Eines der am weitesten verbreiteten und effizientesten automatischen Schweißverfahren in der modernen Schwerindustrie und Stahlrohrherstellung istUnterpulverschweißen(GESEHEN). Als ausgereifte Technologie zeichnet sich SAW durch Eigenschaften wie Unterpulverlichtbogen, Flussmittelschutz, tiefe Eindringtiefe, stabile Schweißqualität und weniger Spritzer aus. Im Gegensatz zu MIG- und WIG-Schweißverfahren (offener Lichtbogen) werden beim Unterpulverschweißen der gesamte Lichtbogen und das Schmelzbad vollständig vom Flussmittel abgedeckt und geschützt, wodurch der Schweißbereich von der Luft isoliert und Oxidationsfehler vermieden werden. Seit Beginn der industriellen Produktion hat sich das Unterpulverschweißen zum Kernschweißverfahren für spiralgeschweißte Rohre, dickwandige Stahlkonstruktionen, Druckbehälter, den Kesselbau, den Schiffbau und den Großgerätebau entwickelt. Aufgrund seiner Eignung zum Schweißen dicker Bleche, der hohen Stromkapazität und der einfachen Automatisierung hat das Unterpulverschweißen in der Schwerindustrie eine unersetzliche Stellung eingenommen.
Grundlegende Definition und Funktionsprinzip
Das Unterpulverschweißen ist ein automatischer oder halbautomatischer Lichtbogenschweißprozess, bei dem Volldraht als Zusatzwerkstoff verwendet wirdFlussals Schutzmedium. Das Besondere an diesem Verfahren ist, dass der Lichtbogen während des Schweißvorgangs von der Flussmittelschicht bedeckt ist und keine offene Flamme sichtbar ist. Die gesamte metallurgische Reaktion des Schweißens wird in einer versiegelten Schlackeschutzumgebung abgeschlossen.
Sein Funktionsprinzip kann in vier Stufen unterteilt werden: Lichtbogenzündung, Wärmeschmelzen, metallurgische Reaktion und Schutz vor Schlackenbildung. Beim Starten der Schweißmaschine entsteht durch den Kurzschluss zwischen Schweißdraht und Werkstück ein Übergangsstrom, der den Lichtbogen zündet. Gleichzeitig schmilzt die hohe-Lichtbogenwärme das umgebende Flussmittel, den Schweißdraht und das Grundmaterial. Das geschmolzene Flussmittel bildet eine viskose und dichte flüssige Schlackenschicht, die das Hochtemperatur-Schmelzbad vollständig bedecken kann. Diese Schlackenschicht kann Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf in der Luft isolieren und so verhindern, dass schädliche Gase in die Schweißnaht gelangen. Gleichzeitig finden zwischen der geschmolzenen Schlacke und dem geschmolzenen Stahl eine Reihe komplexer metallurgischer Reaktionen wie Desoxidation, Entschwefelung und Entphosphorung statt, wodurch die Mikrostruktur der Schweißnaht gereinigt und die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung verbessert werden. Nach dem Abkühlen erstarrt die flüssige Schlacke auf der Schweißoberfläche zu einer harten Schale, die sich leicht entfernen lässt und eine glatte und gleichmäßige Schweißnaht bildet.
Die wichtigsten Geräte und Materialien des SAW-Systems
Eine komplette Unterpulverschweißanlage besteht aus professioneller Schweißausrüstung, Schweißdraht und Spezialflussmittel.
