Naadlassen: Technieken en beste praktijken

Wat is naadlassen?

Naadlassen is een lasmethode waarbij een paar rolelektroden worden gebruikt in plaats van de cilindrische elektroden die worden gebruikt bij puntlassen. De elektroden bewegen ten opzichte van het werkstuk, waardoor een reeks overlappende gesmolten kernen ontstaat die een gesloten lasnaad vormen.

Naadlassen wordt veel gebruikt in de dunne plaatlassen van afgesloten houders in olievaten, blikjes, radiatoren, vliegtuig- en autobrandstoftanks, alsook straalmotoren, raketten en raketten.

Naadlaselektrode

De elektrode die wordt gebruikt voor naadlassen is een cirkelvormige rol met een diameter van 50-600 mm, met een gebruikelijke diameter van 180-250 mm. De dikte van de rol is 10-20 mm.

Er zijn twee soorten contactoppervlakken: cilindrisch en bolvormig, met af en toe gebruik van conische oppervlakken.

Naast de dubbelzijdige afschuining kan de cilindrische rol ook worden uitgevoerd in een enkelzijdige afschuining om aan te passen aan het naadlassen van gevouwen randen. De contactvlakbreedte ω varieert van 3-10 mm, afhankelijk van de dikte van het werkstuk, en de bolstraal R varieert van 25-200 mm.

Cilindrische rollen worden veel gebruikt bij het lassen van verschillende soorten staal en hoge-temperatuurlegeringen, terwijl sferische rollen vaak worden gebruikt voor het lassen van lichte legeringen vanwege hun gemakkelijke warmteafvoer en uniforme indrukovergang.

Rollen worden meestal extern gekoeld tijdens het gebruik. Bij het lassen van non-ferrometalen en roestvrij staal kan schoon leidingwater worden gebruikt om te koelen. Bij het lassen van gewoon staal wordt meestal een in water oplosbare oplossing met 5% borax gebruikt om roest te voorkomen. Soms wordt ook interne circulerende waterkoeling gebruikt voor rollen, vooral voor lasmachines voor aluminiumlegeringenmaar de constructie is veel complexer.

Naadlasmethode

Op basis van de rotatie- en voedingsmethoden van de rol kan naadlassen worden onderverdeeld in continu naadlassen, intermitterend naadlassen en stapsgewijs naadlassen.

Bij continu naadlassen draait de rol continu en gaat de stroom continu door het werkstuk. Deze methode veroorzaakt gemakkelijk oververhitting van het werkstukoppervlak en ernstige elektrodeslijtage en wordt daarom zelden toegepast. Bij het snelle naadlassen (4-15m/min) wordt echter elke halve cyclus van de 50Hz wisselstroom een laspunt gevormd en de nuldoorgang van de wisselstroom is gelijk aan een rusttijd, die vergelijkbaar is met het volgende intermitterende naadlassen. Daarom is het toegepast in de productie van cilinders en vaten.

Bij intermitterend naadlassen draait de wals continu en gaat de stroom met tussenpozen door het werkstuk, waardoor een naad wordt gevormd die bestaat uit overlappende smeltkernen. Door de intermitterende stroom kunnen de wals en het werkstuk tijdens de rusttijd afkoelen, wat de levensduur van de wals kan verbeteren, de breedte van de warmte-beïnvloede zone en de vervorming van het werkstuk kan verminderen en een betere prestatie kan leveren. laskwaliteit.

Deze methode wordt veel gebruikt bij het naadlassen van diverse staalsoorten, hoge-temperatuurlegeringen en titanium legeringen onder 1,5 mm. Bij intermitterend naadlassen kristalliseert de smeltkern echter onder verminderde druk wanneer de rol het lasgebied verlaat, wat gemakkelijk kan leiden tot oververhitting van het oppervlak, krimpgaten en scheuren (zoals bij het lassen van legeringen met een hoge temperatuur).

Hoewel het gesmolten metaal van het laatste punt het krimpgat van het vorige punt kan opvullen als de overlap van het laspunt groter is dan 50% van de smeltkernlengte, is het krimpgat van het laatste punt moeilijk te vermijden. Dit probleem is echter opgelost door in eigen land ontwikkelde microcomputer besturingskastjes, die de lasstroom aan het begin en einde van de lasnaad geleidelijk kunnen verminderen.

