Técnica para la soldadura de electroslag (ESW)
Después de leer este artículo, aprenderá acerca de la operación y la técnica para la soldadura de electroslag (ESW).
Antes de comenzar la operación de ESW, la pieza de trabajo que tiene bordes cuadrados se alinea con un espacio de 20-40 mm en posición vertical con una placa de inicio o encamisado en forma de U (en forma de sumidero) y placas de desbaste. soldado a ella como se muestra en la Fig. 11.6. Las zapatas de cobre de retención refrigeradas por agua se colocan en posición para evitar que la escoria fundida se agote y formen un recinto para el metal fundido y la escoria fundida.
Para iniciar la operación de soldadura, se vierte algo de flujo en la parte inferior del sumidero, y se coloca una almohadilla de lana de acero en posición para ayudar en el inicio del arco, se conecta la alimentación de alambre, se golpea el arco y se inicia la operación. Tan pronto como se forma una capa suficientemente profunda de flujo fundido o escoria, el arco se extingue, la soldadura por arco cambia a la soldadura por electro-escoria y el proceso ESW está realmente en operación.
Al pasar por la piscina de escoria fundida, la corriente eléctrica la calienta a una temperatura de 1900 ° C o aproximadamente, dependiendo de la profundidad de la escoria fundida, como se muestra en la Fig. 11.7. Dependiendo del grosor de la pieza de trabajo, uno o varios electrodos se introducen en la piscina de la escoria fundida.
El / los cable (s) de electrodo y los bloques de cobre de retención están acoplados al engranaje de operación del equipo de electroslag y se mueven hacia arriba a medida que el espacio se llena con metal fundido del electrodo. Al final de la operación de soldadura, tanto la escoria como el baño de metal se colocan en las pestañas de acabado o en las placas de salida.
Cualquier defecto que sea inevitable al principio y al final de una operación de soldadura se limita a las placas de entrada y salida y se elimina junto con ellas mediante corte con gas o astillado mecánico. A veces, estas placas se reemplazan por escalofríos de cobre de 50 a 100 mm de largo.
Para regular el movimiento de las zapatas de retención es esencial controlar la profundidad de la piscina de escoria fundida y detectar el nivel de la piscina de metal fundido. Cuando la piscina es accesible para el operador, se puede emplear una varilla para determinar su profundidad.
Se observa que cuando la piscina está silenciosa y el proceso se está ejecutando sin producir chispas o chisporroteo, la profundidad de la piscina de soldadura es correcta. Si la profundidad de la piscina es poco profunda, las chispas se emiten desde la superficie, lo que puede ser visto por el operador.
Esto requiere la adición de flujo a la piscina; que normalmente se hace desde un pequeño recipiente en forma de botella. También debe evitarse el exceso de profundidad de la piscina de escoria, de lo contrario podría conducir a una falta de penetración de la pared lateral.
Además del método de la varilla de medición, en la industria se utilizan otros cuatro métodos para detectar el nivel de la piscina de metal:
(i) Transductor de contacto eléctrico,
(ii) Termopar diferencial,
(iii) Indicador de nivel de radioisótopos, y
(iv) Recogida de reluctancia variable.
La configuración para el uso del transductor de contacto eléctrico se muestra en la Fig. 11.8. La parte esencial del transductor es una sonda hecha de material altamente conductor. + Está incorporada y aislada de una de las zapatas de retención de cobre.
El extremo caliente de la sonda entra en contacto con la zona de soldadura mientras que el extremo lejano está refrigerado por agua. Para evitar la formación de una capa de escoria poco conductora entre el extremo caliente y la zona de soldadura, la sonda transporta una corriente desde el circuito principal a través de un estrangulador limitador de corriente "CLC".
