Pirinç Kaynağı: Başarılı Birleştirmeler için Teknikler ve Parametreler

1. Pirinç Kaynaklanabilirliği

Bakır ve çinkodan oluşan bir alaşım olan pirinç, çinkonun düşük kaynama noktası (907°C) nedeniyle kaynak işleminde benzersiz zorluklar ortaya çıkarır. Bu özellik, prosesi ve nihai kaynak kalitesini önemli ölçüde etkilediği için pirinç kaynağında birincil endişe kaynağıdır.

Pirinç dolgu çubuklarıyla ark kaynağı sırasında, yüksek sıcaklık ortamı 40%'ye kadar çinko buharlaşma oranlarına neden olabilir. Bu önemli çinko kaybı, kaynaklı bağlantı üzerinde aşağıdakiler de dahil olmak üzere zararlı etkilere yol açar:

1. Azaltılmış mekanik özellikler
2. Azalmış korozyon direnci
3. Stres korozyonu çatlamasına (SCC) karşı artan duyarlılık

Buharlaşan çinko havada hızla oksitlenerek beyaz duman olarak ortaya çıkan çinko oksit (ZnO) oluşturur. Bu durum sadece kaynak işlemini zorlaştırmakla kalmaz, aynı zamanda kaynakçılar için ciddi sağlık riskleri oluşturur ve sağlam havalandırma sistemleri ve kişisel koruyucu ekipman (PPE) gerektirir.

Pirincin zayıf kaynaklanabilirliği çeşitli kusurlara neden olabilir:

• Gözeneklilik: Gaz sıkışması nedeniyle
• Çatlama: Hem sıcak hem de soğuk çatlama mümkündür
• Çinko buharlaşması: Bileşim değişikliklerine yol açar
• Oksidasyon: Yüzey kalitesini ve birleşme mukavemetini etkiler

Bu sorunları hafifletmek için çeşitli stratejiler kullanılabilir:

1. Silisyum içeren kaynak teli kullanımı: Silisyum, erimiş havuz yüzeyinde yoğun bir oksit filmi oluşturur:
   • Çinko buharlaşmasını engeller
   • Oksidasyonu önler
   • Hidrojen penetrasyonunu azaltır
2. Kaynak sonrası ısıl işlem: 470-560°C'de tavlama yardımcı olur:
   • Artık gerilmeleri giderin
   • Gecikmeli çatlamayı önleme ("kendi kendine çatlama" olarak da bilinir)
3. Süreç kontrolü:
   • Daha düşük ısı girdisi teknikleri kullanın (örn. darbeli MIG kaynağı)
   • Isı yayılımını azaltmak için daha kısa ark uzunluğu sağlayın
   • Isıya maruz kalmayı en aza indirmek için daha yüksek seyahat hızları kullanın
4. Dolgu metali seçimi:
   • Kayıpları telafi etmek için biraz daha yüksek çinko içeriğine sahip dolgu metalleri seçin
   • Belirli uygulamalar için silikon bronz veya fosfor bronz dolguyu düşünün
5. Koruyucu gaz optimizasyonu:
   • Daha iyi ark kararlılığı sağlamak ve oksidasyonu azaltmak için argon bazlı karışımlar kullanın

Bu teknikleri uygulayarak ve kaynak parametreleri üzerinde sıkı kontrol sağlayarak, bu alaşımla ilişkili doğal zorlukları en aza indirirken yüksek kaliteli pirinç kaynakları elde etmek mümkündür.

2. Pirinç için Kaynak Yöntemleri

Üretimde pirinç için yaygın olarak kullanılan kaynak yöntemleri çubuk ark kaynağı ve argon ark kaynağıve kilit süreç noktaları aşağıdaki gibidir:

(1) Çubuk ark kaynağı: Pirinç kaynak çubuğu ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237) gibi bronz özlü teller kullanılır. ECu (T107) gibi saf bakır özlü tel, yüksek kaynak gereksinimleri gerektirmeyen pirinç dökümler için kullanılabilir.

Güç kaynağı DC pozitif bağlantı olmalı ve V şeklindeki oluk açısı 60°-70°'den az olmamalıdır.

Plaka kalınlığı 14 mm'yi aştığında, hidrojen gazı oluşturacak tüm yağ kirliliklerini gidermek için kaynaktan önce kaynak yüzeyinin dikkatlice temizlenmesi gerekir.

Kısa ark kaynağı Çalışma sırasında kaynak çubuğu yatay veya uzunlamasına sallanmamalı, sadece kaynağın düz çizgisi boyunca hareket etmelidir. Kaynak çubuğu kaynak hızı hızlı olmalı, 0,2-0,3 m/dk'dan az olmamalıdır.