Bij stapsgewijs naadlassen draait de rol met tussenpozen en gaat de stroom door het werkstuk wanneer het stilstaat. Aangezien het smelten en kristalliseren van het metaal plaatsvindt wanneer de wals stilstaat, worden de warmteafvoer en compressieomstandigheden verbeterd, wat de laskwaliteit effectief kan verbeteren en de levensduur van de wals kan verlengen. Deze methode wordt meestal gebruikt voor naden lassen van aluminium en magnesiumlegeringen.

Het kan ook effectief de laskwaliteit van legeringen op hoge temperatuur verbeteren, maar het is niet toegepast in China omdat dit type AC lasmachine zeldzaam is.

Bij het lassen van hard aluminium en diverse metalen met een dikte van 4+4mm of meer, moet stapnaadlassen worden gebruikt om smeeddruk toe te passen op elk laspunt zoals bij puntlassen, of moeten zowel warme als koude pulsen gelijktijdig worden gebruikt. Het laatste geval wordt echter zelden gebruikt.

Afhankelijk van het type verbinding, hoeklassen kan worden onderverdeeld in overlapnaadlassen, drukvlaknaadlassen, vulstuknaadlassen, elektrodenaadlassen met koperdraad, enz.

Zoals puntlassen, schootlassen verbindingslassen kan worden gelast met een paar rollen of met een rol en een kernelektrode. De minimale lasnaad is hetzelfde als bij puntlassen.

Naast het veelgebruikte dubbelzijdige naadlassen zijn er ook enkelzijdig enkelnaadlassen, enkelzijdig dubbelnaadlassen en kleine diameter omtreknaadlassen bij overlapnaadlassen.

Lassen van kleine omtreknaden kan worden gedaan met
1) rollers elektrode die afwijkt van de drukas;
2) een positioneerapparaat dat aan de machine voor het lassen van dwarsnaden is bevestigd;
3) een ringvormige elektrode waarvan het werkstukoppervlak conisch is en waarvan de punt in het midden van de omtreklas met kleine diameter moet vallen om het glijden van de elektrode op het werkstuk te voorkomen.

De overlap van het lassen van drukvlakke verbindingen is veel kleiner dan die van het algemene naadlassen, ongeveer 1-1,5 keer de plaatdikte. Tijdens het lassen wordt de naad tegelijkertijd afgevlakt en de dikte van de naad na het lassen is 1,2-1,5 keer de plaatdikte.

Meestal worden cilindrische rolvlakken gebruikt die het gehele overlapgedeelte van de lasnaad bedekken. Om een stabiele laskwaliteit te verkrijgen, moet de overlap nauwkeurig worden gecontroleerd en moet het werkstuk stevig worden vastgeklemd of vooraf worden vastgezet met een puntlas. Deze methode kan lassen met een mooi uiterlijk produceren en wordt vaak gebruikt voor het lassen van producten zoals voedselcontainers en vrieskisten van laag koolstofstaal en roestvast staal.

Schuine naad lassen is een methode om het lassen van dikke plaatnaden op te lossen. Want als de plaatdikte 3 mm wordt, en er wordt gebruikgemaakt van conventioneel overlaplassen, dan zal er een trage lasnaad ontstaan. lassnelheidEr is een grote lasstroom en elektrodedruk nodig, wat kan leiden tot oververhitting van het oppervlak en hechting van de elektrode, wat het lassen bemoeilijkt. Als er met een vullasverbinding wordt gelast, kunnen deze problemen worden overwonnen.

Het lassen van de vullasverbinding wordt eenvoudig als volgt geïntroduceerd:

Eerst worden de randen van de paneeldelen samengevoegd en wanneer de verbinding door de wals gaat, worden er constant twee stroken folie tussen de wals en het paneel gelegd. De dikte van de folie is 0,2-0,3 mm en de breedte is 4-6 mm. Aangezien de folie de weerstand van de laszone verhoogt en de warmteafvoer bemoeilijkt, is het gunstig voor de vorming van de gesmolten kern.

