W artykule przedstawiono proces zgrzewania natryskowego form puszek szklanych z trzech aspektów
Pierwszy aspekt: proces zgrzewania natryskowego form szklanych do butelek i puszek, w tym ręczne zgrzewanie natryskowe, spawanie natryskowe plazmowe, spawanie natryskowe laserowe itp.
Powszechny proces spawania natryskowego form – zgrzewanie natryskowe plazmowe, dokonał ostatnio nowych przełomów za granicą, dzięki udoskonaleniom technologicznym i znacznie udoskonalonym funkcjom, powszechnie znanym jako „spawanie natryskowe mikroplazmą”.
Spawanie natryskowe mikroplazmą może pomóc firmom zajmującym się formami znacznie obniżyć koszty inwestycji i zaopatrzenia, długoterminowe koszty konserwacji i zużycia materiałów eksploatacyjnych, a sprzęt może natryskiwać szeroką gamę przedmiotów obrabianych.Prosta wymiana głowicy palnika do spawania natryskowego może zaspokoić potrzeby spawania natryskowego różnych przedmiotów.
2.1 Jakie jest specyficzne znaczenie „proszku lutowniczego ze stopu niklu”
Nieporozumieniem jest traktowanie „niklu” jako materiału okładzinowego. W rzeczywistości proszek lutowniczy na bazie niklu jest stopem składającym się z niklu (Ni), chromu (Cr), boru (B) i krzemu (Si).Stop ten charakteryzuje się niską temperaturą topnienia, wahającą się od 1020°C do 1050°C.
Głównym czynnikiem prowadzącym do powszechnego stosowania proszków lutowniczych ze stopów niklu (nikiel, chrom, bor, krzem) jako materiałów okładzinowych na całym rynku jest energiczna promocja na rynku proszków lutowniczych ze stopów niklu o różnej wielkości cząstek .Ponadto stopy na bazie niklu można łatwo osadzać za pomocą spawania gazowego w tlenie (OFW) od najwcześniejszych etapów ze względu na ich niską temperaturę topnienia, gładkość i łatwość kontroli jeziorka spawalniczego.
Spawanie tlenowo-gazowe (OFW) składa się z dwóch odrębnych etapów: pierwszego etapu, zwanego etapem osadzania, w którym proszek spawalniczy topi się i przylega do powierzchni przedmiotu obrabianego;Topiony w celu zagęszczenia i zmniejszenia porowatości.
Należy wspomnieć, że tzw. etap przetapiania osiąga się poprzez różnicę temperatur topnienia metalu rodzimego i stopu niklu, którym może być żeliwo ferrytyczne o temperaturze topnienia od 1350 do 1400°C lub o temperaturze topnienia temperaturze od 1370 do 1500°C ze stali węglowej C40 (UNI 7845–78).To właśnie różnica temperatur topnienia gwarantuje, że stopy niklu, chromu, boru i krzemu nie spowodują przetopienia metalu nieszlachetnego, gdy osiągną temperaturę etapu przetapiania.
Jednakże osadzanie stopu niklu można również osiągnąć poprzez osadzenie ciasnego ściegu drutu bez konieczności procesu przetapiania: wymaga to zastosowania spawania łukiem plazmowym przeniesionym (PTA).
2.2 Proszek lutowniczy ze stopu niklu stosowany do platerowania stempla/rdzenia w przemyśle szkła butelkowego
Z tych powodów przemysł szklarski w naturalny sposób wybrał stopy na bazie niklu do utwardzania powłok na powierzchniach stempla.Osadzanie stopów na bazie niklu można osiągnąć albo poprzez spawanie w atmosferze tlenowo-paliwowej (OFW), albo przez naddźwiękowe natryskiwanie płomieniowe (HVOF), natomiast proces przetapiania można przeprowadzić za pomocą systemów ogrzewania indukcyjnego lub ponownie poprzez spawanie w atmosferze tlenowo-paliwowej (OFW). .Ponownie, najważniejszym warunkiem wstępnym jest różnica temperatury topnienia metalu podstawowego i stopu niklu, w przeciwnym razie nakładanie powłok nie będzie możliwe.
