem Abwärtstransformator erhalten. Der Transformator erhält Strom von der Hauptversorgung bei 220 bis 440 Volt und wird auf die erforderliche Spannung, dh 80 bis 100 Volt, heruntergefahren. Der Gleichstrom für den Lichtbogen wird normalerweise von einem Generator erhalten, der entweder von einem Elektromotor oder einem Patrouillen- oder Dieselmotor angetrieben wird.

Eine Leerlaufspannung (zum Auftreffen eines Lichtbogens) beim Gleichstromschweißen beträgt 60 bis 80 Volt, während eine Ruhespannung (zum Aufrechterhalten des Lichtbogens) 15 bis 25 Volt beträgt.

Verfahren zum Lichtbogenschweißen:

Zuerst werden die zu schweißenden Metallteile gründlich gereinigt, um Staub, Schmutz, Fett, Öl usw. zu entfernen. Dann sollte das Werkstück fest in geeigneten Halterungen gehalten werden. Legen Sie eine geeignete Elektrode in einem Winkel von 60 bis 80 ° zum Werkstück in den Elektrodenhalter.

Wählen Sie die richtige Stromstärke und Polarität. Die Stelle wird durch den Lichtbogen an den Stellen markiert, an denen geschweißt werden soll. Das Schweißen wird durchgeführt, indem die Elektrode mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird und dann die Elektrode in einem geeigneten Abstand voneinander getrennt wird, um einen Lichtbogen zu erzeugen.

Wenn der Lichtbogen erhalten wird, schmilzt die so erzeugte intensive Hitze das Werkstück unterhalb des Lichtbogens und bildet eine Metallschmelze. Eine kleine Vertiefung bildet sich im Werkstück und das geschmolzene Metall lagert sich um den Rand dieser Vertiefung ab. Es wird Arc Crator genannt. Die Schlacke lässt sich nach dem Abkühlen der Fuge leicht abbürsten. Nach dem Schweißen sollte der Elektrodenhalter schnell herausgenommen werden, um den Lichtbogen zu brechen, und die Stromversorgung wird abgeschaltet.

Elektrischer Strom zum Schweißen:

Sowohl Gleichstrom (Gleichstrom) als auch Wechselstrom (Wechselstrom) werden verwendet, um beim Lichtbogenschweißen einen Lichtbogen zu erzeugen. Beide haben ihre eigenen Vorteile und Anwendungen.

Das Gleichstrom-Schweißgerät bezieht seine Energie von einem Wechselstrommotor oder Diesel / Benzin-Generator oder von einem Festkörpergleichrichter.

Die Kapazitäten der Gleichstrommaschine sind:

Aktuell:

Bis zu 600 Ampere.

Leerlaufspannung:

50 bis 90 Volt (zur Erzeugung eines Bogens).

Ruhespannung:

18 bis 25 Volt (um den Bogen aufrechtzuerhalten).

Das Wechselstrom-Schweißgerät verfügt über einen Abwärtstransformator, der Strom von der Hauptstromversorgung erhält. Dieser Transformator senkt die Spannung von 220 V-440 V auf eine normale Leerlaufspannung von 80 bis 100 Volt. Der Strombereich ist bis zu 400 Ampere in Schritten von 50 Ampere verfügbar.

Die Kapazitäten der AC-Schweißmaschine sind:

Aktueller Bereich:

Bis zu 400 Ampere in Schritten von 50 Ampere.

Eingangsspannung:

220 V - 440 V

Tatsächliche erforderliche Spannung:

80 - 100 Volt.

Frequenz:

50/60 Hz.

Bedeutung der Polarität:

Wenn zum Schweißen Gleichstrom verwendet wird, stehen die folgenden zwei Arten von Polarität zur Verfügung:

(i) Gerade oder positive Polarität.

(ii) umgekehrte oder negative Polarität.

Wenn die Arbeit positiv und die Elektrode negativ ist, wird die Polarität als gerade oder positive Polarität bezeichnet, wie in Abb. 7.16 (a) gezeigt.

Bei der geraden Polarität werden etwa 67% der Wärme am Werkstück verteilt (Pluspol) und 33% an der Elektrode (Minuspol). Die gerade Polarität wird verwendet, wenn bei der Arbeit mehr Wärme benötigt wird. Das Eisenmetall wie Weichstahl mit höherer Geschwindigkeit und besserer Schweißnaht verwendet diese Polarität.