Çok katmanlı kaynak yaparken, katmanlar arasındaki oksit filmi ve cüruf kaldırılmalıdır. Pirincin bakır sıvısı yüksek akışkanlığa sahiptir, bu nedenle erimiş havuz yatay konumda olmalıdır. Erimiş havuzun eğilmesi gerekiyorsa, eğim açısı 15°'den büyük olmamalıdır.

(2) Argon ark kaynağı: Manuel tungsten argon ark kaynağında kalay-pirinç kaynak teli HSCuZ-1 (HS221), demir-pirinç kaynak teli HSCuZn-2 (HS222) ve silikon-pirinç kaynak teli HSCuZn-4 (HS224) kullanılır.

Bu kaynak telleri yüksek çinko içeriği içerir ve kaynak sırasında büyük duman üretir. HSCuSi (HS211) ve HSCuSn (HS212) gibi bronz kaynak telleri de kullanılabilir.

Pirincin manuel tungsten argon ark kaynağı için kaynak parametreleri tabloda gösterilmiştir.

Argon gazının koruyucu etkisini yok eden çinkonun buharlaşması nedeniyle, pirinç kaynağı yaparken daha büyük bir nozul açıklığı ve argon gazı akış hızı seçilmelidir.

Genel olarak, kalınlığı 10 mm'den fazla olan bağlantılar ve kaynak kenarları arasında önemli bir kalınlık farkı olan bağlantılar dışında, kaynaktan önce ön ısıtma gerekli değildir, bu durumda kaynak kenarının sadece daha kalın kısmının ön ısıtılması gerekir.

Güç kaynağı DC pozitif bağlantı veya AC kullanabilir. Kaynak için bir AC güç kaynağı kullanıldığında, çinko buharlaşma miktarı nispeten azdır.

Daha büyük kaynak akımı ve daha yüksek kaynak hızı aşağıdakiler için kullanılmalıdır kaynak parametreleri.

16-20 mm kalınlığındaki pirinç plakaların kaynağı için kaynak parametreleri şunlardır: 260-300A kaynak akımı, 5 mm tungsten elektrot çapı, 3,5-4,0 mm kaynak teli çapı, 14-16 mm nozul açıklığı ve 20-25L / dak argon gazı akış hızı.

Çinkonun buharlaşmasını azaltmak için, dolgu teli çalışma sırasında iş parçası ile "kısa devre" yapılabilir ve ark, ana metal ile doğrudan ark temasından kaçınarak mümkün olduğunca dolgu teli üzerinde başlatılabilir ve korunabilir. Ana metal esas olarak erimiş havuz metalinin ısı transferi ile ısıtılır ve eritilir.

Kaynak sırasında mümkün olduğunca tek katmanlı kaynak yapılmalıdır. Kalınlığı 5 mm'den az olan bağlantılar için en iyisi bunları tek pasoda kaynaklamaktır.

Kaynak işleminden sonra, kaynak gerilimini ortadan kaldırmak ve pirinç bileşenin kullanım sırasında çatlamasını önlemek için kaynak parçası tavlama için 300-400°C'ye kadar ısıtılmalıdır.

3. Pirinç Tig Kaynağı

1. Pirinç Kaynaklanabilirliği

Pirinç bir bakır-çinko alaşımıdır. Çinko sadece 907°C ile daha düşük bir kaynama noktasına sahip olduğundan, kaynak işlemi sırasında buharlaşma eğilimi gösterir ve pirinç kaynağında önemli bir zorluk oluşturur.

Yüksek kaynak sıcaklıkları altında, çubuk ark kaynağı sırasında 40%'ye kadar çinko buharlaşabilir.

Çinkonun bu önemli buharlaşması, kaynak bağlantısının mekanik ve korozyona dirençli özelliklerinde bir azalmaya yol açar ve aynı zamanda stres korozyonuna duyarlılığını arttırır.

Buharlaşan çinko havada hemen çinko okside oksitlenir ve işlemi zorlaştıran ve kaynakçının sağlığını etkileyen beyaz bir duman oluşturur.

Bu nedenle, pirinç kaynağının yapıldığı yerlerde havalandırma ve diğer koruyucu önlemlerin güçlendirilmesi çok önemlidir. Pirincin zayıf kaynaklanabilirliği gözeneklilik, çatlama ve kaynak sırasında çinkonun buharlaşması ve oksidasyonu gibi sorunlara yol açabilir.

Bu sorunların üstesinden gelmek için genellikle silisyum içeren kaynak teli kullanılır çünkü silisyum erimiş havuzun yüzeyinde yoğun bir silika tabakası oluşturarak çinkonun buharlaşmasını ve oksitlenmesini engeller ve hidrojen girişini önler.