1. Schweißgeräte
Die Kernausrüstung besteht im Wesentlichen aus einer automatischen Schweißstromversorgung, einem Drahtvorschubgerät, einem Schweißwagen oder einem mobilen Portalsystem sowie einer Flussmittelversorgung und einem Rückgewinnungsgerät. Das Schweißnetzteil liefert einen stabilen Strom und eine stabile Spannung, um eine kontinuierliche und stabile Verbrennung des Lichtbogens zu gewährleisten. Der automatische Drahtvorschub kann die Drahtvorschubgeschwindigkeit präzise steuern und an die Geschwindigkeit der Schweißbewegung anpassen, um eine Unterbrechung des Lichtbogens und ein instabiles Schmelzbad zu vermeiden. Der Laufwagen bewegt die Schweißpistole mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und sorgt so für eine gleichbleibende Schweißnahtbreite und Eindringtiefe. Darüber hinaus kann das automatische Flussmittelzirkulationssystem eine automatische Verteilung und Rückgewinnung des Flussmittels erreichen und so nicht nur einen kontinuierlichen Schutz während des Schweißprozesses gewährleisten, sondern auch die Materialausnutzung verbessern und dadurch die Produktionskosten senken.
2. Schweißdraht und Flussmittel
Das Unterpulverschweißen beruht auf der kombinierten Wirkung von Schweißdraht und Flussmittel, um eine metallurgische Optimierung zu erreichen. Der Schweißdraht liefert Füllmetall und Legierungselemente, während das Flussmittel als Schutz-, Desoxidations- und Verunreinigungenentfernungsmittel dient. Verschiedene Stahlsorten wie Kohlenstoffstahl, niedrig-legierter hoch-Stahl und Pipelinestahl erfordern entsprechende neutrale, saure oder alkalische Flussmittel. Unter ihnen haben alkalische Flussmittel eine relativ starke Fähigkeit zur Entfernung von Verunreinigungen, was die Zähigkeit und Rissbeständigkeit der Schweißnaht bei niedrigen Temperaturen deutlich verbessern kann und für das Schweißen von Rohrleitungen und Druckbehältern mit hohem Standard geeignet ist. Saure Flussmittel zeichnen sich durch eine gute Prozessleistung, einen stabilen Lichtbogen und eine schöne Schweißnahtbildung aus und werden hauptsächlich zum Schweißen von gewöhnlichem Baustahl verwendet.
Vollständiger technologischer Prozess des Unterpulverschweißens
1. Vorbereitung vor dem Schweißen
Die Vorbehandlung-ist ein entscheidender Schritt zur Sicherstellung der Qualität der Schweißnaht. Zunächst müssen die Produktoberfläche und der Schweißbereich gründlich gereinigt werden. Dabei müssen Rost, Oxidablagerungen, Ölflecken, Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen entfernt werden, um durch Verunreinigungen verursachte Defekte wie Poren, Schlackeneinschlüsse und Risse zu vermeiden. Zweitens muss das Flussmittel bei einer bestimmten hohen Temperatur getrocknet werden, um inneren Wasserdampf zu entfernen, wodurch der Wasserstoffgehalt in der Schweißnaht verringert und wasserstoffinduzierte Kaltrisse vermieden werden. Darüber hinaus muss der Bediener den Schweißmontagespalt und den Schweißwinkel entsprechend der Blechdicke und den Schweißstandards anpassen, um eine gleichmäßige Eindringschicht und eine gute Verschmelzung sicherzustellen.
2. Parametereinstellungen und Probeschweißen
Vor dem formellen Schweißprozess muss das Personal die Kernprozessparameter einstellen, einschließlich Schweißstrom, Spannung, Lichtbogenbewegungsgeschwindigkeit und Drahtlänge usw. Der Strom bestimmt den Wärmeeintrag und die Eindringtiefe der Schweißnaht; die Spannung steuert die Breite der Schweißnaht und das Aussehen der Schweißraupe; Die Geschwindigkeit der Lichtbogenbewegung beeinflusst die Schweißeffizienz und die Qualität der Schweißung. Wenn die Parameter nicht richtig aufeinander abgestimmt sind, kann dies zu unzureichender Eindringtiefe, Durchbrennen, unvollständiger Verschmelzung oder ungleichmäßiger Schweißnahtbildung führen. Um die Stabilität der Parameter und die qualifizierte Schweißleistung in der Großserienproduktion sicherzustellen, müssen Probeschweißungen durchgeführt werden.
