4 Belangrijke verbruiksartikelen voor booglassen
Dit artikel werpt licht op de vier belangrijke verbruiksartikelen van booglassen. De verbruiksartikelen zijn: - 1. Gecoate elektroden 2. Lasstaven en -draden 3. Lasfluxen 4. Afschermingsgassen.
Verbruiksartikelen # 1. Gecoate elektroden:
Bijna alle universeel lassen wordt gedaan door afgeschermd metaalbooglassen met behulp van gecoate elektroden. De beklede elektroden bestaan uit de kerndraad met een bedekking van bekledingsmateriaal. De kerndraad die voor elektroden wordt gebruikt, is gemaakt volgens bepaalde nationale of internationale normen die de draaddikte, materiaalsamenstelling, acceptatieregels, enz. Specificeren.
Elektroden voor handmatig en automatisch booglassen van lage en middelmatige koolstofstaalsoorten evenals laaggelegeerde staalsoorten zijn meestal gemaakt van 012% koolstofstaal.
De diameter van de kerndraad voor elektroden varieert gewoonlijk tussen 3, 15 tot 12, 50 mm, waarbij de standaarddiameters tussenproducten 4, 00, 5, 00, 6, 30, 8, 00 en 10, 00 mm zijn. De lengte van deze gecoate elektroden varieert tussen 350 tot 450 mm met een blank gedeelte (zonder coating) van 20 tot 30 mm, vanwaar het in een elektrodehouder wordt gehouden.
De chemische samenstellingen van kerndraden voor staalsoorten met laag en middelmatig koolstofgehalte worden gegeven in tabel 5.1A en voor kernkabels van zacht staalelektroden in tabel 5.1B:
Verbruiksartikelen # 2. Lasstangen en draden:
Naakte lasdraden en -staven worden gebruikt in korte lengtes van ongeveer 1 meter of in opgerolde vorm in spoelen. Terwijl korte lengten worden gebruikt voor processen zoals GTAW en plasmabooglassen waarbij ze geen deel uitmaken van het lascircuit, worden lange draden gebruikt voor processen zoals GMAW en SAW waarbij een deel van de draad stroom geleidt wanneer een lasdraad deel uitmaakt van de lasstroom. elektrisch circuit wordt dit een laselektrode genoemd, anders wordt het een lasstaaf genoemd.
De meeste draden die worden gebruikt voor het lassen van constructiestaal bevatten meestal 0-10% koolstof en 0-35 tot 0-60% mangaan. Anderen hebben een verhoogd mangaangehalte. Sommige andere typen hebben grotere hoeveelheden koolstof, mangaan en silicium.
Overtollig silicium in lasdraad resulteert in zware spatten, gasvorming in het smeltbad en niet-metalen materialen in het lasmetaal. Het maximaal toegestane siliciumgehalte is daarom 0-95%.
Het gehalte aan schadelijke onzuiverheden zoals zwavel en fosfor mag niet groter zijn dan 0-04% elk. In sommige draden, met name die welke worden gebruikt voor het lassen van gelegeerde staalsoorten, is de maximaal toegestane hoeveelheid zwavel en fosfor 0-03% elk.
Het bereik van de draaddiameter loopt van 0-5 tot 2-5 mm met 0-5, 0-6, 0-8, 0-9, 1-0, 1-2, 1-6, 2-0, 2- 4 en 2-5 mm diameter draden zijn normaal beschikbaar. Lasmachines gebruiken continue draden op rollen. Afhankelijk van de diameter van de draad kan een spoel tussen 5 en 500 kg wegen en 150 tot 1000 mm breed zijn.
De lasdraden zijn meestal met koper bedekt om roestvorming te voorkomen en om de stroomopname uit de contactbuis te verbeteren, het helpt ook bij het trekken van draden door matrijzen. Om schadelijke effecten en afbladderen van koperen bekledingen te voorkomen, wordt deze meestal heel dun gehouden en wordt de maximale hoeveelheid koper gespecificeerd op 0 - 4 gew.% Van de draad.
Afgezien van koolstofarme staalsoorten worden lasdraden ook vervaardigd uit roestvrij staal, aluminium en zijn legeringen, nikkellegeringen, magnesiumlegeringen, titaniumlegeringen en koperlegeringen.
De lasdraden zijn zowel in vaste als buisvormige vorm beschikbaar, de laatste bevat er vloeimiddel in.
Specificaties voor massieve draden en staven :
Verschillende systemen worden gebruikt om laselektroden of staven te specificeren. AWS-specificatie is een van de bekende coderingssystemen. Het bestaat uit een prefix letter of letters gevolgd door twee cijfers en de letter S en dan een achtervoegsel dat een cijfer of een letter of beide kan zijn.
AWS-identificatie voor naakte koolstofstalen elektroden en staven voor gasveilig booglassen kan worden verklaard door een code te nemen, zeg ER - 70S-1
ER - Voorvoegsel geeft een elektrode of lasdraad aan
70 - geeft de minimale as-gelaste treksterkte aan van 70.000 psi (5000 N / mm 2 )
S - geeft een vaste elektrode of staaf aan
1 ... 6- Suffix-getal geeft chemische analyse of andere bruikbaarheid aan, bijv. 1 geeft 0-07% koolstof en 0-30% silicium aan.
Al deze draden en staven zijn normaal bedoeld voor gebruik met diepe polariteit en de meeste zijn ontworpen voor gebruik met CO 2 als beschermgas.
Het AWS-systeem dat wordt gebruikt voor het identificeren van massieve blanke koolstofstaaldraden voor ondergedompeld booglassen is als volgt:
Het heeft een voorvoegsel letter E om een elektrode aan te geven. Dit wordt gevolgd door een letter L of M of H om het niveau van mangaan aan te geven; L staat voor laag, M voor medium en H voor hoog mangaangehalte. Het wordt gevolgd door een of twee cijfers om de gemiddelde hoeveelheid koolstof in honderdsten van een procent weer te geven, bijvoorbeeld 8 betekent 0 08% koolstof. Suffix-letter K wordt gebruikt om een siliciumgehalte van meer dan 0 05% aan te geven.