Stopy niklu, chromu, boru i krzemu można uzyskać przy użyciu technologii łuku plazmowego (PTA), takiej jak spawanie plazmowe (PTAW) lub spawanie w gazie obojętnym wolframowym (GTAW), pod warunkiem, że klient posiada warsztat przygotowujący gaz obojętny.
Twardość stopów na bazie niklu różni się w zależności od wymagań pracy, ale zwykle wynosi od 30 HRC do 60 HRC.
2.3 W środowisku o wysokiej temperaturze ciśnienie stopów na bazie niklu jest stosunkowo duże
Twardość wymieniona powyżej odnosi się do twardości w temperaturze pokojowej.Jednakże w środowiskach pracy o wysokiej temperaturze twardość stopów na bazie niklu maleje.
Jak pokazano powyżej, chociaż twardość stopów na bazie kobaltu jest niższa niż stopów na bazie niklu w temperaturze pokojowej, twardość stopów na bazie kobaltu jest znacznie większa niż stopów na bazie niklu w wysokich temperaturach (takich jak praca formy temperatura).
Poniższy wykres przedstawia zmianę twardości proszków lutowniczych różnych stopów wraz ze wzrostem temperatury:
2.4 Jakie jest specyficzne znaczenie „proszku lutowniczego ze stopu na bazie kobaltu”?
Biorąc pod uwagę kobalt jako materiał okładzinowy, w rzeczywistości jest to stop składający się z kobaltu (Co), chromu (Cr), wolframu (W) lub kobaltu (Co), chromu (Cr) i molibdenu (Mo).Stopy na bazie kobaltu, zwykle nazywane proszkiem lutowniczym „stellitowym”, zawierają węgliki i borki, które nadają im własną twardość.Niektóre stopy na bazie kobaltu zawierają 2,5% węgla.Główną cechą stopów na bazie kobaltu jest ich super twardość nawet w wysokich temperaturach.
2.5 Problemy napotykane podczas osadzania stopów na bazie kobaltu na powierzchni stempla/rdzenia:
Główny problem osadzania stopów na bazie kobaltu związany jest z ich wysoką temperaturą topnienia.W rzeczywistości temperatura topnienia stopów na bazie kobaltu wynosi 1375–1400°C, co jest prawie temperaturą topnienia stali węglowej i żeliwa.Hipotetycznie, gdybyśmy musieli zastosować spawanie gazowe w tlenie (OFW) lub natryskiwanie płomieniem hipersonicznym (HVOF), to na etapie „przetapiania” metal nieszlachetny również uległby stopieniu.
Jedyną realną opcją osadzania proszku na bazie kobaltu na stemplu/rdzeniu jest: przeniesiony łuk plazmowy (PTA).
2.6 O chłodzeniu
Jak wyjaśniono powyżej, zastosowanie procesów spawania tlenowo-paliwowego (OFW) i hipersonicznego natryskiwania płomieniowego (HVOF) oznacza, że osadzona warstwa proszku jest jednocześnie topiona i sklejana.W kolejnym etapie przetapiania następuje zagęszczenie liniowego ściegu spoiny i wypełnienie porów.
Można zauważyć, że połączenie powierzchni metalu podstawowego z powierzchnią okładziny jest idealne i nieprzerwane.Stemple biorące udział w teście znajdowały się na tej samej linii produkcyjnej (butelek), stemple wykorzystujące spawanie tlenowo-paliwowe (OFW) lub naddźwiękowe natryskiwanie płomieniowe (HVOF), stemple wykorzystujące łuk przenoszony plazmowo (PTA), pokazane na tym samym zdjęciu Pod ciśnieniem powietrza chłodzącego temperatura robocza stempla z łukiem plazmowym (PTA) jest o 100°C niższa.
