Booglassen is een brede- lastechnologie die elektrische boog gebruikt als warmtebron om metalen basismaterialen en lastoevoegmaterialen te smelten voor verbindingsverbindingen.Ondergedompeld booglassen (SAW)is een belangrijke tak onder het booglassysteem. Veel mensen verwarren deze twee concepten omdat ondergedompeld booglassen tot het booglassen behoort, maar toch vertonen ze enorme hiaten in het werkingsprincipe, de werkingsmodus, de productie-efficiëntie, de laskwaliteit, de toepasbare scenario's, de kosten en de technische vereisten. Het begrijpen van hun verschillen helpt productiebedrijven bij het selecteren van de juiste lasprocessen voor stalen buizen, drukvaten, constructiestaal, zware machines en andere werkstukken.
Basisconcept en werkingsprincipe
Booglassen verwijst naar alle lasmethoden die afhankelijk zijn van elektrische- thermische boogenergie. Wanneer er elektrische stroom door de opening tussen de elektrode en het werkstuk stroomt, wordt er een continue elektrische boog met hoge temperatuur- gegenereerd. De boogtemperatuur kan 6000 graden -8000 graden bereiken, waarbij zowel het basismetaal van het werkstuk als de elektrode smelten. Nadat gesmolten metaal is afgekoeld en gestold, ontstaat er een stevige lasverbinding. Algemeen conventioneel booglassen omvat handmatig metaalbooglassen (SMAW), gasmetaalbooglassen (GMAW), gaswolfraambooglassen (GTAW) en ondergedompeld booglassen. Wanneer mensen in algemene gesprekken over "booglassen" spreken, verwijzen ze meestal naar open-booglasprocessen zoals handmatig booglassen, waarbij de lasboog direct aan de lucht wordt blootgesteld.
Onderpoederbooglassen is een automatisch of semi{0}}automatisch booglasproces. Het belangrijkste kenmerk is dat de gehele elektrische-boogverbrandingszone is begraven onder een dikke laag korrelige flux. Vóór het lassen wordt de droge korrelstroom gelijkmatig over de lasnaadpositie verdeeld. Tijdens bedrijf dringt de continu aangevoerde massieve lasdraad in de fluxlaag. De elektrische boog ontsteekt onder de fluxafdekking. De boogwarmte smelt een deel van het vloeimiddel en vormt vloeibare slak. De slak bedekt het gesmolten lasbad volledig en isoleert de lucht (zuurstof, stikstof en waterstof) uit het lasgebied. Een deel van de flux smelt en neemt deel aan de metallurgische reactie met gesmolten metaal, waardoor de chemische samenstelling van de las wordt aangepast. Na afkoeling vormt zich een vaste slakmantel op het lasoppervlak, die gemakkelijk kan worden afgepeld. Het booglicht, de spatten en de rook worden onder flux afgedicht, zodat operators het branden van de boog niet direct kunnen waarnemen.
Het belangrijkste verschil in principe: bij gewoon open-booglassen wordt de boog blootgesteld aan de atmosfeer, waarbij gebruik wordt gemaakt van een gasscherm of elektrodecoating voor anti-oxidatiebescherming. Ondergedompeld booglassen verbergt de boog volledig binnen de flux, waarbij gebruik wordt gemaakt van een slak-afschermingsmodus om het lasbad te beschermen.
Lasapparatuur en verbruiksartikelen
Bij algemeen open booglassen (neem handmatig metaalbooglassen als typisch voorbeeld) wordt gebruik gemaakt van apparatuur met een eenvoudige- structuur. Het hoofdapparaat is een lasstroombron. Operators houden laselektrodehouders vast. Gecoate laselektroden zijn de belangrijkste verbruiksartikelen. Elke elektrode heeft een beperkte lengte. Eenmaal geconsumeerd moeten werknemers de elektroden handmatig vervangen. De hele set neemt weinig ruimte in beslag, vereist weinig hulpapparatuur en is handig voor veldbouw. Voor semi-automatisch open-booglassen worden een draadaanvoerunit en een beschermgascilinder toegevoegd.
Onderdompelbooglassen vereist relatief complexe speciale ondersteunende apparatuur. Het complete SAW-systeem omvat een lasstroombron, een automatisch draadaanvoermechanisme, een lastractor of portaaltransportmechanisme, een fluxtrechter, een fluxrecyclingapparaat en een lasdraadhaspel. Lasdraad is lang opgerolde massieve draad in plaats van korte handmatige elektroden. Granulair lasvloeimiddel is een essentieel hulpmateriaal. Flux moet vóór het lassen worden geplaveid en het resterende flux moet na het lassen worden gerecycled en gescreend voor herhaald gebruik. De hele apparatuur neemt een groter oppervlak in beslag en de meeste werken met automatische rijsystemen. Het is niet geschikt voor handbediening in de hand.