Voorbeelden :
EL8 - Laag mangaan (0-30 - 0-55%), gemiddeld koolstofgehalte 0-08%, 0-05% silicium
EL8K - (0-30 - 0-55)% Mn, 0-08% C, (0-10-0-20)% Si
EM12 - (0-85 - 1-25%) Mn, (0-09 - 0-15)% C, 0-05% Si
EH 14 - (1-75-2-25)% Mn, (0-10 - 0-18)% C, 0-05% Si
Sommige van deze draden lijken qua samenstelling sterk op die van gasmetaallassen.
Buisvormige elektroden of Flux-gevulde draden:
De flux-gevulde draad bestaat uit een metalen omhulsel dat een kern van flux omsluit. De flux die zich in de elektrode bevindt, vervult in hoofdzaak dezelfde functies als de coating op een beklede elektrode, d.w.z. deze werkt als een deoxidatiemiddel, slakvormer, boogstabilisator en kan zowel legeringselementen als het beschermgas verschaffen.
Er zijn twee hoofdredenen voor de introductie van draad met vloeimiddelkabel, namelijk, in tegenstelling tot massieve draad heeft het niet noodzakelijk stalen knuppels van specifieke samenstelling nodig voor zijn productie omdat het kan worden vervaardigd uit stroken van gewenst materiaal; ook is het gemakkelijker om in het bijzonder te gebruiken voor het lassen van buizen die in een vaste positie zijn gelegd.
Flux-gevulde draden, in hun huidige vorm, werden geïntroduceerd in 1956 in de VS. Eerst werd de strook die de flux bevatte door vouwen op de vereiste diameter gebracht, maar daaropvolgende ontwikkelingen resulteerden in een naadloze metalen buis rond de kern die de flux bevat. De flux-gevulde draden van verschillende configuratie zijn beschikbaar, waarvan sommige worden getoond in Fig. 5.1.
In eerste instantie werden gevloeide draden geproduceerd met een diameter van 3, 2 mm, maar nu zijn deze leverbaar tot een diameter van 11 mm.
Typische flux-gevulde draden worden gebruikt met C02 als afschermgas met flux die de slak vormende bestanddelen en legeringselementen bevat. In veel gevallen bevatten de draden ook ijzerpoeder, ingevoegde draden of metalen strips die gedeeltelijk geleidend zijn.
De draaddiameter varieert gewoonlijk tussen 1-2 en 4 mm met een flux die gewoonlijk 5 - 25 gewichtsprocent van de totale draad vormt, resulterend in een depositie-efficiëntie van 85 tot 95%.
Soorten fluxgevulde draden:
De meeste van de fluxkerndraden die beschikbaar zijn voor het lassen van koolstofstaal zijn van het rutieltype waarbij Ti02 (titaandioxide) het hoofdslakvormende bestanddeel is. Deze draden laten relatief spatvrij lassen toe en produceren lassen met een glad oppervlak en gemakkelijk verwijderbare slakken.
Flux-gevulde draden van het basistype zijn echter meer populair. De slakvormende bestanddelen van deze draden zijn calciumfluoride, kalksteen, aardalkalicarbonaten en oxiden. Gebruikt met lage stromen geven deze draden meer spatten, echter bij hogere stroom is de overdracht van metaal glad met weinig spatten. Bij koolstofstaal geven de basisdraden lassen met een betere slagvastheid dan rutielelektroden. Een verder opvallend kenmerk van het lasmetaal dat wordt verkregen door het gebruik van basale flux-gevulde draden is de ongevoeligheid voor spanningsontlasting. Na ontlaten bij ongeveer 600 ° C vindt de gevreesde val van de schoksterkte niet plaats.
Terwijl het waterstofgehalte van het lasmetaal in basisbeklede elektroden, zelfs wanneer volledig gedroogd vóór gebruik, 3 ml / 100 g lasmetaal is, kan het zo laag zijn als 1-2 ml / 100 g lasmetaal voor de flux- gevulde draden.
Er zijn twee hoofdsoorten van elektroden met flux-kern, te weten, enkele en multi-run draden. De eerstgenoemde geeft tamelijk hoge mangaan- en siliciumgehaltes in het lasmetaal dan de laatste. Ook kunnen de flux-gevulde draden door gas beschermd of zelf-afgeschermd zijn (geen uitwendig gasscherm), d.w.z. het wordt afgeschermd door gas geproduceerd door ontleding en verdamping van fluxkern. In het laatste geval beschermt de gesmolten slak de druppel gedurende de gehele metaaloverdracht.
CO 2 -afgeschermde en zelf-afgeschermde flux-gevulde draden zijn in toenemende mate in hoofdzaak gebruikt voor het lassen van staal met een dikte van meer dan 12 mm, waarvoor hun voornaamste aantrekking het vermogen was om metaal continu en zeer snel af te zetten met behulp van semi-automatische lassystemen. Er is een gelijktijdige groei in het gebruik van GMAW met argon-rijk gasmengsel voor het lassen van staal, voornamelijk onder de 12 mm dik. Het grote voordeel hiervan was de combinatie van hoge lassnelheid met een goede afwerking en minimale spatten en slak.
Het coderingssysteem voor het identificeren van flux-gevulde draden volgt hetzelfde patroon als dat voor GMAW massieve draden, maar is specifiek voor buisvormige elektroden.
Neem bijvoorbeeld E60T - 7
Hier,
E - Geeft een elektrode aan.
60 - Geeft 60.000 psi (420 N / mm) aan als de minimale asgelaste treksterkte.
T - Geeft een buisvormige, gefabriceerde of flux-elektrode aan.
7 - Een cijfer tussen 1 en 8 als achtervoegsel geeft de chemie van het afgezette lasmetaal, beschermgas en gebruiksfactor aan.
Tot de meer populaire specificaties behoren het rutieltype (E70T - 1 & E70T - 2), het zelfbeschermde type (E70T - 4) en het basistype (E70T - 5).
