Истории применения

Сварка с большим вылетом электрода
 
Рост производительности с неожиданными результатами

Опыт показывает, что превышение рекомендованного значения вылета проволоки 1,9 см вызывает множество проблем – например, чрезмерное разбрызгивание, прожигание и пористость материала. По мере увеличения температуры дуга начинает колебаться, а сварочная ванна становится неуправляемой.

UltraCore®, новое семейство порошковых проволок от компании Lincoln Electric, полностью разрушило эти представления. Благодаря увеличенному вылету электрода эта проволока получила целый ряд уникальных преимуществ. В частности, удалось увеличить производительность наплавки за счет предварительного плавления проволоки до попадания в сварочную ванну. Некоторым компаниям простой переход на новые сварочные проволоки и горелки позволил значительно повысить производительность работы.

Complete Engineering and Construction Inc. (CEC) стала первой компанией, которая применила эту концепцию в крупном проекте. Эта фирма из штата Луизиана заключила контракт на строительство нового моста через реку Белль на автостраде 70 в округе Кайджун.

Старому мосту было больше 50 лет, и это уже начинало на нем сказываться. Он имел уникальную свободно плавающую конструкцию, которая, как дверь, могла раскрываться в одну сторону, чтобы пропустить речные суда. Из-за привязанности местных жителей к старому мосту было необходимо, чтобы новый работал по такому же принципу. Министерство транспорта дало свое согласие, но настояло на более надежной конструкции, которая смогла бы выдержать более интенсивное движение и более тяжелые современные грузовые автомобили.

Поэтому был спроектирован в два раза более тяжелый мост – весом 300 тонн вместо 150 тонн. Для этапа предварительного производства CEC разработала полуавтоматический процесс с системой позиционирования Bug-O, включающей приводы, тележки и рельсы, которые обеспечивают перемещение рабочих изделий под зафиксированными сварочными горелками.

Такой процесс позволил CEC быстро сваривать тяжелые прямоугольные понтоны, которые держат мост наплаву. Компания закупила у Lincoln Electric шесть сварочных аппаратов Invertec® V-350 PRO с механизмами подачи проволоки Lincoln LN™-25 PRO для полуавтоматической сварки и механизмы подачи Lincoln LN™-74 для системы Bug-O.

Система Bug-O служит для обработки крупных секций из стали толщиной 1.9 см, которые свариваются порошковой проволокой Lincoln UltraCore® E71T-1/ T-9 диаметром 1.6 мм в 100-процентном защитном газе CO2.

Возможно, на тот момент это была единственная компания в стране, которая использовала для сварки проволокой диаметром 1.6 мм 350-амперный аппарат. Такая практика была просто неслыханным делом, особенно для настолько тщательно контролируемого государственного проекта.

Как это работает

Использование сварочной проволоки такого диаметра с аппаратом сравнительно небольшой мощности стало возможным благодаря представителю Lincoln Electric Тому О’Брайану (Tom O’Brien), который порекомендовал метод с увеличенным вылетом электрода. После установки новых форсунок расстояние от контактного наконечника до рабочей поверхности составило 3,1 см.

Это простое изменение служило сразу нескольким задачам. Во-первых, при этом стал возможен предварительный подогрев проволоки между контактным наконечником и сварочной ванной. В результате выросла глубина проплавления и производительность наплавки на толстопрофильную сталь – которая стала гораздо выше, чем можно было бы ожидать при сварке проволокой диаметром 1,6 мм на 350-амперном аппарате.

Больший вылет электрода обеспечивает более высокую производительности наплавки и скорость сварки. В иных обстоятельствах этого можно было бы добиться только повышением силы сварочного тока, в то время как оборудование CEC уже работало на пределе своих возможностей. Для сварки стали толщиной 1,9 см проволокой диаметром 1,6 мм в таких условиях потребовался бы сварочный аппарат мощностью 400-600 ампер.

