The hot wire concept
Hot wire GTAW welding is a further development of the Gas Tungsten Arc Welding or Tungsten Inert Gas process. GTAW was invented by Russell Meredith working at Northrop Aircraft Company in 1939-1941. The GTAW process was initially called "Heliarc" as it used an electric arc to melt the base material and helium to shield the molten puddle. The patents were sold to the Linde Division of Union Carbide who developed a number of torches for different applications and sold them under the brand name Heliarc. Linde also developed procedures for using argon which was more readily available and less expensive than helium. Hot wire GTAW technology was invented in 1964 by A.F. Manz and developed by Linde. Filler metal in the form of wire is commonly added to welds in the GTA welding process, particularly when heavy wall thicknesses are being welded. With conventional GTAW the filler wire is introduced into the leading edge of the weld puddle in the cold state (ambient temperature). Energy from the arc is required to melt the wire reducing the efficiency of the process. In hot wire welding, filler wire is resistance heated until close to the melting point and added to the weld puddle behind the tungsten. This prevents the wire from chilling the weld pool and allows the filler metal to flow out across the weld puddle resulting in a smooth, attractive weld bead. Since nearly all of the full energy of the welding arc is available for penetration or to generate the weld pool and fusion, a two to three times faster travel speed is realized. More wire can be deposited and fill rates are increased with the added benefit of weld quality as good as or in some cases better than with cold wire GTAW (see Figure 1).
Figure 2. illustrates the principle of hot wire GTAW welding. Two separate power supplies are used: the GTAW torch with current from the GTA power supply establishes an arc which melts the area under the arc. The wire heating power supply sends current through a circuit from the contact tube through which the wire is fed to the tip of the wire as it contacts the weld pool. Resistance heating of the wire is provided by the power drop across the wire extension as I2R. The resistance is determined by the length of wire stick out and wire diameter with larger wire diameters providing less resistance.
Initially, hot wire technology was used with manual GTAW and the advantages of hot wire were more theoretical than practical. Advances in technology that paved the way for practical applications of hot wire GTAW technology include the development of automated GTA welding power supplies that provide accurate, repeatable control of weld parameters.
These advances in technology have increased the capability and application of welding systems in general. For example, early automated GTA welding power supplies were programmed by digit switches. While this provided more accurate control of parameters than was possible by foot controls used by manual welding, the digit switches had to be changed manually each time a new parameter or program was required. The application of microprocessors and memory devices allow users to store a large number of weld programs in the memory of today’s machines and to easily call them up for a specific application. Running changes in a pre-programmed weld schedule are also easily made by the operator via a remote operator’s pendant.
Different influences have come together over several decades to increase the application of hot wire technology. The need for more efficient manufacturing with fewer defects, and the increased use of corrosion resistant materials are just two that come to mind. Increased technology leads to more adaptable and user-friendly machines. Increased use of these machines leads to communication between users and equipment suppliers which results in machines more suited to specific production needs. Hot wire power supplies used in conjunction with multiple axis positioning equipment combined with narrow gap torches is an example of this progression.
3.1 Other processes tried the hot wire concept
Although the hot wire concept has been applied to other processes, the majority of usage is with the GTAW process. Submerged arc, plasma arc, gas metal arc, laser and electron beam have all been used to some extent with hot wire, but these applications have been very limited.
3.2 Advantages and Limitations of Hot Wire GTAW
3.2.1 Advantages Today hot wire GTAW has recognized benefits in welding. Hot wire technology is readily mechanized and automated and increased deposition rates are realized. The independent control of the arc and wire feed variables allow for flexibility in setting parameters. Skills required for operation of cold wire GTA apply to hot wire so additional training is minimized.
The hot wire GTAW process is applicable for most materials. The GTAW process is metallurgically “simple” in that the electrode is not consumed and filler metals added to the weld may be precisely designed to achieve a particular deposit chemistry and metallurgical results. The hot wire GTAW process produces a very clean weld with a very low incidence of porosity. Thus, the hot wire GTAW process is particularly applicable to 300 series stainless steel, as well as to engineered materials such as duplex stainless steels, or high-nickel alloys, and titanium where the metallurgical properties of the base metal may be adversely affected by welding unless high-quality welding procedures are employed. The proper use of the GTAW process with the addition of hot wire can optimize the corrosion resistance and/or mechanical properties of the weldment and have a beneficial effect on the material performance in service.
3.2.2 Limitations One limitation of hot wire GTA welding is that it is not normally used for manual welding. There are also additional equipment costs for the hot wire power supply in addition to the cold wire GTAW equipment. The power supplies are not especially compact and portable for moving around in the field. In going from cold wire to hot wire GTAW, it may be necessary to change the groove design to one more suitable to hot wire and the increased deposition rate. There are some consumable costs such as the hot wire feed guide tube contact tips and tungsten electrodes. The cost of helium or helium argon mixes used as shield gas for some applications are greater than for straight argon and more gas is consumed. And there may be increased costs for training welding personnel.