Naast koolstofvezel basis-flux-gevulde draden, zijn ook laaggelegeerde staalfluxt-gevulde draden ontwikkeld die het mogelijk maken lasmetaal te produceren dat geschikt is voor de meeste soorten staal en voor uiteenlopende technische vereisten. Flux-gevulde draden gelegeerd met nikkel, molybdeen en chroom kunnen worden gebruikt voor het lassen van fijnkorrelige constructiestaalsoorten met hoge sterkte, die eerder wenselijk was om te lassen met basisbeklede elektroden en basisfluxen.
De flux-gevulde draadtechnologie heeft de gebruikers ertoe gebracht om over te schakelen van massief draad-CO 2 -proces naar flux-geveld draadproces voor verschillende voordelen. Het proces is veel sneller, eenvoudiger en goedkoper dan ondergedompeld booglassen, met hogere productiviteit in bepaalde toepassingen, bijvoorbeeld in de scheepsbouw, worden buisvormige of gevulde draden ook gebruikt voor oppervlaktebehandeling en SAW-toepassingen.
Een gevulde draad waarin flux is vervangen door metaalpoeders, wordt gebruikt met argon-rijk beschermgas om lasmetaal met zeer hoge snelheden in stalen platen van 5 tot 60 mm dik af te zetten. Ze hebben goede mechanische eigenschappen, zijn bijna vrij van spatten en bevatten weinig slak. De rook is ook laag en het verwijderen van de slak tussen de runs is niet nodig.
MIG-draad met gevulde draad combineert de beste eigenschappen van zowel inertgasafscherming als flux-gevulde technologie. De massieve draad wordt vervangen door een gevulde draad waarin de kern bestaat uit metaalpoeders en desoxidatiemiddelen in plaats van de normale slakvormende fluxen. Wanneer deze draad wordt afgezet onder een beschermgas dat bestaat uit argon met een klein percentage CO 2 -lassen, zijn deze vrijwel identiek aan MIG-lassen, maar met hogere afzettingssnelheden die samenhangen met de flux-gevulde draden.
De gevulde draden zijn meestal gemaakt met een diameter van 1, 6 mm en zijn ontworpen voor lassen op alle posities met een hoger percentage herstel bij gebruik met argonrijk gas en geven vrijwel geen slak. Het percentage herstel dat wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het gewicht van het metaal dat wordt afgezet en het gewicht van de gebruikte verbruiksartikelen vermenigvuldigd met 100, varieert van het ene proces tot het andere, zoals weergegeven in tabel 5.3.
Verbruiksartikelen # 3. Lasfluxen:
Flux is een essentieel aspect van het ondergedompelde booglasproces en heeft de volgende doelen:
1. Dat deel van de flux dat smelt drijft als een vloeistofdeken over het gesmolten metaal, beschermt het tegen de nadelige effecten van de omringende atmosfeer, waardoor het oppikken van zuurstof en stikstof wordt verminderd.
Een idee over de effectiviteit van een flux bij het beschermen van het smeltbad tegen atmosferische verontreiniging kan worden verkregen uit het stikstofgehalte van het lasmetaal. Bij het lassen met onbeschermde elektroden is het stikstofgehalte van het lasmetaal zo hoog als 0-18%. Zware gecoate elektroden houden het cijfer op 0-026%, terwijl bij SAW er een maximum van 0 005% stikstof in de afzetting van de las is.
2. Het fungeert als een goede isolator en concentreert warmte binnen een relatief kleine laszone, dus verbetert het de fusie van het gesmolten metaal van de laselektrode en het moedermateriaal.
3. Het werkt als een reinigingsmiddel voor het lasmetaal, absorbeert onzuiverheden en voegt legeringselementen zoals mangaan en silicium toe.
4. Door flux is het lasmetaal niet alleen schoon, maar het is ook meer dicht en heeft daarom uitstekende fysische eigenschappen.
5. De fluxlaag verbetert de efficiëntie van het proces door spatten en verbrandingsverliezen te verminderen, die onvermijdelijk zijn met een gewone open boog.
Samenstelling en chemische classificatie van SAW-fluxen:
De bestanddelen van fluxen zijn in feite grondstoffen van geologische oorsprong die zijn gebaseerd op silica, silicaten, kalksteen, klei, oxiden, fluoriden en andere mineralen. Veel bestanddelen van een flux verbeteren de eigenschappen ervan niet veel, maar zijn hoofdzakelijk aanwezig als residu; in zekere mate kunnen ze echter het fysieke en chemische gedrag beïnvloeden.
Over het algemeen bestaat een SAW-flux uit kwarts (SiO 2 ), hausmaniel (Mn 3 O 4 ), korund (Al 2 O 3 ), periklaas (MgO), calciet (CaCO 3 ), fluoriet (CaF 2 ), kalksteen (CaO), zirkonia (ZrO 2 ), cryoliet (Na 3 AlF 6 ), dolomiet (CaMg (CO 3 ) 2 ), ferrosilicium (FeSi 2 ), magnesiet (MgCO 3 ), rhodeniet (MnSi0 3 ), rutiel (TiO 2 ), wellastoniet (CaSiO 3 ), zirkoon (ZrSiO 4 ), evenals oxiden van barium, natrium, kalium en ijzer, dwz BaO, Na 2 O, K 2 O en FeO. Het kan uit al deze elementen bestaan of sommige in de gewenste verhoudingen. Elk element induceert verschillende kenmerken in de lasflux, dus manipulatie van hun verhoudingen geeft de geschiktheid van flux om aan de vereisten te voldoen.
Afhankelijk van de hoeveelheid verschillende bestanddelen kan een flux zuur, basisch of neutraal zijn.
Deze kenmerken worden bepaald door BASICITY INDEX (BI) van de flux, gedefinieerd als de verhouding van basische oxiden tot zure oxiden, dat wil zeggen:
Een flux wordt beschouwd als zuur als BI <1, neutraal voor BI tussen 1-0 en 1-5, basis voor BI tussen 1, 5 en 2, 5 en zeer basic voor BI meer dan 2, 5.