Kaynak işleminden sonra, gerilimi azaltmak ve "kendiliğinden çatlamayı" önlemek için 470-560°C'de bir tavlama işlemi kullanılabilir.

2. Pirinç Kaynak Yöntemleri

Üretimde, pirinç kaynağı için yaygın yöntemler arasında çubuk ark kaynağı ve argon ark kaynağı bulunur. Bu işlemlerin temel noktaları aşağıdaki gibidir:

(1) Çubuk Ark Kaynağı

Kullanılan elektrot ECuSn-B (T227), ECuAl-C (T237) gibi bronz bir çekirdek elektrottur. Yüksek kaliteli kaynak gerektirmeyen pirinç dökümler için ECu (T107) gibi saf bakır bir çekirdek elektrot kullanılabilir.

Güç kaynağı, elektrot pozitif terminale bağlıyken doğru akım kullanır ve V şeklindeki oluğun açısı 60°-70°'den az olmamalıdır.

14mm'den kalın plakalarda, hidrojen gazı üretebilecek tüm yağ kirliliklerini gidermek için kaynak parçalarının yüzeyi kaynaktan önce dikkatlice temizlenmelidir.

Çalışma sırasında kısa ark kaynağı kullanılmalı ve elektrot bir yandan diğer yana veya ileri geri hareket ettirilmemeli, sadece kaynak boyunca düz bir çizgide hareket ettirilmelidir.

Kaynak hızı hızlı olmalı, 0,2-0,3 m/dak'dan az olmamalıdır. Çok katmanlı kaynak yaparken, katmanlar arasındaki oksit filmi ve cüruf iyice temizlenmelidir.

Pirinç yüksek akışkanlığa sahiptir, bu nedenle kaynak havuzu ideal olarak yatay konumda olmalıdır. Havuzun eğilmesi gerekiyorsa, açı 15°'yi geçmemelidir.

(2) Argon Ark Kaynağı

Manuel tungsten elektrot argon ark kaynağı sırasında kullanılan kaynak teli kalay-pirinç HSCuZ-1 (HS221), demir-pirinç HSCuZn-2 (HS222), silikon-pirinç HSCuZn-4'tür (HS224).

Bu teller yüksek miktarda çinko içerir, bu da kaynak sırasında büyük miktarda duman oluşmasına neden olur. Bronz kaynak teli HSCuSi (HS211), HSCuSn (HS212) de kullanılabilir.

Pirincin manuel tungsten elektrot argon ark kaynağı için kaynak parametreleri tabloda listelenmiştir.

Çinkonun buharlaşması argon gazının koruyucu etkisini bozduğundan, pirinç kaynağı yaparken daha büyük bir nozul çapı ve argon gazı akışı kullanılmalıdır.

Aşağıdaki durumlar dışında genellikle ön ısıtma gerekli değildir kaynak bağlantıları kalınlıkları 10 mm'den büyük olan ve kenar kalınlıkları önemli ölçüde farklı olan bağlantılar. İkinci durumda, iş parçasının yalnızca daha kalın kenarının ön ısıtmaya tabi tutulması gerekir.

Güç kaynağı olarak elektrodun pozitif terminale bağlı olduğu doğru akım veya alternatif akım kullanılabilir. Alternatif akımla kaynak yaparken, çinko buharlaşma miktarı daha azdır.

Kaynak parametreleri daha büyük bir kaynak akımı ve daha yüksek kaynak hızı kullanmalıdır.

16-20 mm kalınlığındaki pirinç plakalar için kaynak parametreleri şunlardır: kaynak akımı 260-300A, tungsten elektrot çapı 5 mm, tel çapı 3,5-4,0 mm, nozul çapı 14-16 mm, argon gazı akışı 20-25L / dak.

Çinko buharlaşmasını azaltmak için, dolgu teli çalışma sırasında iş parçası ile "kısa devre" yapabilir, arkın esas olarak kaynak havuzundaki metalden aktarılan ısı ile ısıtılan ve eriyen ana malzemeyi doğrudan etkilemesini önlemek için dolgu teli üzerindeki arkı başlatabilir ve koruyabilir. Kaynak yaparken, mümkün olduğunca tek katmanlı kaynak yapılmalı ve kalınlığı 5 mm'den az olan bağlantılar ideal olarak tek seferde kaynaklanmalıdır.

Kaynaktan sonra, kaynak gerilimini ortadan kaldırmak ve pirinç bileşenin kullanım sırasında çatlamasını önlemek için iş parçası tavlama için 300-400 ℃'ye ısıtılmalıdır.