3. Formaler Schweiß- und Flussmittelschutz
Während des formellen Schweißvorgangs verteilt die Flussmittelzufuhrvorrichtung das Flussmittel gleichmäßig auf der Schweißnaht und bildet so eine ausreichende Dicke der Flussmittelschicht. Der Schweißdraht wird kontinuierlich zugeführt und der Lichtbogen brennt stabil unter der Flussmittelschicht. Der Hochtemperatur-Lichtbogen schmilzt das Grundmaterial und den Schweißdraht und bildet ein Schmelzbad. Gleichzeitig bildet sich nach dem Schmelzen des Flussmittels eine schützende Schlackenschicht, die die Luft isoliert und die metallurgische Reinigung vervollständigt. Der Schweißwagen bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts, um ein kontinuierliches Schweißen über große Entfernungen zu ermöglichen. Bei spiralgeschweißten Rohren und dickwandigen Stahlkonstruktionen kommt üblicherweise das doppelseitige Unterpulverschweißen zum Einsatz. Zuerst erfolgt die Innenschweißung und anschließend die Außenschweißung, um eine vollständige Durchdringung und eine dichte Schweißstruktur zu gewährleisten.
4. Nachbehandlung und Inspektion nach dem Schweißen
Warten Sie nach Abschluss des Schweißens auf die natürliche Abkühlung und entfernen Sie die oberflächliche Schlackenschale. Die Schweißoberfläche ist glatt und flach und weist eine gute Formqualität auf. Für qualitativ hochwertige Produkte wie Pipeline-Stahl und Druckbehälter sind nach dem Schweißen zerstörungsfreie-Prüfungen wie Ultraschallprüfungen und Röntgenfehlererkennung erforderlich, um innere Risse, Schlackeneinschlüsse und unvollständige Schweißfehler zu erkennen. Gleichzeitig müssen mechanische Eigenschaftstests wie Zugversuche und Schlagversuche durchgeführt werden, um zu überprüfen, ob die Schweißnahtfestigkeit und -zähigkeit den Industriestandards entspricht.
Kerntechnologische Vorteile
Im industriellen Produktionsprozess hat das Unterpulverschweißen beim Dickblechschweißen und beim Schweißen langer Schweißnähte unersetzliche technische Vorteile. Erstens kann das Flussmittelschutzsystem die Luft vollständig isolieren, was zu einem sehr geringen Gasgehalt in der Schweißnaht und einer dichten inneren Struktur mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften führt. Zweitens kann das Unterpulverschweißen hohen Strömen standhalten, einen großen Wärmeeintrag erzielen, verfügt über ein gutes Eindringvermögen und eignet sich besonders für das Schweißen dicker Bleche, die mit herkömmlichen Schweißverfahren nicht durchgeführt werden können. Darüber hinaus zeichnet sich dieses automatische Schweißverfahren durch eine hohe Produktionseffizienz, einen stabilen Schweißprozess, eine geringe Fehlerrate und eine sehr geringe Abhängigkeit von menschlicher Arbeitskraft aus. Viertens wird die Verschmutzung durch Schweißrauch deutlich reduziert, was die Arbeitsumgebung und die Sicherheit vor Ort verbessert. Fünftens ist die Schweißnaht glatt und gleichmäßig, fast ohne Spritzer, was den Arbeitsaufwand für das anschließende Schleifen und die Feinbearbeitung erheblich reduziert und die Produktionseffizienz verbessert.