Verschil in verbruiksmaterialen: Bij conventioneel booglassen worden voornamelijk gecoate elektroden of gas-afgeschermde massieve draden gebruikt. Ondergedompeld booglassen combineert massieve lasdraad met een bijpassende korrelige flux. De flux speelt een dubbele rol: fysieke isolatiebescherming en metallurgische aanpassing.
Bedrijfsmodus en arbeidsvereiste
Traditioneel open-booglassen (handmatig booglassen) is hoofdzakelijk handmatige bediening. Lassers houden de elektrodehouders vast en regelen de lassnelheid, booglengte en lashoek met de handen. De laskwaliteit hangt grotendeels af van het persoonlijke vaardigheidsniveau van de lasser. Operators moeten tijdens het lassen voortdurend de boogconditie en de status van het gesmolten bad in de gaten houden. Bij semi-automatisch booglassen moeten werknemers het laspistool handmatig verplaatsen. De werkintensiteit is hoog.
Ondergedompeld booglassenis meestal automatisch of semi-automatisch. Na het instellen van de parameters worden de lasdraadaanvoer, de fluxspreiding en de voortbeweging machinaal uitgevoerd. Operators hoeven alleen de stroom-spanningsparameters in te stellen, de lasnaadpositie uit te lijnen, de bedrijfsstatus van de apparatuur te controleren en de flux te recyclen. Het is niet nodig om het laspistool met de hand vast te houden. Lassers hoeven geen booglicht te observeren. Zelfs gewone operators kunnen de apparatuur bedienen na een eenvoudige training, hoewel het debuggen van parameters nog steeds professionele ervaring vereist. SAW vermindert de afhankelijkheid van ervaren lassers op hoog-niveau aanzienlijk.
SAW heeft echter beperkingen wat betreft de toegankelijkheid van het werkstuk. Het past zich goed aan voor lange rechte naden of ronde naden aan de omtrek. Complexe onregelmatige korte naden zijn geschikter voor handmatig open-booglassen.
Lasefficiëntie
Gewoon handmatig booglassen heeft een laag rendement. Elke elektrode is kort. Regelmatige vervanging van de elektrode brengt veel boog-stoppauzes met zich mee. De lasstroom is beperkt en de afzettingssnelheid is laag. Het is geschikt voor reparatiewerkzaamheden in kleine- batches, korte- naden en veldreparaties.
Ondergedompeld booglassen kan een zeer hoge lasstroom aannemen, tot wel duizenden ampère. De draadaanvoersnelheid is snel. Er is geen frequente onderbreking van de elektrode-verwisseling. Continu langdurig-lassen kan worden gerealiseerd. De efficiëntie van metaalafzetting is veel hoger dan bij handmatig booglassen. De lassnelheid voor lange rechte naden is meerdere malen sneller dan bij handmatig lassen. Voor spiraalvormige stalen buizen, ERW-buishulplassen, drukvatcilinder langsnaad en omtreknaad, kan SAW de productiecyclus bij massaproductie aanzienlijk verkorten.
Laskwaliteit, defect en uiterlijk
Voor open-booglassen blootgesteld aan lucht: zelfs met elektrodecoating of gasafscherming is het moeilijk om volledig te voorkomen dat zuurstof en stikstof het gesmolten zwembad binnendringen. Als de lasser niet goed werkt, kunnen poriën, slakinsluiting en onvolledige versmelting optreden. Het uiterlijk van de las varieert sterk en wordt bepaald door de techniek van de lasser. Het lasoppervlak moet na het lassen meestal worden geschuurd en gereinigd.
Bij ondergedompeld booglassen bedekt de flux-slaklaag het gesmolten bad goed. Lucht wordt effectief geïsoleerd. Lasmetaal heeft een laag zuurstof-stikstofgehalte en stabiele metallurgische prestaties. Las verkrijgt goede mechanische eigenschappen, hoge treksterkte en slagvastheid. Het lasrupsoppervlak is glad en uniform. Spatten zijn bijna niet-bestaand. De na-lasslakkenmantel kan gemakkelijk worden verwijderd. Er zijn minder slijpwerkzaamheden nodig.
Maar SAW kent ook zijn eigen risico's op defecten. Een onjuiste stroom-spanningsafstemming, een onjuist fluxtype of een vuile werkstukgroef kunnen leiden tot slakinsluiting, onvolledige penetratie en ondersnijding. Omdat operators het gesmolten bad niet rechtstreeks kunnen zien, kan er geen realtime correctie worden uitgevoerd als zich abnormale omstandigheden voordoen. Bevestiging van de pre-lasparameters en uitlijning van de naad zijn zeer belangrijk.
Werkomgeving, veiligheid en vervuiling
Open-booglassen produceert sterk ultraviolet booglicht, helder zichtbaar licht, veel spatten, rook en stof. Operators moeten een lashelm, beschermende kleding en handschoenen dragen om boogverbranding en spatverbranding te voorkomen. Schadelijke lasrook heeft een ventilatiebehandeling nodig.