Sommige van de fluxen die op basis van bovenstaande overwegingen zijn geclassificeerd, zijn weergegeven in tabel 5.4:
Rollen van Flux-ingrediënten:
1. Silica (SiO 2 ):
Het is een zuur oxide dat de belangrijkste in-gradiënt van alle SAW-fluxen vormt. Het levert de nodige viscositeit en stroomcapaciteit voor de flux in gesmolten toestand. Hoe hoger het SiO2-gehalte, hoe hoger de viscositeit en de stroomcapaciteit van de flux. Het verbetert de ontkoppelbaarheid van slakken met een daaruit voortvloeiend goed lasruw uiterlijk zonder ondersneden zelfs bij 1000A. SiO 2 leidt echter tot verlies van deoxidatiemiddelen en veroorzaakt diffusie van silicium in het lasmetaal, wat resulteert in inferieure mechanische eigenschappen, met name de schoksterkte.
Si02 in flux varieert van 25 tot 55 gew.%. Maar de fluxen die SiO 2 meer dan 40% bevatten vertonen een snelle oxidatie van legeringselementen en verhoogde hoeveelheden niet-metallische insluiting in het lasmetaal, hetgeen resulteert in verminderde lasmetaalhardheid.
SiO 2 verlaagt de breedte / penetratieverhouding van de lasrups. Het vermindert ook de boogstabiliteit.
2. Mangaanoxide (MnO):
Het leidt tot het legeren van mangaan naar het lasmetaal en dat verbetert de eigenschappen van onder nul.
MnO is voorstander van hogere lassnelheden en diepere penetratie. Het vermindert de gevoeligheid voor roestporositeit maar verlaagt ook de stroomcapaciteit en viscositeit. MnO verbetert echter de boogstabiliteit.
3. Rutiel (TiO 2 ):
Het is chemisch neutraal oxide. Het geeft metallurgisch voordeel door de vorming van naaldvormig ferriet door korrelverfijning. Het verbetert de boogstabiliteit en impacteigenschappen.
4. Aluminiumoxide (Al 2 O 3 ):
Het verbetert ook de impacteigenschappen van het lasmetaal (o korrelraffinage en [lie formation of acicular ferrite.] Het verlaagt de boogstabiliteit en viscositeit en geeft een gemiddelde penetratie.
5. Zirconia (ZrO 2 ):
Het verwijdert de schadelijke elementen zoals zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor. Het werkt echter voornamelijk als een korrelverfijnend element en bevordert de vorming van naaldvormig ferriet.
6. Borium, vanadium en niobium:
Deze elementen zijn verantwoordelijk voor de korrelverfijning in lasmetaal, maar leiden, wanneer ze overmatig zijn, tot precipitatieharding.
7. Kalksteen (CaO):
Het is een van de hoofdbestanddelen van de flux in termen van boogstabiliteit en vloeibaarheid. CaO is een zeer stabiel oxide, basisch van aard. Het vermindert de viscositeit en maakt de flux zeer gevoelig voor vocht. Dit hygroscopische karakter leidt tot porositeit in lasrups.
CaO verwijdert zwavel en fosfor en verhoogt de slagsterkte van het lasmetaal. Het geeft echter een zeer ondiepe penetratie en verhoogt de neiging tot onderbieding.
8. Calciumfluoride (CaF 2 ):
Het verhoogt de vloeibaarheid van gesmolten metaal en leidt tot sproeistransfer. Het helpt bij het verwijderen van opgeloste waterstof uit gesmolten metaal door vorming van waterstoffluoride waarvoor staal geen affiniteit heeft.
9. Calciumcarbonaat (CaCO 3 ):
Het vermindert de viscositeit en maakt de flux basischer. Het vermijdt de opname van vocht.
10. Deoxidanten (Al, Mn, Ti, Si):
Deze elementen helpen bij het verwijderen van zuurstof uit het lasmetaal vanwege hun hogere affiniteit voor zuurstof dan die van andere elementen ervoor. Daarnaast verbeteren Al, Ti en Mn ook de mechanische eigenschappen van lasmetaal door middel van korrelverfijning.
11. Natriumoxide (Na 2 O) en kaliumoxide (K 2 O):
Dit zijn elementen voor een laag ionisatiepotentieel en zijn de meest onstabiele bestanddelen van een flux. Ze verdampen en diffunderen in de boogholte en bieden lage ionisatiepotentiële dampen in de buurt van de boog en verhogen zo de boogstabiliteit.
De hoofddoelen van de verschillende bestanddelen van een fluxboog zijn boogstabiliteit, gewenste vloeibaarheid van gesmolten flux en gemakkelijke losmaakbaarheid van de gestolde slak na lassen.
Wat de stabiliteit van de boog betreft, schaadt CaF2 dit, hoewel de toevoeging ervan essentieel is om de porositeit te beheersen. Het is daarom noodzakelijk om een balans te vinden tussen deze tegengestelde eisen. De elementen die de boogstabiliteit verbeteren, omvatten kalium, natrium en calcium. Door zijn effect op boogstabiliteit, heeft de samenstelling van een flux direct invloed op de vormgeving van de lasrups.
Een overmatige hoeveelheid CaF2 of SiO 2 in de flux zal de boogstabiliteit verminderen en daarmee de juiste vorm van de las. De resulterende las zal smal zijn, met overmatige penetratie omdat de boog kort en minder manoeuvreerbaar wordt. Aan de andere kant maakt de aanwezigheid van enkele in-gradiënten zoals CaO, Na20, K20 de boog lang en buigzaam, en de resulterende las is breed en van normale penetratie.
Overmatige hoeveelheden CaF2 en Si02 zijn ongewenst, ook omdat ze aanleiding geven tot giftige fluoriden, koolmonoxide (CO) en stikstofpentaoxide, zodat een constante controle van hun inhoud in de atmosfeer van de laswerkplaats moet worden gehouden.
De vloeibaarheid van een flux bij het smelten is ook een factor die de vorm van een las beïnvloedt. Een flux waarvan de vloeibaarheid in gesmolten toestand sterk varieert met de temperatuur, wordt een korte flux genoemd en een flux waarvan de vloeibaarheid min of meer constant blijft, wordt lange flux genoemd, zoals weergegeven in figuur 5.2. Lange fluxen produceren grove rimpelingen op de las en korte fluxen, fijne rimpelingen.