Обычно при образовании дуги на большом расстоянии от наконечника происходит сильное разбрызгивание, которое приводит к частым засорениям форсунки и контактного наконечника, однако проволока UltraCore® имеет покрытие со специальным химическим составом, который сводит разбрызгивание к минимуму. По словам менеджера по проекту Ричарда Бикла (Richard Bickle), время на послесварочную очистку в итоге снизилось более чем на 90%.

Он рассказывает: «Обычно нам приходилось чистить форсунки каждые пять-шесть минут. После перехода на сварку с высоким вылетом электрода мы проводим очистку от силы 2-3 раза в день. По нашим оценкам, шлака и мусора стало где-то на 70% меньше. Это было просто невероятно».

Бикл также отмечает по-прежнему хороший внешний вид и высокое качество швов, подтвержденное данными ультразвукового контроля.

Обычно рекомендуемый вылет электрода составляет 1.3-1.9 см в зависимости от силы тока, толщины металла и некоторых других факторов. Из-за необходимости использовать менее мощные аппараты CEC увеличила длину вылета до 2,5 см от контактного наконечника и более. Это изменение стало возможно только благодаря проволоке UltraCore®.

Во время тестирования сварочных материалов в разных ситуациях инженеры Lincoln Electric сделали революционное открытие. UltraCore® имеет более высокую жесткость по сравнению с другими проволоками, и в то же время она плавно подается через механизмы подачи проволоки. Ее жесткость и другие химические характеристики позволяют избежать отклонения дуги даже при увеличенном вылете.

Уникальные качества этой проволоки сводят разбрызгивание к минимуму, благодаря чему компания CEC смогла значительно сократить временные затраты на чистку наконечника и форсунки и увеличить производительность на 20%. Так как проволока пригодна для работы со 100-процентным CO2, компания смогла избежать применения дорогостоящего аргона. Также компания смогла сильно сэкономить благодаря возможности использовать проволоку диаметром 1,6 мм на 350-амперном сварочном аппарате. В иных обстоятельствах пришлось бы использовать более дорогую проволоку диаметром 1,3 или менее эффективную проволоку диаметром 1,1 мм.

Воплощение идеи в жизнь

В начале своей работы Бикл испытывал серьезные трудности с поиском квалифицированных сварщиков. Эта проблема напомнила о себе при переходе на новый метод сварки. Но, как вскоре узнал Бикл, новая технология не потребовала от сварщиков никаких дополнительных навыков. По его словам, стабильная дуга сделала сварку очень простой, а из-за вылета электрода не возникло никаких проблем.

Метод сварки с увеличенным вылетом электрода также успешно используется и на других компаниях. Например, фирма Owen Steel из Колумбии занимается сложнейшими строительными проектами, в том числе по возведению небоскребов на Манхэттене и крупнейших спортивных арен.

«Технология сварки проволокой UltraCore® с большим вылетом электрода позволил нам максимально увеличить производительность наплавки и в то же время обеспечил нашим сварщикам идеальный контроль над дугой», – говорит руководитель сварочными работами Owen Steel Декстер Джеймс.

Owen Steel пользуется проволокой 71C диаметром 1,6 мм с вылетом электрода 4,4 см. Более высокая скорость подачи проволоки, производительность наплавки с сохранением прежней стабильности дуги и качества сварки позволили Owen повысить производительность сварки на 30%.

Бикл говорит, что, несмотря на снижение стоимости сварки, швы теперь получили более высокое качество и стали проще в изготовлении.

Он говорит: «При сварке этой проволокой не слышно привычного потрескивания порошковой проволоки. Она издает очень нежный гул. Если честно, с такой проволокой у любого будут получаться хорошие швы».

По словам Бикла, даже неопытные операторы смогли без каких-либо проблем пользоваться этим методом сварки в любых пространственных положениях, в том числе на подъем и в потолочном положении.

Он рассказывает: «Все вышло просто идеально. Когда я начал поиск оборудования и материалов для нашего нового проекта, моей главной задачей было найти компанию , которая обеспечивала лучшую техническую поддержку. Когда я спросил представителя Lincoln Electric о лучших новейших технологиях, я и подумать не мог, что он предложит нам что-то такое».

Показать все