3.2.3 Orbital hot wire Perhaps the biggest limitation in the application of hot wire technology is that it is not suitable for welding small pieces and it is limited with respect to welding position. The most practical welding position is 1G, or downhand welding on plate or welding of pipes when the pipe can be rotated, followed by 2G. While it would be tempting to apply hot wire technology to true out-of-position orbital welding, the significant increase in deposition that can be achieved in downhand hot wire welding will not be seen in orbital applications. There are often difficulties in welding at the 6 to 8 o’clock positions. When welding downhill, the puddle tends to run into the tungsten electrode unless the travel speed is very slow. When welding uphill the puddle tends to sag. However, some metallurical benefit may be achieved in orbital applications at the expense of greater complexity.
Regardless of the application, techniques and equipment configuration, hot wire must be controlled with the principals similar to cold wire welding.
แนวคิดลวดร้อน
เชื่อม GTAW ลวดร้อนคือการพัฒนาต่อไปของกระบวนการ Gas Tungsten Arc Welding หรือแก๊สทังสเตนเฉื่อย GTAW ถูกคิดค้นโดยรัสเซลเมเรดิ ธ ทำงานที่ Northrop อากาศยาน บริษัท ใน 1939-1941 กระบวนการ GTAW เป็นคนแรกที่เรียกว่า "Heliarc" เหมือนที่เคยอาร์คไฟฟ้าที่จะละลายวัสดุฐานและฮีเลียมเพื่อป้องกันบ่อหลอมละลาย สิทธิบัตรที่ถูกขายให้กับ Linde กองยูเนี่ยนคาร์ไบด์ที่พัฒนาจำนวนคบเพลิงสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันและขายพวกเขาภายใต้ชื่อแบรนด์ Heliarc Linde ยังได้พัฒนาวิธีการในการใช้อาร์กอนซึ่งเป็นมากขึ้นอย่างรวดเร็วที่มีอยู่และไม่แพงกว่าก๊าซฮีเลียม เทคโนโลยี GTAW ลวดร้อนถูกคิดค้นขึ้นในปี 1964 โดย AF Manz และพัฒนาโดย Linde โลหะที่บรรจุในรูปแบบของลวดจะถูกเพิ่มโดยปกติจะเชื่อมในการเชื่อม GTA โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความหนาของผนังหนักจะเป็นรอย ด้วย GTAW ธรรมดาลวดบรรจุจะนำเข้าไปในขอบชั้นนำของบ่อเชื่อมในสภาพเย็น (อุณหภูมิห้อง) พลังงานที่ได้จากอาร์จะต้องละลายลวดลดประสิทธิภาพของกระบวนการ ในการเชื่อมลวดร้อน, ลวดเติมความต้านทานความร้อนจนใกล้กับจุดหลอมละลายและเพิ่มบ่อเชื่อมเบื้องหลังทังสเตน นี้ป้องกันไม่ให้สายจากสระว่ายน้ำหนาวเชื่อมโลหะและช่วยให้ฟิลเลอร์ไหลออกทั่วบ่อเชื่อมผลเรียบเชื่อมลูกปัดน่าสนใจ ตั้งแต่เกือบทั้งหมดของพลังงานเต็มรูปแบบของส่วนโค้งเชื่อมสามารถใช้ได้สำหรับการเจาะหรือการสร้างสระว่ายน้ำและเชื่อมฟิวชั่น, สองถึงสามครั้งความเร็วในการเดินทางได้เร็วขึ้นคือตระหนัก สายอื่น ๆ สามารถฝากและกรอกอัตราจะเพิ่มขึ้นด้วยผลประโยชน์ที่เพิ่มขึ้นของที่มีคุณภาพเชื่อมดีเท่าหรือในบางกรณีดีกว่ากับ GTAW ลวดเย็น (ดูรูปที่ 1) รูปที่ 2 แสดงให้เห็นถึงหลักการของลวดเชื่อม GTAW ร้อน สองอุปกรณ์ไฟฟ้าแยกต่างหากมีการใช้ไฟฉาย GTAW กับปัจจุบันจากแหล่งจ่ายไฟ GTA