Als een flux bij de stollingstemperatuur van het lasmetaal een lage vloeibaarheid heeft, zal het oppervlak van de las ruw zijn, met een veelvoud aan richels en holten. De slak hecht zich gemakkelijk aan een dergelijk oppervlak en is zeer moeilijk te verwijderen.
Overmatige hoeveelheden Si02, MnO en FeO maken de slakken ook moeilijk los te maken, waardoor de lassnelheid wordt verslechterd, vooral bij multi-passlassen.
Ook mogen fluxen niet te veel stof vormen, want dat kan silicose veroorzaken (een longaandoening die wordt veroorzaakt door inklevend stof dat silica bevat). Uit voorzorg moet alle fluxverwerking mechanisch worden uitgevoerd.
Fysieke classificatie van SAW-fluxen:
Fluxen voor ondergedompeld booglassen zijn gegranuleerd tot een gecontroleerde grootte en kunnen een van de twee hoofdtypen zijn, te weten .:
(i) Gefuseerde fluxen.
(ii) Geagglomereerde fluxen.
(i) Gefuseerde fluxen:
De meest gebruikte fluxen zijn gefuseerde fluxen. Ze zijn vervaardigd van mineralen zoals zand (SiO 2 ), mangaanerts (MnSiO 3 ), dolomiet (CaMg (CO 3 ) 2 ) par, krijt (CaCO 3 ), enz. Zoals de naam al aangeeft, wordt een gefuseerde flux voorbereid door het fuseren van de in-gradiënten boven een oven en indien nodig in korrelvorm Het is vochtvrij en niet hygroscopisch.
De reden voor het versmelten van de ingrediënten is dat het verbrijzelen en mechanisch mengen van de in-gradiënten er niet in slaagt om een homogene massa te produceren. De korrels van de verschillende mineralen verschillen qua dichtheid en onderscheiden zich van elkaar bij het hanteren. Deze scheiding verandert onvermijdelijk de samenstelling van het mengsel, en de flux slaagt er niet in om de bedoelde functie ervan te bedienen.
Koolstofarme staalsoorten worden meestal gelast met gefuseerde fluxen.
Sommige van de bekende gefuseerde fluxen zijn verkrijgbaar in twee korrelgroottes. De grovere afmetingen zijn bedoeld voor automatische booglasmachines en de fijnere afmetingen voor semi-automatische draagbare SAW-machines. In de eerste is de korrelgrootte 3-0 tot 0-355 mm, en in de laatste 1-6 tot 0-25 mm. Qua uiterlijk zijn de korrels transparante deeltjes van geel tot roodbruin van kleur. De nominale samenstelling van een van deze fluxen is,
Een andere gefuseerde flux beschikbaar is ook heel weinig anders dan die hierboven. Beide worden bereid uit zand dat ten minste 97% silica, mangaanerts bevat dat ten minste 50% mangaan en niet meer dan 0-2% fosfor bevat; fluorspar met 75% CaF2 en niet meer dan 0, 2% zwavel; caustisch magnesiet met ten minste 87% magnesiumoxide; en koolstof-dragende materialen om de flux te deoxideren wanneer deze is gesmolten, bijvoorbeeld houtskool, antraciet, cokes, zaagsel, enz.
(ii) geagglomereerde fluxen:
Die ook keramische fluxen bevatten, worden bereid door de in-gradiënten te mengen en de korrels te verbinden met waterglas (natriumsilicaat). Deze fluxen bevatten ferrolegeringen (ferro-mangaan, ferrosilicium en ferro-titanium) en zorgen voor een hoog gehalte aan silicium en mangaan en andere legeringselementen in het lasmetaal.
Eén zo'n flux waaruit alle andere classificaties kunnen worden verkregen door legeringstoevoegingen toe te voegen heeft de volgende samenstelling in gewicht:
Met deze samenstelling kan men een hooggelegeerd lasmetaal met laagkoolstofelektrodedraad verkrijgen.
Het nadeel van keramische duxes is dat ze gemakkelijk vocht absorberen en hun korrels een inferieure mechanische sterkte hebben waardoor de flux niet herhaaldelijk kan worden gebruikt.
Keramische fluxen moeten worden bewaard in hermetisch gesloten containers en moeten vóór gebruik worden geclaimd. Om stofvorming te voorkomen, mogen ze nooit worden opgeslagen of vervoerd in zachte jutezakken.
De factoren die de efficiëntie van een flux bepalen bij het bereiken van de gewenste functies zijn de diepte en breedte van het fluxbed en ook de grootte en vorm van fluxkorrels. Gewoonlijk moet het fluxbed minimaal 40 mm diep en 30-40 mm breder zijn dan de verbinding. Een ontoereikende diepte of breedte van het fluxbed zal de zone blootstellen aan lucht, met als resultaat dat het gesmolten metaal stikstof opneemt en de ductiliteit van het lasmetaal zal worden verminderd. Dit geldt ook voor grofkorrelige fluxen. Om dezelfde reden zijn glasachtige fluxen beter dan puimsteenachtige.
Bij booglassen met afgeschermd metaal met zwaar beklede elektroden wordt het lasmetaal gelegeerd met de ferrolegeringen die in de coating zitten. Hierdoor kan een hooggelegeerd lasmetaal worden verkregen, zelfs met gewone laagkoolstofelektrodedraad. De meest gebruikte gefuseerde fluxen bevatten echter geen ferrolegeringen en de enige legeringselementen zijn silicium en mangaan.
De hoeveelheid Si en Mn opgepikt door het lasmetaal hangt af van de lasomstandigheden, de analyse van de flux evenals die van de elektrode en het gebruikte moedermetaal. De gebruikelijke cijfers zijn 0-1 tot 0-3% silicium en 0-1 tot 0-4% mangaan.
De geschatte verhouding van de verschillende hoofdbestanddelen van fluxen vervaardigd door een belangrijke producent in het VK en hun effecten op de samenstelling van het lasmetaal voor een gegeven lasdraad zijn weergegeven in tabel 5.5.