2.7 O obróbce
Obróbka skrawaniem jest bardzo ważnym procesem w produkcji stempli/rdzeniowych.Jak wskazano powyżej, bardzo niekorzystne jest osadzanie proszku lutowniczego (na stemplach/rdzeniowych) o znacznie obniżonej twardości w wysokich temperaturach.Jednym z powodów jest obróbka skrawaniem;obróbka proszkiem lutowniczym stopu o twardości 60HRC jest dość trudna, co zmusza klientów do wybierania tylko niskich parametrów przy ustawianiu parametrów narzędzia tokarskiego (prędkość narzędzia tokarskiego, prędkość posuwu, głębokość…).Stosowanie tej samej procedury spawania natryskowego proszku stopowego 45HRC jest znacznie łatwiejsze;parametry narzędzia tokarskiego można także ustawić wyżej, a sama obróbka będzie łatwiejsza do wykonania.
2.8 Informacje o masie osadzonego proszku lutowniczego
Procesy spawania gazowego w tlenie (OFW) i naddźwiękowego natryskiwania płomieniowego (HVOF) charakteryzują się bardzo wysokim współczynnikiem utraty proszku, który może sięgać nawet 70% w przypadku przylegania materiału okładziny do przedmiotu obrabianego.Jeśli spawanie natryskowe z rdzeniem rozdmuchowym faktycznie wymaga 30 gramów proszku lutowniczego, oznacza to, że uchwyt spawalniczy musi natryskiwać 100 gramów proszku lutowniczego.
Zdecydowanie stopień utraty proszku w technologii łuku przenoszonego plazmowo (PTA) wynosi około 3% do 5%.W przypadku tego samego rdzenia rozdmuchowego pistolet spawalniczy musi natrysnąć jedynie 32 gramy proszku lutowniczego.
2.9 Informacje o czasie osadzania
Czasy spawania w tlenie (OFW) i naddźwiękowego natryskiwania płomieniowego (HVOF) są takie same.Na przykład czas osadzania i przetapiania tego samego rdzenia rozdmuchowego wynosi 5 minut.Technologia łuku przenoszonego plazmą (PTA) również wymaga tych samych 5 minut, aby osiągnąć całkowite utwardzenie powierzchni przedmiotu obrabianego (łuk przenoszony plazmowo).
Poniższe zdjęcia przedstawiają wyniki porównania obu procesów ze spawaniem łukiem plazmowym przeniesionym (PTA).
Porównanie stempli do okładzin na bazie niklu i okładzin na bazie kobaltu.Wyniki testów przeprowadzonych na tej samej linii produkcyjnej wykazały, że stemple do napawania na bazie kobaltu wytrzymywały 3 razy dłużej niż stemple do napawania na bazie niklu, a stemple do napawania na bazie kobaltu nie wykazały żadnej „degradacji”. Aspekt trzeci: Pytania oraz odpowiedzi na temat wywiadu z panem Claudio Corni, włoskim ekspertem w zakresie spawania natryskowego, na temat zgrzewania natryskowego metodą pełnego natrysku gniazda
Pytanie 1: Jaka grubość warstwy spoiny jest teoretycznie wymagana do spawania natryskowego metodą pełnego wgłębienia?Czy grubość warstwy lutowniczej wpływa na wydajność?
Odpowiedź 1: Sugeruję, aby maksymalna grubość warstwy zgrzewanej wynosiła 2 ~ 2,5 mm, a amplituda oscylacji była ustawiona na 5 mm;jeżeli klient zastosuje większą grubość, może pojawić się problem „połączenia zakładkowego”.
Pytanie 2: Dlaczego nie zastosować większej huśtawki OSC=30mm na odcinku prostym (zalecane ustawienie 5mm)?Czy to nie byłoby dużo bardziej efektywne?Czy jest jakieś specjalne znaczenie dla huśtawki 5 mm?
Odpowiedź 2: Zalecam, aby na odcinku prostym również zastosować odchylenie 5 mm, aby utrzymać odpowiednią temperaturę formy;
Jeśli stosowana jest zmiana 30 mm, należy ustawić bardzo małą prędkość natryskiwania, temperatura przedmiotu obrabianego będzie bardzo wysoka, rozcieńczenie metalu nieszlachetnego stanie się zbyt duże, a twardość utraconego materiału wypełniającego będzie sięgać 10 HRC.Innym ważnym czynnikiem jest wynikające z tego naprężenie przedmiotu obrabianego (z powodu wysokiej temperatury), które zwiększa prawdopodobieństwo pękania.