De voordelen van deze methode zijn:

• de verbinding heeft een relatief lage verstevigingshoogte;
• goede uitstraling;
• Ongeacht de plaatdikte is de dikte van de folie hetzelfde;
• het is niet gemakkelijk om spatten te produceren, dus de elektrodedruk moet hetzelfde zijn voor een bepaalde stroomsterkte;
• Het is niet gemakkelijk om spatten te produceren, dus de elektrodedruk kan met de helft worden verminderd voor een bepaalde stroom;
• en de vervorming van de laszone is klein.

De nadelen zijn: hoge nauwkeurigheidseisen voor de verbinding; tijdens het lassen moet de folie tussen de rol en het werkstuk worden gelegd, wat de automatisering bemoeilijkt.

Het lassen van de koperdraadelektrodeverbinding is een effectieve methode om de hechting van de bekleding aan de wals op te lossen bij het naadlassen van beklede staalplaten. Tijdens het lassen wordt de ronde koperdraad continu tussen de wals en de plaat gevoerd.

De koperdraad heeft een spiraalvorm en wordt continu door de wals gevoerd en vervolgens op een andere spoel gewikkeld. De coating hecht zich alleen aan de koperdraad en vervuilt de wals niet.

Hoewel de koperdraad na gebruik moet worden afgedankt, is er geen andere naadlasmethode die deze kan vervangen voor beklede staalplaten, met name vertinde staalplaten. Omdat de schrootwaarde van koperdraad vergelijkbaar is met die van de koperdraad, zijn de laskosten niet hoog. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van conservenblikken.

Proces voor naadlassen

De invloed van procesparameters op de kwaliteit van stomplassen

De vorming van een stuiklasverbinding is in wezen hetzelfde als die van een puntlas en daarom zijn de factoren die de laskwaliteit beïnvloeden vergelijkbaar. De belangrijkste factoren zijn lasstroom, elektrodedruk, lastijd, pauzetijd, lassnelheid en walsdiameter.

1. Lasstroom

De warmte die nodig is om een smeltbad te vormen in een stuiklasverbinding wordt opgewekt door de weerstand van het lasgebied tegen de stroom, die hetzelfde is als bij puntlassen. Onder bepaalde omstandigheden bepaalt de lasstroom de smeltpenetratie en de overlap van het smeltbad. Voor het lassen van staal met een laag koolstofgehalte is de gemiddelde inbranding van het smeltbad 30-70% van de plaatdikte, waarbij 45-50% optimaal is. Om een gasdichte stompe las te verkrijgen, mag de overlap van het smeltbad niet minder zijn dan 15-20%.

Als de lasstroom een bepaalde waarde overschrijdt, zal het verhogen van de stroom alleen de smeltpenetratie en overlap van het smeltbad verhogen zonder de verbindingssterkte te verbeteren, wat oneconomisch is. Als de stroomsterkte te hoog is, kan dit ook defecten veroorzaken zoals overmatige indrukking en doorbranden.

Vanwege de aanzienlijke afleiding die wordt veroorzaakt door de overlapping van smeltbad in een stomplas, wordt de lasstroom gewoonlijk verhoogd met 15-40% in vergelijking met puntlassen.

2. Elektrodedruk

Het effect van elektrodedruk op de grootte van het smeltbad in stomplassen is hetzelfde als bij puntlassen. Een te hoge druk van de elektrode veroorzaakt een overmatige indrukking en versnelt de vervorming en slijtage van de rol. Te weinig druk leidt tot poreusheid en kan ertoe leiden dat de rol doorbrandt door een te hoge contactweerstand, waardoor de levensduur wordt verkort.

3. Lastijd en pauzetijd

Bij stuiklassen wordt de grootte van het smeltbad voornamelijk geregeld door de lastijd en wordt de overlap geregeld door de koeltijd. Bij lagere lassnelheden kan een las-pauzetijdverhouding van 1,25:1-2:1 bevredigende resultaten opleveren. Wanneer de lassnelheid toeneemt, wordt de afstand tussen de lassen groter, dus moet de verhouding worden verhoogd om dezelfde overlap te krijgen. Daarom is bij hogere lassnelheden de las-pauzetijdverhouding 3:1 of hoger.