Specificatie voor SAW-fluxen:
Per AWS coderingssysteem worden SAW-fluxen gespecificeerd volgens de mechanische eigenschappen van lasmetaal voor een specifieke elektrodedraad.
De flux wordt geïdentificeerd door een speciaal specificatiesysteem dat de prefix F gebruikt om flux aan te duiden. Het volgende cijfer geeft de minimale treksterkte aan, van 10.000 psi (70 N / mm2), van het lasmetaal. De volgende cijfer- of lettercode geeft de laagste temperatuur aan waarbij de slagsterkte van het lasmetaal 27 J (20 ft-Ib) of hoger is dan 27 J.
Deze code is als volgt:
Dit codenummer wordt gevolgd door een streepje en vervolgens de letter E om een elektrode aan te duiden. Het wordt gevolgd door een letter die het niveau van mangaan aangeeft dat L is voor laag (0-30 - 0-60%), M voor gemiddeld (0-85-1-40%) en H voor hoog (1-75). - 2-25%) mangaan. Dit wordt gevolgd door een getal dat de gemiddelde hoeveelheid koolstof in punten of honderdsten van procent is.
F74-EM12 zou bijvoorbeeld een SAW-flux aangeven met de volgende kenmerken:
F - flux
7 - lasmetaal met een minimale treksterkte van 70.000 psi (500 N / mm 2 )
4 - las met een slagsterkte van 27 J bij -40 ° C
E - met lasdraad als een elektrode
M - gelast metaalmangaan van gemiddeld niveau, dwz 0-85 tot 1-40%
12 - lasmetaal koolstofgehalte van 0-12%.
Elektroslag-lassen (ESW) -fluxen zijn vergelijkbaar met SAW-fluxen, maar zijn vaker van het gefuseerde type. 'De flux van de matrijs moet volledig in gesmolten toestand blijven om elektriciteit te geleiden om het ESW-proces te laten werken. De gesmolten flux biedt de nodige weerstand tegen de stroomstroming om hem op de gewenste temperatuur te houden.
De flux verschaft ook elementen om het lasmetaal te zuiveren en te deoxideren en beschermt het tegen de schadelijke effecten van atmosferische stikstof en zuurstof. De flux in de gesmolten toestand moet een lagere dichtheid hebben dan staal om het boven het gesmolten metaal te laten drijven.
Verbruiksartikelen # 4. Afschermingsgassen:
De belangrijkste afschermende gassen die worden gebruikt voor het lassen van gaswolfraambooglassen, gasmetaalbooglassen en plasmabooglaswerkwijzen zijn argon, helium en koolstofdioxide. Afgezien van deze worden stikstof, zuurstof, waterstof en hun mengsels met de eerste drie gassen ook gebruikt voor het bereiken van de gewenste hielconfiguratie en lasmetaaleigenschappen.
Deze beschermgassen kunnen worden ingedeeld in twee groepen, te weten:
een. Inerte gassen zoals (i) argon en (ii) helium,
b. Gassen die oplossen in en reageren met het metaal, bijvoorbeeld CO 2, O 2, H2 en N 2 .
argon:
Het is een niet-brandbaar, niet-explosief gas dat wordt verkregen uit lucht door diepe koeling en fractionering, waarbij het aanwezig is in de mate van 9, 3 x 10 Het is ongeveer 23% zwaarder dan lucht.
Over het algemeen wordt argon op de markt gebracht in drie klassen, bijvoorbeeld A, B en C die respectievelijk 0-01, 0-04, 0-1% onzuiverheden bevatten. Commercieel argon bevat 16-7% onzuiverheden. Voor hoogwaardig laswerk is de vereiste zuiverheid van argon ongeveer 99-995%.
Argon is niet-toxisch maar kan verstikking in besloten ruimtes veroorzaken door de lucht te vervangen.
Argon wordt opgeslagen en verzonden in standaard stalen cilinders in gasvormige ruimtes. Cilinders voor zuiver argon zijn aan de onderkant zwart en aan de bovenkant wit, waarop de woorden 'Pure Argon' zijn gesjabloneerd. In een cilinder wordt het gas onder een druk van 150 atmosfeer gehouden (ongeveer 15 N / mm2) - wanneer het volledig is gevuld.
Een standaard 40 liter cilinder bevat 6 kubieke meter (6000 liter) argon. Van een cilinder wordt argon gevoerd naar het punt van lassen door een drukregelaar die is bevestigd aan de klep in de hals van de cilinder. De drukregelaar brengt de druk van het gas omlaag tot het aantal dat nodig is voor het lassen (meestal onder 0-5 atmosfeer) en houdt ook de werkdruk constant, ongeacht de druk in de cilinder. De drukregelaars voor argoncilinders zijn zwart geverfd.
De stroomsnelheid van argon wordt gemeten met een stroommeter, rota-meter genoemd, die aan de regelaar is bevestigd.
De specifieke toepassingen van verschillende soorten argon voor lassen worden hieronder vermeld:
Klasse A:
Grade A (99-99% zuiver of meer) argon wordt gebruikt voor het lassen van actieve en zeldzame metalen en ook voor het lassen van componenten gemaakt van andere materialen, in het laatste stadium van de fabricage.
Graad B:
Grade B (99-96% Pure) argon wordt gebruikt voor het lassen van aluminium en magnesium-basislegeringen.
Grade C:
Grade C (99-9% puur) argon wordt gebruikt voor het lassen van roestvrij en ander hooggelegeerd staal.
Helium:
Helium is een zeldzaam gas. Het is in een atmosfeer aanwezig in de mate van slechts 0-52 x 10-3 %. Bovendien is helium tot 10% aanwezig in aardgas. Het is ook het gevolg van het verval van bepaalde radioactieve elementen en wordt aangetroffen in sommige uraniummineralen.
Vanwege de hoge kosten is helium relatief minder gebruikt inert gas.
Het is een licht gas met een gewicht van slechts 1/7 van dat van lucht. Dit bemoeilijkt de bescherming van het smeltbad en resulteert in een verhoogd gasverbruik.