Einschränkungen
Obwohl das Unterpulverschweißen erhebliche Vorteile bietet, weist es auch gewisse technische Einschränkungen auf. Aufgrund der Notwendigkeit einer Flussmittelabdeckung während des Schweißprozesses ist das Unterpulverschweißen nur für Flachschweißen und Horizontalschweißen geeignet und kann kein Vollpositionsschweißen wie Vertikalschweißen und Überkopfschweißen erreichen. Daher gibt es Positionsbeschränkungen. Darüber hinaus eignet sich das Unterpulverschweißen nicht zum Schweißen dünner Bleche, da der Wärmeeintrag beim Unterpulverschweißen zu groß ist, was zu Blechverformungen oder Durchbrennen führen kann. Gleichzeitig ist die Schweißausrüstung aufgrund der großen Größe nicht für komplexe und unregelmäßig geformte kleine Werkstücke sowie mobile Bauszenarien geeignet. In der tatsächlichen Produktion muss eine strenge Schlüsselprozesskontrolle durchgeführt werden: strenge Kontrolle der Trocknungstemperatur des Flussmittels, um durch Wasserstoff verursachte Risse zu verhindern; Passen Sie Strom und Spannung genau an, um zu verhindern, dass die Elektrode eindringt oder überhitzt. Stellen Sie sicher, dass das Flussmittel gleichmäßig bedeckt ist, um das Eindringen von Luft zu verhindern. Kontrollieren Sie die Schweißgeschwindigkeit angemessen, um die Schweißnahtbildung zu stabilisieren.
Wichtigste industrielle Anwendungen
Lichtbogenschweißen wird häufig in der Schwerindustrie eingesetzt, wo hohe Qualitäts- und Effizienzstandards erforderlich sind.
1. In der Stahlrohrindustrie handelt es sich um ein spezielles Schweißverfahren für spiralgeschweißte Rohre und längsnahtgeschweißte Rohre mit großem {{1}Durchmesser. Es wird häufig in Öl- und Gasfernleitungen, kommunalen Wasserversorgungsleitungen und Windkraftanlagen eingesetzt.
2. In der Schwerstahlkonstruktionsindustrie wird die Unterpulverschweißtechnik für Brückenstahlplatten, den Bau tragender Strukturen und die Herstellung von Hafenmaschinen eingesetzt.
3. Im Druckbehälter- und Kesselbau wird diese Technologie zum Schweißen dickwandiger Zylinder eingesetzt, um eine hohe Drucktoleranz und Luftdichtheit sicherzustellen.
4. Im Schiffbau und in der Meerestechnik kann das Unterpulverschweißen die strukturelle Stabilität und Korrosionsbeständigkeit von Schiffskörperstahlplatten und Offshore-Plattformkomponenten gewährleisten.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Automatisierung und der intelligenten Fertigung entwickelt sich die Unterpulverschweißtechnologie schrittweise in Richtung intelligenter Parameteranpassung, kollaborativem Roboterschweißen und effizientem Schweißen weiter, wodurch die Effizienz der industriellen Produktion weiter gesteigert wird.
Das Unterpulverschweißen ist ein effizienter, qualitativ hochwertiger und hochautomatisierter Schweißprozess, der das Schweißen durch den Schutz des Flussmittels und die metallurgische Reinigung erreicht. Im Gegensatz zum herkömmlichen Schlitzlichtbogenschweißen wird beim Unterpulverschweißen körniges Flussmittel zum Schutz verwendet, was ein geschlossenes Schweißen ermöglicht, Porositätsfehler effektiv beseitigt und das Schweißgut reinigt, was zu besseren mechanischen Eigenschaften führt. Es bietet erhebliche Vorteile wie tiefe Eindringtiefe, stabilen Prozess, ästhetisches Aussehen der Schweißnaht und niedrige Fehlerrate. Es eignet sich besonders für dicke Bleche, lange Schweißnähte und die industrielle Produktion im großen Maßstab.
Obwohl es bei den Schweißpositionen und dem Schweißen dünner Bleche gewisse Einschränkungen gibt, nimmt es in der Schwerindustrie, im Rohrleitungsbau, in der Druckbehälterproduktion und im Stahlkonstruktionsbau immer noch eine beherrschende Stellung ein. Durch kontinuierliche Innovationen in der Schweißtechnik und automatischen Steuerungssystemen wird das Unterpulverschweißen auch in Zukunft eine höhere Schweißeffizienz, geringere Fehlerraten und eine stabilere Schweißleistung erreichen und weiterhin ein zentraler Schweißprozess sein, der den Aufbau moderner industrieller Infrastruktur unterstützt.