4. Lassnelheid

De lassnelheid is gerelateerd aan het te lassen metaal, de plaatdikte en de sterkte- en kwaliteitseisen van de las. Lagere lassnelheden worden meestal gebruikt bij het lassen van roestvast staal, legeringen met een hoge temperatuur en non-ferrometalen om spatten te voorkomen en lassen met een hoge dichtheid te verkrijgen. Soms wordt stuiklassen stapsgewijs toegepast om het hele proces van smeltbadvorming uit te voeren terwijl de rol stilstaat. De lassnelheid van dit type stuiklassen is veel lager dan die van intermitterend stuiklassen.

De lassnelheid bepaalt het contactoppervlak tussen de wals en de plaat en de contacttijd tussen de wals en het verwarmingsgebied en beïnvloedt zo het opwarmen en afkoelen van de lasnaad. Als de lassnelheid toeneemt, moet de lasstroom worden verhoogd om voldoende warmte te verkrijgen. Een te hoge lassnelheid kan leiden tot oppervlakteverbranding van de plaat en hechting van de elektrode, waardoor de lassnelheid zelfs met externe waterkoeling wordt beperkt.

Selectie van procesparameters voor naadlassen

Net als bij puntlassen is de selectie van procesparameters voor naadlassen voornamelijk gebaseerd op de eigenschappen, dikte en kwaliteitsvereisten van het te lassen metaal en de omstandigheden van de apparatuur. Over het algemeen kan in eerste instantie worden uitgegaan van aanbevolen gegevens, die vervolgens kunnen worden aangepast door procesexperimenten uit te voeren.

Het principe voor het selecteren van de rolgrootte komt overeen met de selectie van de elektrodegrootte voor puntlassen. Om de randafmetingen te verkleinen, het gewicht van de structuur te verlagen, de thermische efficiëntie te verbeteren en het vermogen van de lasmachine te verlagen, wordt de laatste jaren vaak een smalle rol met een contactoppervlakbreedte van 3-5 mm gebruikt.

Zowel de diameter van de rol als de kromtestraal van de plaat beïnvloeden het contactoppervlak tussen de rol en de plaat, waardoor de verdeling van het stroomveld en de warmteafvoer worden beïnvloed en de gesmolten kern wordt verplaatst. Als de diameter van de roller verschilt en de dikte van de plaat gelijk is, zal de gesmolten kern naar de kant van de roller met de kleinste diameter verschuiven. Als de diameter van de wals en de dikte van de plaat hetzelfde zijn en de plaat gebogen is, verschuift de gesmolten kern naar de kant van de plaat die bol staat ten opzichte van de elektrode.

Bij naadlassen van verschillende diktes of materialen zijn de richting van de verplaatsing van de gesmolten kern en de methode voor het corrigeren van de verplaatsing van de gesmolten kern vergelijkbaar met puntlassen. Verschillende walsdiameters en -breedtes, verschillende walsmaterialen en het gebruik van vulringen tussen de wals en de plaat kunnen worden toegepast.

Bij naadlassen van platen van verschillende dikte treedt een aanzienlijke omleiding op in het reeds gelaste naadgebied, waardoor de verplaatsing van de gesmolten kern naar de dikkere plaat kan worden verminderd. Als het dikteverschil echter groot is, is de penetratiesnelheid van de dunnere plaat nog steeds onvoldoende en moeten er maatregelen worden genomen om de verplaatsing van de gesmolten kern te corrigeren. Er kan bijvoorbeeld een koperlegering met een laag geleidingsvermogen worden gebruikt voor de rol aan één kant van de dunnere plaat en de breedte en diameter kunnen kleiner worden gemaakt.

Ontwerp van groeflasverbindingen

Het ontwerp van groeflasstompverbindingen is vergelijkbaar met dat van overlapverbindingen en puntlassen (met uitzondering van plat groeflassen en bekleed groeflassen). In tegenstelling tot puntlaselektroden kunnen rolwielen niet in speciale vormen worden gemaakt, dus bij het ontwerpen van groeflasconstructies moet rekening worden gehouden met de toegankelijkheid van het rolwiel.

Bij het lassen van werkstukken met een kleine kromtestraal is de afname van de straal van het binnenste rolwiel beperkt, waardoor de gesmolten kern naar buiten kan verschuiven en zelfs de buitenste plaat ongelast kan blijven.

