معرفی فرآیند جوشکاری اسپری قالب بطری شیشه ای

این مقاله فرآیند جوشکاری اسپری قالب های قوطی بطری شیشه ای را از سه جنبه معرفی می کند

جنبه اول: فرآیند جوشکاری اسپری قالب های شیشه ای بطری و قوطی، از جمله جوشکاری با پاشش دستی، جوشکاری اسپری پلاسما، جوشکاری اسپری لیزری و غیره.

فرآیند متداول جوشکاری با اسپری قالب - جوشکاری با اسپری پلاسما، اخیراً پیشرفت های جدیدی را در خارج از کشور ایجاد کرده است، با ارتقاء تکنولوژیکی و عملکردهای قابل توجه بهبود یافته، که معمولاً به عنوان "جوشکاری میکرو پلاسما اسپری" شناخته می شود.

جوشکاری میکرو پلاسما با اسپری می تواند به شرکت های قالب کمک کند تا هزینه های سرمایه گذاری و خرید، هزینه های نگهداری طولانی مدت و استفاده از مواد مصرفی را کاهش دهند و تجهیزات می توانند طیف گسترده ای از قطعات کار را اسپری کنند. به سادگی تعویض سر مشعل جوش اسپری می تواند نیازهای جوشکاری اسپری قطعات کار مختلف را برطرف کند.

2.1 معنای خاص "پودر لحیم کاری آلیاژی مبتنی بر نیکل" چیست؟

این یک سوء تفاهم است که "نیکل" را به عنوان یک ماده روکش در نظر بگیریم، در واقع، پودر لحیم کاری آلیاژی مبتنی بر نیکل آلیاژی است متشکل از نیکل (Ni)، کروم (Cr)، بور (B) و سیلیکون (Si). این آلیاژ با نقطه ذوب پایین آن، از 1020 درجه سانتیگراد تا 1050 درجه سانتیگراد مشخص می شود.

عامل اصلی استفاده گسترده از پودرهای لحیم کاری آلیاژی مبتنی بر نیکل (نیکل، کروم، بور، سیلیکون) به عنوان مواد روکش در کل بازار این است که پودرهای لحیم کاری آلیاژی مبتنی بر نیکل با اندازه ذرات مختلف به شدت در بازار تبلیغ شده است. . همچنین، آلیاژهای مبتنی بر نیکل به دلیل نقطه ذوب پایین، صاف بودن و سهولت کنترل حوضچه جوش به راحتی توسط جوشکاری گاز اکسی سوخت (OFW) از مراحل اولیه خود رسوب داده می شوند.

جوشکاری با گاز سوخت اکسیژن (OFW) از دو مرحله مجزا تشکیل شده است: مرحله اول که مرحله رسوب نامیده می شود که در آن پودر جوش ذوب شده و به سطح قطعه کار می چسبد. ذوب شده برای تراکم و کاهش تخلخل.

این واقعیت را باید در نظر گرفت که به اصطلاح مرحله ذوب مجدد با اختلاف نقطه ذوب بین فلز پایه و آلیاژ نیکل حاصل می شود که ممکن است چدن فریتی با نقطه ذوب 1350 تا 1400 درجه سانتیگراد یا ذوب باشد. نقطه 1370 تا 1500 درجه سانتی گراد از فولاد کربنی C40 (UNI 7845-78). این تفاوت در نقطه ذوب است که تضمین می کند که آلیاژهای نیکل، کروم، بور و سیلیکون وقتی در دمای مرحله ذوب مجدد قرار دارند باعث ذوب مجدد فلز پایه نخواهند شد.

با این حال، رسوب آلیاژ نیکل را می توان با قرار دادن یک مهره سیم محکم بدون نیاز به فرآیند ذوب مجدد نیز به دست آورد: این به کمک جوشکاری قوس پلاسما انتقالی (PTA) نیاز دارد.

2.2 پودر لحیم کاری آلیاژی مبتنی بر نیکل مورد استفاده برای روکش پانچ/هسته در صنعت شیشه بطری

به این دلایل، صنعت شیشه به طور طبیعی آلیاژهای مبتنی بر نیکل را برای پوشش های سخت شده روی سطوح پانچ انتخاب کرده است. رسوب آلیاژهای مبتنی بر نیکل را می توان با جوشکاری گاز با سوخت اکسی (OFW) یا با پاشش شعله مافوق صوت (HVOF) به دست آورد، در حالی که فرآیند ذوب مجدد را می توان با سیستم های گرمایش القایی یا جوشکاری با گاز اکسی سوخت (OFW) دوباره به دست آورد. . باز هم تفاوت نقطه ذوب بین فلز پایه و آلیاژ نیکل مهم ترین پیش نیاز است، در غیر این صورت روکش فلزی امکان پذیر نخواهد بود.