(a) gerade Polarität

(b) Verpolung

Wenn dagegen die Arbeit negativ ist und die Elektrode positiv ist, wird die Polarität als umgekehrte oder negative Polarität bezeichnet, wie in Abb. 7.16 (b) gezeigt.

Bei umgekehrter Polarität werden etwa 67% der Wärme an der Elektrode (Pluspol) und 33% am Werkstück (Minuspol) freigesetzt.

Die umgekehrte Polarität wird verwendet, wenn bei der Arbeit weniger Wärme erforderlich ist als bei einer dünnen Blechschweißung. Die NE-Metalle wie Aluminium, Messing und Bronze-Nickel werden mit umgekehrter Polarität geschweißt.

Erforderliche Ausrüstungen für das Lichtbogenschweißen:

Für das Lichtbogenschweißen sind verschiedene Ausrüstungen erforderlich:

1. Schweißmaschine:

Das verwendete Schweißgerät kann ein Wechselstrom- oder Gleichstrom-Schweißgerät sein. Das Wechselstrom-Schweißgerät verfügt über einen Abwärtstransformator, um die Eingangsspannung von 220 - 440 V auf 80 - 100 V zu reduzieren. Das Gleichstrom-Schweißgerät besteht aus einem Wechselstrom-Motor-Generator-Satz oder einem Diesel / Benzin-Motor-Generator-Satz oder einem Transformator-Gleichrichter-Schweißgerät.

Eine Wechselstrommaschine arbeitet normalerweise mit einem 50-Hertz- oder 60-Hertz-Netzteil. Der Wirkungsgrad von AC-Schweißtransformatoren variiert zwischen 80% und 85%. Der Energieverbrauch pro kg. von abgeschiedenem Metall beträgt 3 bis 4 kWh für das Wechselstromschweißen und 6 bis 10 kWh für das Gleichstromschweißen. Wechselstromschweißgeräte arbeiten normalerweise mit einem niedrigen Leistungsfaktor von 0, 3 bis 0, 4, während der Motor beim Gleichstromschweißen einen Leistungsfaktor von 0, 6 bis 0, 7 hat. Die folgende Tabelle 7.9 zeigt die für Schweißgeräte verwendete Spannung und Stromstärke.

2. Elektrodenhalter:

Die Funktion des Elektrodenhalters besteht darin, die Elektrode im gewünschten Winkel zu halten. Diese sind in verschiedenen Größen erhältlich, je nach Amperezahl von 50 bis 500 Ampere.

3. Kabel oder Leitungen:

Die Funktion von Kabeln oder Leitungen besteht darin, den Strom von der Maschine zur Arbeit zu transportieren. Diese sind flexibel und bestehen aus Kupfer oder Aluminium. Die Kabel bestehen aus 900 bis 2000 sehr feinen Drähten, die miteinander verdrillt sind, um Flexibilität und höhere Festigkeit zu bieten.

Die Drähte sind durch eine Gummibeschichtung, eine verstärkte Faserummantelung und ferner mit einer schweren Gummibeschichtung isoliert.

4. Kabelstecker und Kabelschuhe:

Kabelverbinder dienen dazu, eine Verbindung zwischen Maschinenschaltern und Schweißelektrodenhalter herzustellen. Es werden mechanische Steckverbinder verwendet. da sie sich sehr leicht montieren und entfernen lassen. Die Steckverbinder sind entsprechend der Stromkapazität der verwendeten Kabel ausgelegt.

5. Hackhammer:

Die Funktion des Spanhammers besteht darin, die Schlacke zu entfernen, nachdem das Schweißgut erstarrt ist. Es hat Meißelform und ist an einem Ende zugespitzt.

6. Drahtbürste, Leistungsdrahtrad:

Die Funktion der Drahtbürste besteht darin, die Schlackenpartikel nach dem Abspanen durch den Abschlaghammer zu entfernen. Manchmal wird, wenn verfügbar, ein Handrad für die manuelle Drahtbürste verwendet.

7. Schutzkleidung:

Die Schutzkleidung dient dazu, die Hände und die Kleidung des Schweißers vor Hitze, Funken, ultravioletten und infraroten Strahlen zu schützen. Als Schutzkleidung werden Lederschürze, Mütze, Lederhandschuhe, Lederärmel usw. verwendet. Die hohen Knöchellederschuhe müssen vom Schweißer getragen werden.