Przy odchyleniu o szerokości 5 mm prędkość linii jest większa, można uzyskać najlepszą kontrolę, powstają dobre narożniki, właściwości mechaniczne materiału wypełniającego zostają zachowane, a strata wynosi tylko 2 ~ 3 HRC.
P3: Jakie są wymagania dotyczące składu proszku lutowniczego?Który proszek lutowniczy nadaje się do spawania natryskowego komorowego?
A3: Polecam proszek lutowniczy model 30PSP, jeśli wystąpią pęknięcia, użyj 23PSP na formach żeliwnych (użyj modelu PP na formach miedzianych).
P4: Jaki jest powód wyboru żeliwa sferoidalnego?Jaki jest problem stosowania żeliwa szarego?
Odpowiedź 4: W Europie zwykle używamy żeliwa sferoidalnego, ponieważ żeliwo sferoidalne (dwie angielskie nazwy: żeliwo sferoidalne i żeliwo sferoidalne), nazwa została uzyskana, ponieważ zawarty w nim grafit występuje w postaci kulistej pod mikroskopem;w przeciwieństwie do warstw Żeliwo szare formowane płytowo (właściwie można je dokładniej nazwać „żeliwem laminowanym”).Takie różnice w składzie określają główną różnicę między żeliwem sferoidalnym a żeliwem laminowanym: kulki tworzą geometryczną odporność na propagację pęknięć i w ten sposób uzyskują bardzo ważną cechę plastyczności.Co więcej, kulista postać grafitu, przy tej samej ilości, zajmuje mniejszą powierzchnię, powodując mniejsze uszkodzenia materiału, uzyskując w ten sposób przewagę materiałową.Od chwili swojego pierwszego zastosowania przemysłowego w 1948 r. żeliwo sferoidalne stało się dobrą alternatywą dla stali (i innych żeliw), zapewniając niski koszt i wysoką wydajność.
Wydajność dyfuzyjna żeliwa sferoidalnego wynikająca z jego właściwości, w połączeniu z łatwością cięcia i zmiennymi właściwościami wytrzymałościowymi żeliwa, doskonały stosunek oporu do masy
dobra obrabialność
niska cena
Koszt jednostkowy ma dobrą odporność
Doskonałe połączenie właściwości rozciągających i wydłużających
Pytanie 5: Co jest lepsze pod względem trwałości przy wysokiej i niskiej twardości?
A5: Cały zakres wynosi 35 ~ 21 HRC. Zalecam użycie proszku lutowniczego 30 PSP, aby uzyskać wartość twardości zbliżoną do 28 HRC.
Twardość nie jest bezpośrednio związana z żywotnością formy, główna różnica w żywotności polega na sposobie „pokrycia” powierzchni formy i zastosowanym materiale.
Podczas spawania ręcznego rzeczywista kombinacja (materiału spawalniczego i metalu nieszlachetnego) otrzymanej formy nie jest tak dobra, jak w przypadku plazmy PTA, a w procesie produkcji szkła często pojawiają się zarysowania.
Pytanie 6: Jak wykonać pełne spawanie natryskowe wnęki wewnętrznej?Jak wykryć i kontrolować jakość warstwy lutowniczej?
Odpowiedź 6: Zalecam ustawienie na spawarce PTA niskiej prędkości podawania proszku, nie większej niż 10 obr/min;zaczynając od kąta występu, należy zachować odstęp 5 mm, aby spawać równoległe ściegi.
Napisz na końcu:
W dobie szybkich zmian technologicznych nauka i technologia napędzają postęp przedsiębiorstw i społeczeństwa;spawanie natryskowe tego samego przedmiotu obrabianego można osiągnąć różnymi procesami.W przypadku fabryki form oprócz rozważenia wymagań klientów, jaki proces należy zastosować, należy również wziąć pod uwagę wydajność kosztową inwestycji w sprzęt, elastyczność sprzętu, koszty konserwacji i materiałów eksploatacyjnych późniejszego użytkowania oraz to, czy sprzęt może obejmować szerszą gamę produktów.Spawanie natryskowe mikroplazmą niewątpliwie stanowi lepszy wybór dla fabryk form.
Czas publikacji: 17 czerwca 2022 r