آلیاژهای نیکل، کروم، بور، سیلیکون را می توان با استفاده از فناوری قوس انتقال پلاسما (PTA)، مانند جوشکاری پلاسما (PTAW) یا جوشکاری گاز بی اثر تنگستن (GTAW) به دست آورد، مشروط بر اینکه مشتری یک کارگاه برای آماده سازی گاز بی اثر داشته باشد.

سختی آلیاژهای مبتنی بر نیکل با توجه به نیاز کار متفاوت است، اما معمولاً بین 30 HRC تا 60 HRC است.

2.3 در محیط با دمای بالا، فشار آلیاژهای مبتنی بر نیکل نسبتاً زیاد است

سختی ذکر شده در بالا به سختی در دمای اتاق اشاره دارد. با این حال، در محیط های عملیاتی با دمای بالا، سختی آلیاژهای مبتنی بر نیکل کاهش می یابد.

همانطور که در بالا نشان داده شد، اگرچه سختی آلیاژهای مبتنی بر کبالت در دمای اتاق کمتر از آلیاژهای مبتنی بر نیکل است، سختی آلیاژهای مبتنی بر کبالت بسیار قوی تر از آلیاژهای مبتنی بر نیکل در دماهای بالا (مانند کارکرد قالب) است. دما).

نمودار زیر تغییر سختی پودرهای لحیم کاری آلیاژی مختلف را با افزایش دما نشان می دهد:

2.4 معنای خاص "پودر لحیم کاری آلیاژی مبتنی بر کبالت" چیست؟

با در نظر گرفتن کبالت به عنوان یک ماده روکش، در واقع آلیاژی است متشکل از کبالت (Co)، کروم (Cr)، تنگستن (W) یا کبالت (Co)، کروم (Cr) و مولیبدن (Mo). آلیاژهای مبتنی بر کبالت که معمولاً به عنوان پودر لحیم کاری "Stellite" نامیده می شود، دارای کاربیدها و بوریدهایی هستند که سختی خود را تشکیل می دهند. برخی از آلیاژهای مبتنی بر کبالت حاوی 2.5 درصد کربن هستند. ویژگی اصلی آلیاژهای مبتنی بر کبالت، سختی فوق العاده آنها حتی در دماهای بالا است.

2.5 مشکلاتی که در هنگام رسوب آلیاژهای مبتنی بر کبالت بر روی سطح پانچ / هسته رخ می دهد:

مشکل اصلی رسوب آلیاژهای مبتنی بر کبالت به نقطه ذوب بالای آنها مربوط می شود. در واقع، نقطه ذوب آلیاژهای مبتنی بر کبالت 1375 تا 1400 درجه سانتیگراد است که تقریباً نقطه ذوب فولاد کربنی و چدن است. به طور فرضی، اگر مجبور بودیم از جوشکاری گاز اکسی سوخت (OFW) یا پاشش شعله مافوق صوت (HVOF) استفاده کنیم، در مرحله "ذوب مجدد"، فلز پایه نیز ذوب می شود.

تنها گزینه مناسب برای رسوب پودر مبتنی بر کبالت بر روی پانچ / هسته این است: قوس پلاسمای انتقال یافته (PTA).

2.6 در مورد خنک کننده

همانطور که در بالا توضیح داده شد، استفاده از فرآیندهای جوشکاری گاز سوخت اکسیژن (OFW) و اسپری شعله مافوق صوت (HVOF) به این معنی است که لایه پودر رسوب شده به طور همزمان ذوب و چسبیده می شود. در مرحله ذوب مجدد بعدی، مهره جوش خطی فشرده شده و منافذ پر می شوند.

مشاهده می شود که اتصال سطح فلز پایه و سطح روکش عالی و بدون وقفه است. پانچ‌های موجود در آزمایش در خط تولید یکسان (بطری)، پانچ‌های با استفاده از جوشکاری گاز با سوخت اکسی (OFW) یا پاشش شعله مافوق صوت (HVOF)، پانچ‌ها با استفاده از قوس انتقال‌یافته پلاسما (PTA)، که در همان فشار هوای خنک‌کننده نشان داده شده است. ، دمای کار پانچ قوس انتقال پلاسما (PTA) 100 درجه سانتیگراد کمتر است.