Helium wordt in twee klassen verkocht. Klasse I is 99-6-99-7% zuiver en Grade II 98-5-99-5% zuiver. Het wordt opgeslagen en verzonden in gasvormige toestand in standaardcilinders onder een druk van 15 MPa (150 atomen). Commercieel Helium I wordt opgeslagen in cilinders die bruin zijn geverfd en geen opschrift dragen. Commercieel Helium II wordt bewaard in cilinders die bruin zijn geverfd en voorzien zijn van het opschrift 'Helium' dat met witte verf is gestencild.
Helium heeft de hoogste ionisatiepotentiaal van elk van de afschermende gassen en daarom kan een lasboog met een veel hogere potentiaal dan argon worden gebruikt. Dus, boog met helium afscherming produceert een grotere hoeveelheid warmte. Vanwege zijn lichte gewicht heeft helium de neiging weg te zweven van de boogzone en produceert daarom een inefficiënt scherm tenzij hogere stroomsnelheden worden gehandhaafd.
Het lichte gewicht is echter nuttig voor overheadlassen. Vanwege het grotere debiet dat nodig is voor helium, zijn hogere lassnelheden haalbaar. Het is mogelijk om met helium ongeveer 35 tot 40% sneller te lassen dan met argon als beschermgas. Het wordt vaak gebruikt bij het lassen van gaswolfraambooglassen, gasmetaal-booglassen en automatische MIG-lasprocessen.
Kooldioxide:
Het is een kleurloos gas met een licht waarneembare geur. Wanneer opgelost in water geeft het een zure smaak. Het is ongeveer 1, 5 limoenen zwaarder dan lucht.
Industrieel wordt CO 2 bereid door calciet van cokes of antraciet in speciaal ontworpen ketelvuurbakken en door het te vangen van natuurlijke bronnen. Het wordt ook verkregen als bijproduct van de productie van ammoniak en fermentatie van alcohol
Onder druk wordt CO2 een vloeistof en stolt door voldoende afkoeling tot een sneeuwachtige substantie (droogijs genaamd) die verdampt bij -57 ° C.
Het in de handel verkrijgbare droge ijs en gasvormige C02 worden verkregen uit vloeibaar C02, dat een kleurloze vloeistof is. Wanneer toegestaan om te verdampen bij O ° C en normale druk (760 mm Hg), produceert één kg CO 2 509 liter gasvormig CO 2 .
Vloeibare CO 2 wordt geleverd in stalen cilinders waarin het 60 tot 80% van de totale ruimte inneemt. Een standaard 40 liter cilinder bevat 25 kg vloeistof die ongeveer 15 cu.m produceert. van gas bij verdamping. De druk van het gas in de cilinder hangt af van de temperatuur die daalt naarmate er meer gas uit de cilinder wordt afgetapt.
CO 2 gebruikt voor lasdoeleinden kan van twee kwaliteiten zijn. Klasse I moet ten minste 99-5% (in volume) zuiver CO 2 bevatten en niet meer dan 0-178 g / m 3 vocht. De overeenkomstige cijfers voor Grade II zijn 99-0% en 0-515 g / m 3 .
De penetratiekarakteristieken van CO2 zijn vergelijkbaar met de penetratiekarakteristieken van helium vanwege gelijkenissen van gewichten van de gassen. CO 2 dat wordt gebruikt voor het lassen, moet vrij zijn van alle vocht omdat vocht waterstof vrijmaakt dat porositeit in het lasmetaal produceert. Omdat CO 2 een grotere elektrische weerstand heeft, moet de stroominstelling 20 tot 30% hoger zijn dan die gebruikt worden met argon en helium.
CO 2 wordt als inert beschouwd bij de normale temperatuur en druk. Bij verhoogde temperaturen dissocieert het echter in de mate van 20 tot 30% in CO en O. CO is toxisch en heeft een veilige concentratie van slechts 175 ppm (delen per miljoen) vergeleken met 5000 ppm voor CO 2 . Dit vraagt om een effectief uitlaatsysteem om te beschermen tegen de schadelijke effecten van CO.
Het negatieve kenmerk van de vorming van zuurstof is dat het de nominale sterkte van het metaal kan verminderen. Een ander groot nadeel van het gebruik van CO 2 is de extreme weerstand tegen stroomstroming. Vanwege deze weerstand is de booglengte gevoelig. Wanneer de booglengte te lang is, zal deze gemakkelijker doven dan wanneer een inert gas, zoals argon of helium, wordt gebruikt.
Defecte lassen worden meestal geproduceerd wanneer CO 2 wordt gebruikt vanaf het bovenste of onderste gedeelte van een cilinder. Dit komt omdat het gas aan de top de meeste onzuiverheden (stikstof, zuurstof en vocht) draagt terwijl het water er mogelijk is. 150-200 gm / cilinder verzamelt zich onderaan onder de vloeibare CO 2 . Verander de vloeibare CO 2 volledig is opgebruikt, het gas dat uit de cilinder komt bevat overmatig vocht.
Om defecten als gevolg van onzuiverheden in CO 2 te voorkomen, is het een goed plan om het pas afgeleverde CO 2 15, 20 minuten te laten bezinken en het bovenste gedeelte van de inhoud in de atmosfeer af te geven. Het is ook een goede gewoonte om een cilinder ondersteboven te draaien en hem ongeveer 15 minuten in deze positie te laten rusten. Na die periode, open de klep voorzichtig, al het water in de cilinder zal naar buiten stromen.
Wanneer CO 2 wordt getapt met een snelheid van meer dan 1000 lit / uur (bij continue laswerkzaamheden), is het goed voor een operator om ten minste twee parallel aangesloten cilinders te gebruiken.
Als het om grote hoeveelheden CO 2 gaat, kan het in tankschepen worden vervoerd en in verdampers worden gegoten. CO 2 kan ook als droogijs worden verzonden en bij de gebruiker worden afgedampt. Grote voordelen van het gebruik van vast C02 voor lassen zijn de hoge zuiverheid van het gas en betere transporteerbaarheid. Briketten van vast CO 2, zoals geleverd door een leverancier, worden in speciale vaten omgezet in gas, verwarmd met elektriciteit of met warm water.