Bij ondergedompeld booglassen wordt booglicht volledig bedekt door flux. Er komt vrijwel geen sterke boogstraling vrij. Spatten zijn minimaal. De rook- en stofontwikkeling wordt sterk verminderd. De arbeidsomstandigheden zijn veel beter. Maar er bestaat gesmolten slak op hoge- temperatuur. Operators hebben nog steeds beschermende handschoenen nodig om verbranding door hete slakschalen te voorkomen. Fluxstof kan verschijnen tijdens de verspreiding en recycling van het fluxmiddel, dus lokale ventilatie is nog steeds vereist.
SAW kan niet worden gebruikt in een winderige buitenomgeving. Wind blaast onbedekte flux weg, waardoor de beschermende laag wordt vernietigd. Handmatig open-booglassen kan zich aanpassen aan winderige werkomstandigheden in het veld, met bijbehorende beschermende maatregelen.
Toepasselijke werkstukdikte, materiaal en scenario's
Conventioneel open-booglassen heeft een grote aanpasbaarheid aan de dikte. Hij kan zowel dunne als dikke platen lassen. Voor dunne-plaatwerkstukken met een kleine warmte-inbreng presteren handmatig booglassen en gas-beschermd booglassen goed. Het is van toepassing op koolstofstaal, gelegeerd staal, roestvrij staal, gietijzer en gedeeltelijk non-ferrometaal. Het is geschikt voor korte naden, onregelmatige naden, installatie op locatie, onderhoud van apparatuur, reparatielassen en productie van kleine- batches.
Ondergedompeld booglassen heeft een grote warmte-inbreng. Het wordt voornamelijk toegepast voor middel-dikke en dikke staalplaten, meestal voor plaatdiktes boven 6 mm. Het wordt veel gebruikt voor koolstofstaal en laag-gelegeerd hoog-staal. Het is een mainstream proces voor spiraalgelaste langs- en omtreksnaden van buizen, drukvaten, ketelcilinders, zware H--balken, scheepsstaalconstructies en grote opslagtanks. Het is geschikt voor lange rechte naden en cirkelvormige omtreksnaden onder massaproductie binnenshuis in de fabriek. SAW is niet ideaal voor ultra-dunne platen, complexe naden met onregelmatige curven en reparaties buitenshuis.
Kosten en economische prestaties
Voor handmatig open-booglassen zijn lage investeringen in apparatuur nodig. De initiële aanschafkosten van een lasmachine zijn goedkoop. Handmatige bediening kost echter veel arbeidsuren. Voor massaproductie-lange naden zijn de arbeidskosten hoog.
Onderdompelbooglassen vereist een hogere eenmalige investering- voor volledig automatische apparatuur. Naast een lasmachine moet er ook een tractor en een fluxrecyclingapparaat worden aangeschaft. Maar bij continue massaproductie vermindert een hoge lassnelheid de werkuren aanzienlijk. Flux kan herhaaldelijk worden gerecycled. De laskosten per eenheid-meter zullen uiteraard dalen voor projecten met grote- volumes. Voor kleine-batch-taken met korte naden- zal SAW verspilling van stroom en apparatuurcapaciteit veroorzaken, wat tot slechte economische voordelen leidt.
Samenvattend is onderpoederlassen een speciaal automatisch subtype van booglassen. Het zogenaamde 'booglassen' in de dagelijkse vergelijking wijst doorgaans op open-handmatig/semi-automatisch booglassen.
Open-booglassen beschikt over eenvoudige apparatuur, flexibele bediening, groot aanpassingsvermogen in het veld, geschikt voor complexe naden, reparatiewerkzaamheden en kleine- batchproductie, maar met een lage efficiëntie en kwaliteit die sterk afhankelijk is van de vaardigheden van de lasser.
Ondergedompeld booglassen maakt gebruik van flux-slakbescherming, realiseert automatisch continu lassen, beschikt over een hoog rendement, stabiele laskwaliteit, minder spatten en weinig straling. Dit is het voorkeursproces voor massaproductie van dikke-platen met lange- naden in de industrie van stalen buizen, drukvaten en zware- staal-constructies. De nadelen zijn de hoge investeringen in apparatuur, het beperkte aanpassingsvermogen van de werkstuk-vorm en strenge eisen voor de werkomgeving binnenshuis.
In daadwerkelijke productieprojecten combineren fabrieken deze twee processen vaak met elkaar: het gebruik van ondergedompeld booglassen voor de belangrijkste lange lasnaden voor massaproductie, en het gebruik van handmatig booglassen voor gedeeltelijke splitsing, reparatie en complexe- positienaden, om de productie-efficiëntie, laskwaliteit en totale kosten in evenwicht te brengen.