Daarom wordt aanbevolen om het ontwerpen van werkstukken met een te kleine kromtestraal te vermijden. In gevallen waar een werkstuk zowel een vlak gedeelte als een gedeelte met een zeer kleine kromtestraal heeft, zoals een brandstoftank van een motorfiets, kan het verhogen van de lasstroom bij het lassen van de kleine kromtestraal onvolledige lassen voorkomen. Dit is vooral gemakkelijk te bereiken met microcomputergestuurde lasmachines.

Lassen van gewone metalen

Naadlassen van koolstofarm staal

Koolstofarm staal is het beste materiaal voor naadlassen vanwege de uitstekende lasbaarheid. Voor het overlapnaadlassen van staal met een laag koolstofgehalte kunnen schema's met hoge snelheid, gemiddelde snelheid en lage snelheid worden gebruikt, afhankelijk van het doel en het gebruik.

De lascondities voor het overlapnaadlassen van koolstofstaal staan in de tabel hieronder. Bij het handmatig verplaatsen van het werkstuk wordt vaak een gemiddelde snelheid gebruikt om de uitlijning met de vooraf bepaalde laspositie te vergemakkelijken.

Bij automatisch lassen kan een hoge snelheid of een hogere snelheid worden gebruikt als de capaciteit van de lasmachine voldoende is. Als de capaciteit van de lasmachine niet voldoende is en een hoge breedte en diepte van de versmelting niet kunnen worden gegarandeerd zonder de snelheid te verlagen, dan moet een lage snelheid worden gebruikt.

Lasomstandigheden voor naadlassen van koolstofarm staal

De volgende twee tabellen tonen de lasomstandigheden voor continu elektrisch overlaplassen en steunbandlassen van laag koolstofstaal.

Lasomstandigheden voor naadlassen van koolstofarm staal

Lasomstandigheden voor het lassen van backing strip van koolstofarm staal

Naadlassen van afgeschrikt en getemperd gelegeerd staal

Bij het lassen van afgeschrikte gelegeerd staalEr is ook een warmtebehandeling na het lassen nodig om de afschrikstructuur te elimineren, die moet worden uitgevoerd met een dubbele pulsverwarmingsmethode.

Tijdens het lassen en temperen mag het werkstuk niet bewegen en moet het op een machine voor stapsgewijs naadlassen worden uitgevoerd. Als deze apparatuur niet beschikbaar is en er alleen een machine voor onderbroken naadlassen beschikbaar is, wordt aanbevolen om een langere lastijd en zwakkere omstandigheden te gebruiken. De volgende tabel toont de aanbevolen waarden voor het lassen van afgeschrikt gelegeerd staal onder deze omstandigheden.

Lasomstandigheden voor naadlassen van laaggelegeerd staal

Opmerking: De walsdiameter is 150-200 mm.

Naadlassen van beklede staalplaten

Naadlassen van gegalvaniseerde staalplaten

Wanneer naad verzinkt staal lassen platen moet aandacht worden besteed aan het voorkomen van scheuren en het beschadigen van de luchtdichtheid van de las. De reden voor barsten is dat het zink dat in de fusiezone en diffundeert in de warmte-beïnvloede zone waardoor de verbinding bros wordt en vervolgens onder spanning komt te staan. De methode om scheurvorming te voorkomen is het kiezen van de juiste procesparameters.

Tests hebben aangetoond dat hoe kleiner de laspenetratie snelheid (10-26%), hoe kleiner de scheurtjes. Een hoge lassnelheid van de naad kan leiden tot slechte warmteafvoer, oververhitting van het oppervlak en een grotere smeltdiepte, wat gemakkelijk scheurvorming kan veroorzaken. In het algemeen moet onder de voorwaarden van het waarborgen van de smeltdiameter en verbindingssterkte zoveel mogelijk worden gekozen voor kleine stroom, lage lassnelheid en sterke externe waterkoeling.

Rollen kunnen gemakkelijk de transmissie van het bloemstaalwiel gebruiken om de grootte aan te passen en het oppervlak van de rollen op elk moment schoon te maken. De onderstaande tabel toont de lascondities voor gegalvaniseerd staalplaat naadlassen.