9. Bildschirm oder Gesichtsschutz:

Die Funktion des Bildschirms und des Gesichtsschilds besteht darin, die Augen und das Gesicht des Schweißgeräts vor den schädlichen ultravioletten und infraroten Strahlungen zu schützen, die beim Schweißen entstehen. Die Abschirmung kann von einem Kopfhelm oder einem Handhelm erreicht werden.

Kantenvorbereitung einer Fuge:

Die Effizienz und Qualität der Schweißverbindung hängt auch von der korrekten Vorbereitung der Kanten der zu schweißenden Platten ab. Vor dem Schweißen müssen alle Zunder, Rost, Fett, Farbe usw. von der Oberfläche entfernt werden.

Die Reinigung der Oberfläche sollte mechanisch mit einer Drahtbürste oder einem Drahtseilrad und anschließend chemisch mit Tetrachlorkohlenstoff erfolgen. Die richtige Form der Plattenränder sollte angegeben werden, um eine ordnungsgemäße Verbindung herzustellen.

Die Form der Kanten kann glatt, V-förmig, U-förmig, umgeformt usw. sein. Die Wahl der verschiedenen Kantenformen hängt von der Art und Dicke des zu verschweißenden Metalls ab. Einige verschiedene Arten von Rillen für Kanten der Arbeit sind in Abb. 7.17 dargestellt. BaDD

(i) quadratischer Hintern:

Es wird verwendet, wenn die Dicke der Platte 3 bis 5 mm beträgt. Die beiden zu schweißenden Kanten sollten etwa 2 bis 3 mm voneinander entfernt sein, wie in Abb. 7.17 (a) gezeigt.

(ii) Einfacher V-Kolben:

Es wird verwendet, wenn die Dicke der Platten 8 bis 16 mm beträgt. Beide Kanten sind abgeschrägt, um einen Winkel von etwa 70 ° bis 90 ° zu bilden, wie in Abb. 7.17 (b) gezeigt.

(Iii) Doppel-V-Kolben:

Es wird verwendet, wenn die Dicke der Platten mehr als 16 mm beträgt und wenn auf beiden Seiten der Platte geschweißt werden kann. Beide Kanten sind abgeschrägt, um ein Doppel-V zu bilden, wie in Abb. 7.17 (c) gezeigt.

(iv) Einzel- und Doppel-U-Kolben:

Es wird verwendet, wenn die Dicke der Platte mehr als 20 mm beträgt. Die Kantenvorbereitung ist schwierig, aber die Verbindungen sind zufriedenstellender. Es erfordert weniger Füllmetall, wie in Abb. 7.17 (d) und (e) gezeigt.

Lichtbogenschweißelektroden:

Lichtbogenschweißelektroden lassen sich in zwei große Kategorien einteilen:

1. Nicht verbrauchbare Elektroden.

2. Verbrauchbare Elektroden.

1. Nicht verbrauchbare Elektroden:

Diese Elektroden werden während des Schweißvorgangs nicht verbraucht, daher werden sie als nicht verbrauchbare Elektroden bezeichnet. Sie bestehen im Allgemeinen aus Kohlenstoff, Graphit oder Wolfram. Kohlenstoffelektroden sind weicher, während Wolfram- und Graphitelektroden hart und spröde sind.

Kohlenstoff- und Graphitelektroden können nur für das Gleichstromschweißen verwendet werden, während Wolfronelektroden sowohl für das Gleichstrom- als auch für das Wechselstromschweißen verwendet werden können. Das Füllmaterial wird separat hinzugefügt, wenn diese Arten von Elektroden verwendet werden. Da die Elektroden nicht verbraucht werden, ist der erhaltene Lichtbogen stabil.

2. Verbrauchsmaterialien:

Diese Elektroden werden während des Schweißvorgangs geschmolzen und liefern das Füllmaterial. Sie werden im Allgemeinen mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie das zu schweißende Metall hergestellt.

Die Bogenlänge kann beibehalten werden, indem die Elektrode zum Werkstück hin oder von ihm weg bewegt wird.

Die Verbrauchselektroden können aus zwei Arten bestehen:

(i) bloße Elektroden:

Diese sind in Form von Draht oder Stäben erhältlich. Sie dürfen nur mit gerader Polarität beim DC-Schweißen verwendet werden. Bloße Elektroden schützen den Pool der Metallschmelze nicht vor Luftsauerstoff und Stickstoff.