2.7 در مورد ماشینکاری

ماشینکاری فرآیند بسیار مهمی در تولید پانچ/هسته است. همانطور که در بالا ذکر شد، قرار دادن پودر لحیم کاری (روی پانچ ها/ هسته ها) با سختی شدید کاهش یافته در دماهای بالا بسیار مضر است. یکی از دلایل در مورد ماشینکاری است. ماشینکاری بر روی پودر لحیم کاری آلیاژی با سختی 60HRC بسیار دشوار است، و مشتریان را مجبور می کند هنگام تنظیم پارامترهای ابزار تراشکاری، فقط پارامترهای کم را انتخاب کنند (سرعت چرخش ابزار، سرعت تغذیه، عمق ...). استفاده از همان روش جوشکاری اسپری روی پودر آلیاژ 45HRC به طور قابل توجهی ساده تر است. پارامترهای ابزار تراشکاری را نیز می توان بالاتر تنظیم کرد و خود ماشینکاری آسان تر خواهد بود.

2.8 در مورد وزن پودر لحیم کاری رسوبی

فرآیندهای جوشکاری گاز اکسی سوخت (OFW) و پاشش شعله مافوق صوت (HVOF) دارای نرخ تلفات پودری بسیار بالایی هستند که می تواند تا 70٪ در چسبیدن مواد روکشی به قطعه کار برسد. اگر برای جوشکاری اسپری هسته دمشی واقعاً به 30 گرم پودر لحیم نیاز باشد، این بدان معناست که تفنگ جوشکاری باید 100 گرم پودر لحیم کاری را اسپری کند.

میزان تلفات پودر فناوری قوس انتقال یافته پلاسما (PTA) حدود 3 تا 5 درصد است. برای همان هسته دمنده، تفنگ جوش فقط باید 32 گرم پودر لحیم پاشی کند.

2.9 درباره زمان رسوب گذاری

زمان‌های رسوب‌دهی جوشکاری با گاز اکسیژن (OFW) و پاشش شعله مافوق صوت (HVOF) یکسان است. به عنوان مثال، زمان رسوب و ذوب مجدد همان هسته دمنده 5 دقیقه است. فناوری قوس انتقال یافته پلاسما (PTA) نیز به همان 5 دقیقه برای رسیدن به سخت شدن کامل سطح قطعه کار (قوس انتقال پلاسما) نیاز دارد.

تصاویر زیر نتایج مقایسه بین این دو فرآیند و جوشکاری قوس پلاسما انتقالی (PTA) را نشان می دهد.

مقایسه پانچ ها برای روکش های مبتنی بر نیکل و روکش های مبتنی بر کبالت. نتایج آزمایش‌های در حال اجرا در همان خط تولید نشان داد که پانچ‌های روکشی مبتنی بر کبالت 3 برابر بیشتر از پانچ‌های روکشی مبتنی بر نیکل دوام می‌آورند و پانچ‌های روکشی مبتنی بر کبالت هیچ گونه تخریبی را نشان نمی‌دهند. جنبه سوم: سؤالات و پاسخ در مورد مصاحبه با آقای کلودیو کورنی کارشناس جوشکاری اسپری ایتالیایی در مورد جوش کامل اسپری حفره

سوال 1: ضخامت لایه جوش از نظر تئوری برای جوشکاری اسپری کامل حفره ای چقدر است؟ آیا ضخامت لایه لحیم کاری بر عملکرد تأثیر می گذارد؟

پاسخ 1: من پیشنهاد می کنم حداکثر ضخامت لایه جوش 2 ~ 2.5 میلی متر باشد و دامنه نوسان روی 5 میلی متر تنظیم شود. اگر مشتری از مقدار ضخامت بیشتری استفاده کند، ممکن است با مشکل "لپ مفصل" مواجه شود.

سوال 2: چرا از یک تاب بزرگتر OSC=30mm در قسمت مستقیم استفاده نمی کنید (توصیه می شود 5 میلی متر تنظیم شود)؟ آیا این خیلی کارآمدتر نخواهد بود؟ آیا تاب 5 میلی متری اهمیت خاصی دارد؟

پاسخ 2: توصیه می کنم برای حفظ دمای مناسب روی قالب، قسمت مستقیم نیز از تاب 5 میلی متری استفاده کنید.

در صورت استفاده از نوسان 30 میلی متری، سرعت پاشش بسیار آهسته باید تنظیم شود، دمای قطعه کار بسیار بالا خواهد بود و رقت فلز پایه بسیار زیاد می شود و سختی مواد پرکننده از دست رفته به 10 HRC می رسد. ملاحظات مهم دیگر تنش متعاقب روی قطعه کار (به دلیل دمای بالا) است که احتمال ترک خوردن را افزایش می دهد.