Andere gassen:
Over het algemeen worden Ar, He en C02 alleen of in mengsels als afschermende gassen voor lassen gebruikt. Er worden echter vrij vaak andere gassen zoals O2, H2 en N2 aan deze gassen toegevoegd om bepaalde gewenste vormen en kenmerken van lasafzettingen te bereiken.
Zuurstof is kleurloos, geurloos en smaakloos actief gas dat met veel elementen samengaat tot oxiden. In staal kan het worden gecombineerd met koolstof om CO te vormen dat kan worden ingevangen in het stollende lasmetaal en resulteren in poriën of holtes. Dit defect wordt meestal overwonnen door de toevoeging van desoxidatiemiddelen zoals Mn en Si.
Waterstof is het lichtste gas dat in de atmosfeer aanwezig is in de mate van 0-01%. Waterstof kan echter ook in de boogatmosfeer aanwezig zijn van vocht of koolwaterstoffen aanwezig op het basismetaal of de vuldraad. Het lost op in gesmolten staal, maar de oplosbaarheid ervan in staal bij kamertemperatuur is zeer laag. De waterstof die ontsnapt, gaat dus naar de korrelgrenzen en kan scheuren veroorzaken. Het veroorzaakt ook onder-parel kraken in HAZ.
Stikstof zit volop in de atmosfeer. Het is kleurloos, geurloos, niet-toxisch en bijna een inert gas. Het is oplosbaar in gesmolten staal, maar de oplosbaarheid ervan in staal bij kamertemperatuur is zeer laag. Het kan dus ook poriën en holtes veroorzaken. In zeer kleine hoeveelheden kunnen nitrieten, indien ze worden gevormd, de sterkte en hardheid van staal verhogen, maar de taaiheid verminderen die tot barsten kan leiden. Stikstof wordt soms gebruikt voor het lassen van koper, omdat het een hoge warmtebron levert. Vanwege de lage kosten, vergeleken met argon, wordt het vaak gebruikt voor het reinigen van roestvrij stalen buizen en leidingen.
Gasmengsels:
Gasmengsels die gewoonlijk worden gebruikt bij booglasprocessen omvatten Ar-He, Ar-CO 2, Ar-O 2, Ar-H2, Ar-CO 2 -O 2, en dergelijke.
De verhouding van argon in Ar-He-mengsels kan variëren van 25 tot 95% Ar. Voor het lassen van aluminium is een combinatie die vaak wordt gebruikt echter een mengsel van Ar-75% He of Ar-80% He. Argon als afschermend gas helpt bij het verwijderen van oxiden en het vertoont ook een zekere mate van poreusiteitscontrole over de lasafzetting. Helium helpt om een goede hielconfiguratie te geven. De meeste ferro en non-ferro metalen kunnen worden gelast met helium of argon, of hun mengsels. Helium is met name handig voor het lassen van zwaardere secties van aluminium, magnesium en koper, evenals voor het lassen boven het hoofd.
Een mengsel van CO 2 -75% Ar of CO, -SO 2 % Ar is vrij populair voor het lassen van structurele en laaggelegeerde staalsoorten. Argon verbetert de metaaloverdrachtseigenschappen en CO 2 helpt bij het verbeteren van de korrelvorm en de economische aspecten van het proces. Deze mengsels worden echter gebruikt op dunnere stukken staal wanneer het uiterlijk van de korrels belangrijk is. Deze worden ook nuttig gevonden voor lassen op positie-positie op extreem dunne plaat.
Zuurstof wordt soms toegevoegd aan argon met het oog op het verbeteren van de hielvorm bij het lassen van koolstofarm staal. Een kleine hoeveelheid zuurstof die aan argon wordt toegevoegd, brengt aanzienlijke veranderingen teweeg. Het verbreedt bijvoorbeeld de diepe penetratie vinger in het midden van de kraal; het verbetert ook de hielcontour en elimineert de ondersnijding aan de rand van de las.
Zuurstof wordt normaal toegevoegd in hoeveelheden van 1%, 2% of 5%. De maximale hoeveelheid zuurstof die wordt gebruikt voor Ar-O2-mengsels is 5%. Hogere hoeveelheden, indien toegevoegd, kunnen leiden tot porositeit in het lasmetaal. Het belangrijkste doel van het toevoegen van zuurstof aan argon is het vormen van thermionisch ijzeroxide op het oppervlak van de staalelektrode waardoor de emissiviteit ervan wordt verbeterd en de kathodevlek breder en stabieler wordt, als de elektrode negatief wordt gemaakt.
Waterstof wordt soms toegevoegd aan argon, maar het is beperkt tot maximaal 5%. Normaal gesproken zijn de gebruikte mengsels Ar-2% II of Ar-4% H2. Toevoeging van waterstof veroorzaakt een toename van de boogspanning die leidt tot een hogere warmte in de boog. Het Ar-H2-mengsel mag niet worden gebruikt voor koolstofarme of laaggelegeerde staalsoorten, aangezien dit kan leiden tot waterstofscheuren, vaak waterstofverbrossing genoemd. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het lassen van nikkel of Ni-legeringen. Zware stukken roestvrij staal worden ook met dit mengsel gelast.
Mengsel van CO 2 - O 2 of Ar-CO 2 - O 2 wordt ook soms gebruikt voor het lassen van zacht staal. Dit verbetert de modus van metaaloverdracht en hielvorm. Toevoeging van zuurstof resulteert in het heterlopen van de boog en vermijdt aldus het gebrek aan fusie.
Het gebruik van chloor, in kleine hoeveelheden, als beschermgas voor aluminium verbetert de boogstabiliteit. Ook helpt stikstofmonoxide als een zeer kleine toevoeging (<0-03%) aan het beschermgas, voor het lassen van aluminium, bij het verlagen van het ozongehalte in de laszone.
In het algemeen kan de samenstelling van het beschermgas voor met gas beschermd booglassen van verschillende metalen en hun legeringen gebaseerd zijn op de richtlijnen gegeven in tabel 5.6. Kraalvormen verkregen met verschillende afschermende gassen worden getoond in Fig. 5.3.