La caída de voltaje en la sonda es una función de la distancia entre su extremo de 1 km y la superficie de la piscina de soldadura. Esta caída de voltaje se compara con un voltaje de referencia y la diferencia entre los dos se refuerza con un amplificador de potencia. El voltaje amplificado se alimenta a un servomotor que impulsa el aparato de soldadura hacia arriba y que resulta en reducir la diferencia de voltaje al valor preestablecido. De esta manera, las zapatas de retención se mueven hasta el nivel deseado por lo general dentro de un nivel de precisión aceptable de ± 2 mm.
El sistema es simple y preciso, pero debido a que la sonda está expuesta a condiciones térmicas muy severas, su vida útil es muy corta y eso ha obstaculizado su popularidad.
El uso del sistema de termopar diferencial se muestra en la figura 11.9. En este sistema, dos cables de Constantan están soldados a una de las zapatas de retención de cobre. El termopar diferencial se forma cuando un cable forma una unión de cobre constante mientras que el otro forma una unión de cobre constante.
La fem generada es proporcional a la diferencia de temperatura entre las dos uniones. El campo de temperatura en las zapatas de retención está determinado por su posición relativa con respecto a la superficie de la piscina de soldadura y la efectividad del sistema de agua de enfriamiento.
Mientras la superficie superior del baño de soldadura ocupe una posición a medio camino entre las dos uniones de termopares, la diferencia de emf permanece en cero. Sin embargo, cuando la posición de la piscina de soldadura cambia, la temperatura en la unión superior excede la de la unión inferior; un circuito de control genera una señal para mover el aparato de soldadura hacia arriba hasta que se restaure el equilibrio.
Para un desempeño satisfactorio de los sistemas de transductor de termopar diferencial se requiere que la distancia del electrodo al zapato no exceda de 35-40 mm. Cuando esta distancia es grande, lo que suele ser el caso, su rendimiento se vuelve errático, y es por eso que no se han utilizado ampliamente.
El indicador de nivel de radioisótopos se basa en su capacidad para detectar la diferencia en la densidad del metal y la escoria. Por lo general, consiste en un radioisótopo o un detector de radiación de tubo de vacío. Dicha fuente de radiación muestra una alta directividad que puede ser fácilmente detectada por el moderno detector de radiación de alta resolución.
Debido a estas características del medidor de nivel de radioisótopos y la baja densidad de la escoria de soldadura, el nivel radioactivo dentro de la zona de soldadura no excede los límites seguros de soldadura en elementos de hasta 150 mm de espesor. Un obstáculo importante en su popularidad es la escasez de personal de planta calificado para manejar y operar fuentes radioactivas.
La captación de reluctancia variable depende de su funcionamiento de las corrientes de Foucault inducidas en los baños de escoria y metal. Tiene devanados en un núcleo en forma de E integrado en una de las zapatas de retención, como se muestra en la Fig. 11.10. Los devanados principales, w 1, y w 2 se transportan en las extremidades exteriores y el miembro medio lleva un devanado de detección (o medición), w s . Los dos devanados principales inducen flujos opuestos de Ø 1 y Ø 2 en las extremidades medias.
Esto da como resultado una fem inducida del orden de Ø 1 - Ø 2 en el devanado de detección. El transductor está dispuesto de tal manera que la fem inducida en el sentido o en los devanados medios es máxima cuando la superficie superior del baño de escoria de enlace y el miembro medio de enlace están al mismo nivel. El circuito opera en el modo de control bang-bang.
Obviamente, las zapatas de retención no siempre pueden ajustarse bien a las superficies de trabajo, por lo que la escoria fundida puede, por lo tanto, salir de la abertura. Si esto sucede, la fuga se detiene utilizando una preparación de sellado similar a la masilla y se agrega un flujo adicional a la piscina de escoria para mantener la profundidad adecuada de la piscina.
Antes de comenzar la operación, se realiza la evaluación del peso del cable del electrodo necesario para completar la soldadura de una sola vez sin interrupción. Sin embargo, si se interrumpe la operación por cualquier motivo, el sistema debe apagarse y tomarse las medidas correctivas necesarias antes de reiniciar la operación. Normalmente hay una zona no fusionada en el punto de interrupción que debe ser arrancada y soldada por algún otro proceso.