Daher sind die durch diese Elektroden erhaltenen Schweißnähte von geringerer Festigkeit, geringerer Duktilität und geringerer Korrosionsbeständigkeit. Sie finden begrenzte Verwendung bei kleineren Reparaturen und minderwertiger Arbeit. Sie schweißten Schmiedeeisen und unlegierten Stahl. In der modernen Praxis werden sie nicht oder nur selten verwendet. Sie werden auch als einfache Elektroden bezeichnet.

(ii) beschichtete Elektroden:

Diese werden manchmal auch als herkömmliche Elektroden bezeichnet. Eine Beschichtung (dünne Schicht) aus Flussmittelmaterial wird rund um den Schweißstab aufgebracht und wird daher als beschichtete Elektrode bezeichnet. Während des Schweißens schützt das Flussmittel die Zone der Metallschmelze vor Luftsauerstoff und Stickstoff. Dieses Flussmittel verhindert auch die Bildung von Oxiden und Nitriden. Der Fluss reagiert chemisch mit den im Metall vorhandenen Oxiden und bildet eine schmelzbare Schlacke mit niedriger Schmelztemperatur.

Die Schlacke schwimmt auf der Schweißnaht und kann nach dem Erstarren der Schweißnaht leicht abgebürstet werden. Die Schweißqualität der beschichteten Elektrode ist im Vergleich zu blanken Elektroden viel besser.

In Abhängigkeit von dem Beschichtungsfaktor oder der Dicke der Flussmittelbeschichtung werden beschichtete Elektroden in drei Gruppen unterteilt:

(a) Leicht beschichtete Elektroden

(b) Mittelbeschichtete Elektroden.

(c) stark beschichtete Elektroden.

Ein Vergleich von drei Arten beschichteter Elektroden ist in Tabelle 7.10 angegeben:

Vorteile von mit Flussmittel beschichteten Elektroden:

Die Flussmittelbeschichtung auf Schweißelektroden hat viele Vorteile. Einige davon sind folgende:

1. Sie schützt die Schweißzone vor Oxidation, indem sie um den Lichtbogen herum eine Atmosphäre aus Zwischengas erzeugt.

2. Es produziert Schlacke mit niedriger Schmelztemperatur, die die im Metall vorhandenen Verunreinigungen wie Oxide und Nitride löst und auf der Oberfläche des Schweißbades schwimmt.

3. Es verfeinert die Korngröße des geschweißten Metalls.

4. Es fügt dem geschweißten Metall Legierungselemente hinzu.

5. Es stabilisiert den Lichtbogen, indem es bestimmte Chemikalien liefert, die diese Fähigkeit besitzen.

6. Es reduziert das Spritzen von Schweißgut.

7. Es konzentriert den Lichtbogenstrom und reduziert Wärmeverluste. Dies führt zu einer erhöhten Lichtbogentemperatur.

8. Es verlangsamt die Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht und beschleunigt den Aushärteprozess.

9. Erhöht die Rate der Metallabscheidung und die erzielte Durchdringung.

Bestandteile von Elektrodenbeschichtungen:

Die Elektrodenbeschichtung kann aus zwei oder mehr Bestandteilen bestehen. Verschiedene Arten von Beschichtungen für unterschiedliche Arten von Metallen, die geschweißt werden sollen.

Die Bestandteile typischer Elektrodenbeschichtungen und ihre Funktionen sind in Tabelle 7 angegeben. Einige davon werden hier diskutiert:

1. Schlackebildende Bestandteile:

Die schlackebildenden Bestandteile sind Siliziumoxid (Sio 2 ), Manganoxid (Mno 2 ), Eisenoxid (Fe 0), Asbest, Glimmer usw. In einigen Fällen wird jedoch auch Aluminiumoxid (Al 2 o 3 ) verwendet macht den Bogen weniger stabil.

2. Bestandteile zur Verbesserung der Bogenmerkmale:

Die Bestandteile zur Verbesserung der Lichtbogenmerkmale sind Natriumoxide (Na 2 O), Calciumoxide (CaO), Magnesiumoxide (MgO) und Titanoxid (TIO 2 ).

3. Deoxidationsbestandteile:

Die desoxidierenden Bestandteile sind Graphit, Aluminiumpulver, Holzmehl, Calciumcarbonat, Stärke, Cellulose, Dolomit usw.