Lasomstandigheden voor verschillende soorten naadlassen van gegalvaniseerde staalplaten

Naadlassen van aluminiumplaten.

De lascondities voor het eerste type naadlassen van gegalvaniseerde staalplaten staan in de onderstaande tabel:

Lasomstandigheden voor naadlassen van met aluminium beklede staalplaten

Voor het tweede type aluminium-geplateerde staalplaat moet, net als bij puntlassen, de stroom worden verhoogd met 15-20%. Omdat het adhesieverschijnsel ernstiger is dan bij gegalvaniseerde staalplaat, moeten de rollen regelmatig worden onderhouden.

Naadlassen van aluminiumplaten

Aluminiumplaten zijn bestand tegen corrosie door benzine en worden daarom vaak gebruikt voor autobrandstoftanks. Het naadlassen van aluminiumbeplakte staalplaten is vergelijkbaar met dat van gegalvaniseerde staalplaten, met als belangrijkste aandachtspunt scheurvorming. De procesparameters staan in de tabel hieronder:

Lasomstandigheden voor Gegalvaniseerde staalplaat Naadlassen

Naadlassen van roestvast staal en legeringen voor hoge temperaturen

Naad lassen van roestvrij staal is minder moeilijk en wordt meestal uitgevoerd met wisselstroomlassen. De onderstaande tabel toont de lasomstandigheden voor het lassen van roestvaststalen naden:

Lasomstandigheden voor naadlassen van roestvast staal (1Cr18Ni9Ti) (HB/Z78-84)

Tijdens het naadlassen van legeringen met een hoge temperatuur, vanwege hun hoge elektrische weerstand en het herhaaldelijk verhitten van de las, is het waarschijnlijker dat kristalsegregatie en oververhitte structuren ontstaan, en zelfs dat er bramen uit het werkstukoppervlak komen.

Om dit te voorkomen moet een zeer lage lassnelheid en een langere koeltijd worden gebruikt om de warmteafvoer te vergemakkelijken. De tabel hieronder toont de lasomstandigheden voor het naadlassen van legeringen op hoge temperatuur:

Lasomstandigheden voor naadlassen van hoge temperatuur legeringen (GH33, GH35, GH39, GH44)

Naadlassen van non-ferrometalen:

Naadlassen van aluminiumlegering

Wanneer naad aluminiumlegering lassenVanwege de hoge elektrische geleidbaarheid en ernstige afleiding moet de lasstroom worden verhoogd met 15-50% in vergelijking met puntlassen en moet de elektrodedruk worden verhoogd met 10%.

Bovendien zullen eenfasige AC-naadlasmachines met een hoog vermogen de balans van driefasige belastingen op het elektriciteitsnet ernstig verstoren.

Daarom wordt bij het naadlassen van aluminiumlegeringen in het algemeen gebruik gemaakt van driefasige gelijkstroomimpuls- of secundaire gelijkrichter stapsgewijs lasmachines. De tabel hieronder toont de lascondities voor het lassen van aluminiumlegeringen met de FJ-400 lasmachine voor het lassen van naad met gelijkstroomimpuls.

Lasomstandigheden voor naadlassen van aluminiumlegering

Om de warmteafvoer te verbeteren, wordt bij het naadlassen van een aluminiumlegering bij voorkeur een sferische eindrol gebruikt en moet deze extern watergekoeld zijn.

Naadlassen van koper en koperlegeringen:

Vanwege hun hoge elektrische en thermische geleidbaarheid zijn koper en koperlegeringen vrijwel ongeschikt voor naadlassen. Voor koperlegeringen met een laag elektrisch geleidingsvermogen, zoals fosforbrons, siliciumbrons en aluminiumbrons, kan naadlassen wel worden uitgevoerd, maar dan is een hogere stroomsterkte en een lagere elektrodruk nodig dan bij laag koolstofstaal.

Naadlassen van titanium en zijn legeringen

Naad lassen van titanium en zijn legeringen is niet erg moeilijk en de lasomstandigheden zijn ongeveer gelijk aan die van roestvrij staal, maar de elektrodedruk moet iets lager zijn.