با یک نوسان به عرض 5 میلی متر، سرعت خط سریعتر است، بهترین کنترل را می توان به دست آورد، گوشه های خوبی شکل می گیرد، خواص مکانیکی مواد پرکننده حفظ می شود و از دست دادن تنها 2 ~ 3 HRC است.

Q3: الزامات ترکیب پودر لحیم کاری چیست؟ کدام پودر لحیم کاری برای جوشکاری اسپری حفره ای مناسب است؟

A3: من پودر لحیم کاری مدل 30PSP را توصیه می کنم، در صورت بروز ترک، از 23PSP در قالب های چدنی استفاده کنید (از مدل PP در قالب های مسی استفاده کنید).

Q4: دلیل انتخاب چدن داکتیل چیست؟ مشکل استفاده از چدن خاکستری چیست؟

پاسخ 4: در اروپا معمولاً از چدن گره‌ای استفاده می‌کنیم، زیرا چدن گره‌دار (دو نام انگلیسی: Nodular cast iron و Ductile cast iron) این نام به این دلیل است که گرافیت موجود در آن به شکل کروی در زیر میکروسکوپ وجود دارد. بر خلاف لایه های چدن خاکستری صفحه ای (در واقع می توان آن را با دقت بیشتری "چدن لمینت" نامید). چنین تفاوت های ترکیبی تفاوت اصلی بین چدن داکتیل و چدن ورقه ای را تعیین می کند: کره ها مقاومت هندسی در برابر انتشار ترک ایجاد می کنند و بنابراین ویژگی شکل پذیری بسیار مهمی را به دست می آورند. علاوه بر این، شکل کروی گرافیت، با توجه به همین مقدار، سطح کمتری را اشغال می‌کند و آسیب کمتری به ماده وارد می‌کند و در نتیجه برتری مواد را به دست می‌آورد. چدن داکتیل که به اولین استفاده صنعتی آن در سال 1948 برمی گردد، جایگزین خوبی برای فولاد (و سایر چدن ها) شده است که هزینه کم و کارایی بالا را ممکن می سازد.

عملکرد انتشار چدن داکتیل به دلیل ویژگی های آن، همراه با برش آسان و ویژگی های مقاومت متغیر چدن، نسبت کشش به وزن عالی

ماشینکاری خوب

هزینه کم

هزینه واحد مقاومت خوبی دارد

ترکیبی عالی از خواص کششی و کشیدگی

سوال 5: برای ماندگاری با سختی بالا و سختی کم کدام بهتر است؟

A5: کل محدوده 35 ~ 21 HRC است، توصیه می کنم از پودر لحیم کاری 30 PSP برای بدست آوردن مقدار سختی نزدیک به 28 HRC استفاده کنید.

سختی ارتباط مستقیمی با عمر قالب ندارد، تفاوت اصلی در طول عمر در نحوه "پوشش" سطح قالب و مواد استفاده شده است.

جوش دستی، ترکیب واقعی (مواد جوشکاری و فلز پایه) قالب به دست آمده به خوبی پلاسمای PTA نیست و اغلب در فرآیند تولید شیشه خراش هایی ظاهر می شود.

سوال 6: چگونه می توان جوشکاری کامل حفره داخلی را با پاشش انجام داد؟ چگونه می توان کیفیت لایه لحیم کاری را تشخیص داد و کنترل کرد؟

پاسخ 6: توصیه می کنم سرعت پودر کم را روی جوشکار PTA تنظیم کنید، حداکثر 10 RPM. از زاویه شانه شروع کنید، فاصله را 5 میلی متر نگه دارید تا مهره های موازی جوش داده شوند.

در پایان بنویسید:

در عصر تغییرات سریع تکنولوژیکی، علم و فناوری باعث پیشرفت شرکت ها و جامعه می شود. جوشکاری اسپری یک قطعه کار مشابه را می توان با فرآیندهای مختلف به دست آورد. برای کارخانه قالب، علاوه بر در نظر گرفتن نیازهای مشتریان خود، که از کدام فرآیند باید استفاده شود، باید عملکرد هزینه سرمایه گذاری تجهیزات، انعطاف پذیری تجهیزات، هزینه های نگهداری و مصرفی استفاده بعدی و اینکه آیا این تجهیزات می تواند طیف وسیع تری از محصولات را پوشش دهد. جوشکاری میکرو پلاسما اسپری بدون شک انتخاب بهتری را برای کارخانه های قالب فراهم می کند.