กำหนดโค้งซึ่งละลายพื้นที่ใต้โค้ง แหล่งจ่ายไฟลวดความร้อนส่งผ่านวงจรปัจจุบันจากหลอดติดต่อผ่านที่ลวดเป็นอาหารที่ปลายของเส้นลวดที่เป็นสระว่ายน้ำติดต่อเชื่อม ความร้อนความต้านทานของลวดจัดวางกำลังในการขยายสายเป็น I2R ต้านทานจะถูกกำหนดโดยความยาวของสายไฟติดออกและมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางลวดที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางลวดขนาดใหญ่ให้ความต้านทานน้อยในขั้นต้นเทคโนโลยีลวดร้อนถูกนำมาใช้กับ GTAW คู่มือและข้อดีของลวดนำความร้อนได้มากขึ้นกว่าทางทฤษฎีในทางปฏิบัติ ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีที่ปูทางสำหรับการใช้งานในทางปฏิบัติของเทคโนโลยี GTAW ลวดร้อนรวมถึงการพัฒนาอุปกรณ์ไฟฟ้าอัตโนมัติเชื่อม GTA ที่ให้ความถูกต้องควบคุมการทำซ้ำของพารามิเตอร์เชื่อมความก้าวหน้าเหล่านี้ในเทคโนโลยีได้เพิ่มความสามารถและการประยุกต์ใช้ระบบการเชื่อมทั่วไป ยกตัวอย่างเช่นต้นอัตโนมัติเชื่อม GTA อุปกรณ์ไฟฟ้าถูกโปรแกรมโดยสวิทช์หลัก ในขณะนี้ให้การควบคุมที่แม่นยำยิ่งขึ้นของตัวแปรกว่าเป็นไปได้โดยการควบคุมการเดินเท้าที่ใช้โดยการเชื่อมคู่มือ, สวิทช์หลักจะต้องได้รับการเปลี่ยนแปลงด้วยตนเองเวลาพารามิเตอร์ใหม่หรือโปรแกรมที่ถูกต้องในแต่ละ การประยุกต์ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์และอุปกรณ์หน่วยความจำให้ผู้ใช้สามารถจัดเก็บจำนวนมากของโปรแกรมเชื่อมในหน่วยความจำของเครื่องในวันนี้และสามารถเรียกพวกเขาสำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง ใช้การเปลี่ยนแปลงในตารางเชื่อมก่อนโปรแกรมยังทำได้อย่างง่ายดายโดยผู้ประกอบการผ่านทางผู้ประกอบการระยะไกลจี้อิทธิพลที่แตกต่างกันได้มารวมตัวกันในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อเพิ่มการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีลวดร้อน ความจำเป็นในการผลิตที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นด้วยข้อบกพร่องน้อยลงและการใช้ที่เพิ่มขึ้นของวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนเป็นเพียงสองที่มาใจ เทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การปรับตัวมากขึ้นเครื่องและใช้งานง่าย ใช้ที่เพิ่มขึ้นของเครื่องเหล่านี้จะนำไปสู่การติดต่อสื่อสารระหว่างผู้ใช้และผู้ผลิตอุปกรณ์ที่มีผลในเครื่องเหมาะสมกับความต้องการการผลิตที่เฉพาะเจาะจง ร้อนอุปกรณ์ไฟฟ้าสายไฟใช้ร่วมกับอุปกรณ์การวางตำแหน่งแกนหลายรวมกับไฟฉายช่องว่างแคบ ๆ เป็นตัวอย่างของความก้าวหน้านี้3.1 กระบวนการอื่น ๆ พยายามแนวคิดลวดร้อนแม้ว่าแนวคิดลวดร้อนได้รับนำไปใช้กับกระบวนการอื่น ๆ ส่วนใหญ่ของการใช้งานด้วย กระบวนการ GTAW โค้งจมอยู่ใต้น้ำ, พลาสม่า, โลหะก๊าซโค้ง, เลเซอร์และลำแสงอิเล็กตรอนทั้งหมดได้รับการใช้ในการแสดงความคิดเห็นด้วยลวดร้อนบางส่วน แต่การใช้งานเหล่านี้ได้รับ จำกัด มาก3.2 ข้อดีและข้อ จำกัด ของลวดร้อน GTAW 3.2.1 ข้อดีวันนี้ GTAW ลวดร้อนมี ผลประโยชน์ที่ได้รับการยอมรับในการเชื่อม เทคโนโลยีลวดร้อนพร้อมยานยนต์และอัตโนมัติและอัตราการสะสมเพิ่มขึ้นจะตระหนัก การควบคุมอิสระของโค้งและลวดตัวแปรอาหารให้มีความยืดหยุ่นในการตั้งค่าพารามิเตอร์ ทักษะที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงานของ GTA ลวดเย็นนำไปใช้กับลวดร้อนการฝึกอบรมเพิ่มเติมเพื่อจะลดลงกระบวนการ GTAW ลวดร้อนมีผลบังคับใช้สำหรับวัสดุที่มากที่สุด กระบวนการ GTAW เป็น metallurgically "ง่าย" ในการที่อิเล็กโทรดที่ไม่ได้ใช้และโลหะฟิลเลอร์เข้ามาเชื่อมอาจได้รับการออกแบบอย่างแม่นยำเพื่อให้บรรลุเคมีเงินฝากโดยเฉพาะอย่างยิ่งและผลโลหะ กระบวนการ GTAW ลวดร้อนก่อให้เกิดความเชื่อมสะอาดมากที่มีอัตราการเกิดที่ต่ำมากของความพรุน ดังนั้นกระบวนการ GTAW ลวดร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ใช้บังคับกับ 300 ชุดสแตนเลส, เช่นเดียวกับการออกแบบวัสดุเช่นเหล็กสแตนเลสเพล็กซ์หรือโลหะผสมสูงนิกเกิลและไทเทเนียมที่คุณสมบัติโลหะทำด้วยโลหะสามัญอาจได้รับผลกระทบจากการเชื่อม จนกว่าขั้นตอนการเชื่อมที่มีคุณภาพสูงมีการจ้างงาน การใช้ที่เหมาะสมของกระบวนการ GTAW ด้วยนอกเหนือจากลวดร้อนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพความต้านทานการกัดกร่อนและ / หรือสมบัติเชิงกลของงานเชื่อมและมีผลประโยชน์ในการปฏิบัติงานของวัสดุในการให้บริการ3.2.2 ข้อ จำกัด ข้อ จำกัด หนึ่งของลวดเชื่อมร้อน GTA เป็น ว่ามันไม่ได้ใช้ตามปกติสำหรับการเชื่อมคู่มือ นอกจากนี้ยังมีค่าใช้จ่ายอุปกรณ์เพิ่มเติมสำหรับแหล่งจ่ายไฟลวดร้อนในนอกเหนือไปจากอุปกรณ์ GTAW ลวดเย็น อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีขนาดกะทัดรัดและพกพาสำหรับการย้ายไปรอบ ๆ ในสนาม ในการที่จะออกจากสายเย็นเพื่อ GTAW ลวดร้อนก็อาจจะจำเป็นที่จะต้องเปลี่ยนแปลงการออกแบบร่องให้มากขึ้นหนึ่งที่เหมาะสมกับลวดร้อนและอัตราการสะสมเพิ่มขึ้น มีค่าใช้จ่ายสิ้นเปลืองบางอย่างเช่นลวดร้อนแนะนำอาหารเคล็ดลับการติดต่อหลอดและขั้วไฟฟ้าทังสเตน ค่าใช้จ่ายของฮีเลียมหรืออาร์กอนฮีเลียมผสมใช้เป็นก๊าซโล่สำหรับบางโปรแกรมมีมากขึ้นกว่าตรงอาร์กอนและก๊าซมากขึ้นมีการบริโภค และอาจจะมีเพิ่มขึ้นค่าใช้จ่ายสำหรับการฝึกอบรมบุคลากรที่เชื่อม3.2.3 ลวดร้อนวงบางทีข้อ จำกัด ที่ใหญ่ที่สุดในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีลวดร้อนก็คือว่ามันไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมชิ้นเล็ก ๆ และมันจะถูก จำกัด ด้วยความเคารพไปยังตำแหน่งเชื่อม ตำแหน่งที่เชื่อมการปฏิบัติมากที่สุดคือ 1G หรือ downhand เชื่อมในจานหรือเชื่อมของท่อเมื่อท่อสามารถหมุนได้ตาม 2G ในขณะที่มันจะได้รับการดึงดูดการใช้เทคโนโลยีลวดร้อนเพื่อเชื่อมความจริงโคจรออกจากตำแหน่งเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการสะสมที่สามารถประสบความสำเร็จในการเชื่อม downhand ลวดร้อนจะมองไม่เห็นในการใช้งานวงโคจร มักจะมีความยากลำบากในการเชื่อมที่ 6 ถึง 8 ตำแหน่งโมง เมื่อเชื่อมตกต่ำ, บ่อมีแนวโน้มที่จะใช้เป็นอิเล็กโทรดทังสเตนเว้นแต่ความเร็วเดินทางได้ช้ามาก เมื่อเชื่อมเนินบ่อมีแนวโน้มที่จะลดลง แต่บางประโยชน์ metallurical อาจจะประสบความสำเร็จในการใช้งานวงโคจรที่ค่าใช้จ่ายของความซับซ้อนมากขึ้นโดยไม่คำนึงถึงการตั้งค่าการใช้งานเทคนิคและอุปกรณ์ลวดร้อนจะต้องมีการควบคุมด้วยหลักการคล้ายกับการเชื่อมลวดเย็น
การแปล กรุณารอสักครู่..