4. Bindungsbestandteile:

Als Bindemittel werden Natriumsilikat, Kaliumsilikat und Asbest verwendet.

5. Legierungsbestandteile:

Die zur Verbesserung der Schweißfestigkeit verwendeten Legierungselemente sind Vanadiumkobalt, Molybdän, Aluminium, Chrom, Nickel, Zirkonium, Wolfram usw.

Spezifikation der Elektroden:

Die Spezifikation der Elektroden wird von Bureau of Indian Standard IS: 815-1974 (zweite Revision) bereitgestellt.

Demnach sind die beschichteten Elektroden spezifiziert durch:

(i) Ein Präfixbuchstabe

(ii) Eine sechsstellige Codenummer.

(iii) Ein Suffix.

(i) Präfixbuchstabe:

Der Präfixbuchstabe gibt das Verfahren zur Herstellung von Elektroden an.

Diese Buchstaben mit dem Herstellungsverfahren für Elektroden sind in Tabelle 7.12 angegeben:

(ii) Eine sechsstellige Codenummer:

Die sechsstellige Codenummer gibt die Leistungsmerkmale und mechanischen Eigenschaften der Schweißgutablagerung an.

Die Bedeutung jeder einzelnen Ziffer von eins bis sechs ist in Tabelle 7.13 angegeben:

(iii) Zusatzbuchstabe:

Der Suffix-Buchstabe gibt die besonderen Eigenschaften oder Eigenschaften der Elektrode an.

Diese sind in Tabelle 7.14 aufgeführt:

Die ersten Ziffern der Codenummer erklären im Wesentlichen die Art der Abdeckung, die auf der Elektrode verwendet wird, und diese Abdeckung zeigt die Leistungseigenschaften an.

In Tabelle 7.15 sind sieben Arten von Deckungen angegeben, die die erste Ziffer darstellen.

Die zweite Ziffer des Codes gibt die Schweißposition gemäß der nachstehenden Tabelle 7.16 an:

Die dritte Ziffer der Codenummer gibt die vom Elektrodenhersteller empfohlenen Schweißstrombedingungen an.

Diese sind in Tabelle 7.17 aufgeführt:

Die vierte, fünfte und sechste Stelle der Codenummer stehen für Zugfestigkeit, maximale Streckspannung und prozentuale Dehnung mit dem Schlagwert.

Diese sind in Tabelle 7.18 angegeben:

Zusätzlich zu der oben angegebenen Kodierung müssen alle Elektroden den Prüfanforderungen von IS: 814 (Teil I und II) - 1974 entsprechen. Jedes Elektrodenpaket muss mit einer Kennzeichnung versehen sein, die die Kodierung und Spezifikation angibt.

Beispiel:

IS: 815-Kodierung: E ​​315 - 411K

Spezifikation: Ref: 814 (Teil-1)

Das obige Beispiel hat folgende Bedeutung:

(i) Die Elektrode wird durch Massivumspritzung hergestellt und ist für das Lichtbogenschweißen von Weichstahl geeignet. [E].

(ii) Die Elektrodenbedeckung weist eine beträchtliche Menge Titan mit Grundmaterialien auf und erzeugt flüssige Schlacke. [3].

(iii) Die Elektrode eignet sich zum Schweißen in der flachen, horizontalen, vertikalen und Überkopfposition. [1].

(iv) Die Elektrode ist zum Schweißen mit Gleichstrom geeignet, wobei die Elektrode + ve oder -ve ist. Es ist auch geeignet zum Schweißen mit einem Wechselstrom mit einer Leerlaufspannung von weniger als 90 Volt. [5].

(v) Die Elektrode hat einen Zugspannungsbereich von abgeschiedenem Metall von 410 bis 510 N / mm 2 . [411].

(vi) Die Elektrode hat eine maximale Fließspannung von abgeschiedenem Metall von 330 N / nm 2 . [411].

(vii) Die Elektrode hat eine minimale prozentuale Dehnung im Zugversuch von abgeschiedenem Metall von 20 Prozent bei einer Messlänge von 5, 65 Ω und der durchschnittliche Aufpralltestwert von abgeschiedenem Metall beträgt 47 J bei 27 ° C. [411].

(viii) Die Elektrode enthält Eisenpulver im Überzug, wodurch sich eine Metallrückgewinnung von 130 bis 150 Prozent ergibt.

(ix) Die Elektrode entspricht IS: 814 (Teil-I) -1974.