Artikel ini menyoroti empat varian teratas Electroslag Welding (ESW). Variannya adalah: 1. Consumable Guide ESW 2. ESW with Plate and Ribbon Electrodes 3. Electroslag Flash Butt Welding 4. Bifilar Circuit ESW.
Varian # 1. Panduan Konsumsi ESW:
Varian pengarah yang dapat dikonsumsi dari ESW adalah metode pengelasan elektroslag di mana logam pengisi dipasok oleh peleburan tidak hanya kawat elektroda tetapi juga tabung pengarahnya atau tabung kontak dengan konsekuensi peningkatan laju pengendapan. Fitur ini telah sangat memperluas penerapan proses ESW di industri struktural. Gambar 11.20 menunjukkan pengaturan untuk pengelasan terak elektrosak panduan habis pakai.
Arus pengelasan dialirkan oleh consumable guide yang melelehkan permukaan slag bath. Hal ini meniadakan persyaratan untuk pergerakan vertikal mesin dan, oleh karena itu, digunakan blok penahan stasioner atau non-geser. Pemandu ESW yang dapat dikonsumsi dengan demikian lebih mudah dilakukan, karena tidak memerlukan perangkat perjalanan vertikal atau sistem osilasi.
Panduan Konsumsi:
Pemandu yang dapat dikonsumsi adalah tabung berdinding tipis atau rakitan pelat atau batang yang memiliki saluran untuk memberi makan kawat elektroda. Umumnya, panduan bahan habis pakai diadakan diam di sambungan.
Bentuk dari consumable guide tergantung dari kontur sambungan yang akan dibuat. Biasanya terbuat dari bahan yang cocok atau kompatibel dengan logam kerja dan komposisi kimia yang diperlukan dari logam las. Pemandu yang paling sering dikonsumsi diisi dengan kawat pegas heliks untuk dijadikan con duits. Beberapa bentuk panduan bahan habis pakai yang terkenal ditunjukkan pada Gambar 11.21.
Dalam fabrikasi kritis khusus, saluran utama dalam pemandu digandakan oleh saluran cadangan untuk kabel kedua seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.21(g). Selama operasi berjalan lancar, kabel diumpankan melalui saluran utama, sedangkan kabel kedua di saluran duplikasi tetap diam. Jika, karena alasan apa pun, elektroda di saluran utama berhenti, unit siaga dihidupkan.
Untuk ketebalan pekerjaan hingga 40 mm dengan panjang jahitan (di atas 500 mm) disarankan untuk menggunakan tabung pemandu baja yang dilengkapi dengan ring seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.21 (0 untuk mengisolasinya dari pekerjaan.
Tipikal panduan bahan habis pakai terdiri dari dua bagian, satu bahan habis pakai dan yang lainnya permanen atau tidak habis pakai. Panjang bagian habis pakai bervariasi sesuai dengan panjang sambungan dengan ketentuan untuk menutupi wadah awal dan tab akhir. Bagian yang tidak dapat dikonsumsi digunakan untuk pemasangan pemandu dan untuk menghubungkan kabel las; panjangnya tergantung pada desain peralatan dan dapat bervariasi antara 100 dan 500 mm.
Ketebalan panduan konsumsi dan jumlah elektroda didasarkan pada persiapan tepi dan ketebalan pekerjaan.
Mengetahui ketebalan kerja jumlah elektroda dapat ditentukan dari hubungan berikut:
di mana,
n = jumlah elektroda,
s = ketebalan benda kerja. mm
d = jarak antar elektroda, diasumsikan antara 50 sampai 60 mm. Istilah-istilah ini ditandai pada Gambar 11.22.
Nilai n yang ditentukan oleh persamaan (11.1) dibulatkan ke bilangan bulat terdekat dan digunakan untuk mencari nilai pasti dari d. Nilai tipikal d dan dmax sebagai fungsi dari ketebalan tabung pemandu, t g diberikan pada Tabel 11.5.
Ketebalan panduan bahan habis pakai yang umum digunakan di industri adalah 5 mm dan 10 mm.
Panduan Insulator:
Insulator digunakan untuk menghindari kemungkinan kontak antara panduan dan pekerjaan atau blok penahan. Insulator diperlukan untuk menjadi bagian dari slag bath pada peleburan tanpa efek buruk pada fungsi slag, logam las, atau stabilitas proses. Insulator harus memiliki kekuatan tekan yang tinggi dan berbiaya rendah.
Isolator biasanya terbuat dari serat kaca atau tas kain kaca yang diisi dengan wol kaca. Diameter tas bervariasi antara 25 dan 30 mm. Terkadang isolator dibuat dari kain biasa yang diisi dengan fluks las.
Untuk kinerja terbaik, berat palet isolator harus 15-25 gram. Jumlah palet yang digunakan sebaiknya tidak melebihi 15 – 20% dari total volume slag bath. Dalam prakteknya dua isolator (satu di setiap sisi pemandu) ditempatkan setiap 100 – 150 mm dari ketebalan benda kerja. Sepanjang insulator lapisan las berjarak 200-250 mm. Insulator dapat dijepit di antara pemandu dan benda kerja atau diselipkan ke pemandu, metode yang terakhir lebih disukai.
Blok Penahan:
Blok tembaga penahan tipe stasioner lebih disukai dalam panduan ESW yang dapat dikonsumsi dan bertindak sebagai perangkat pembentuk las terbaik. Namun, blok penahan seperti itu mengganggu pemantauan kedalaman rendaman terak dan posisi pemandu yang tepat. Oleh karena itu lebih disukai untuk menggunakan blok tembaga stasioner berpendingin air pada satu sisi sambungan dan blok geser pada sisi lainnya.
Ketika menggunakan blok penahan stasioner di kedua sisi sambungan maka kedalaman bak terak dapat dipantau dengan suara proses yang paling baik saat suara gelembung ringan atau lebih ilmiah dengan mencatat volume fluks. V f’ dimasukkan ke dalam sambungan Kedalaman slag bath biasanya diambil 4 cm untuk perhitungan dan tidak boleh lebih dari 5 cm selama pengoperasian. Fluks ditambahkan selama operasi dari wadah yang terbuat dari non-konduktor listrik.
Operasi dan Pengelasan Saat Ini:
Kabel elektroda didorong melalui pemandu habis pakai hingga menyentuh bagian bawah wadah awal. Kemudian ditarik kembali sampai rata dengan ujung bawah tabung pemandu. Kemudian bagian bawah bah ditutup dengan sejumlah sabut baja dan sepatu penahan dipasang pada posisinya. Setiap jarak antara pekerjaan dan blok penahan ditutup dengan tanah liat atau dempul.
Proses ESW panduan konsumsi dimulai dengan cara yang sama seperti proses ESW konvensional yang hanya menggunakan elektroda. Jika elektroda dilas ke dasar bah selama penyalaan, maka rol penjepit di pengumpan kawat ditarik, kawat ditarik keluar dari pemandu dengan tang dan diangkat melalui 300 – 500 mm.
Rol penjepit diaktifkan kembali dan pengumpanan kawat dilanjutkan. Jika terjadi lebih dari satu kali, maka prosedur di atas diulangi setiap saat tetapi pengumpanan kawat tidak boleh dilanjutkan sampai permukaan atas slag bath melelehkan ujung pemandu. Ini mungkin memakan waktu 2 hingga 5 menit. Prosedur yang sama dapat digunakan jika kawat elektroda dilas ke ujung bawah tabung pemandu.
Metode lain yang andal untuk memulai panduan ESW yang dapat dikonsumsi adalah dengan menuangkan terak cair ke dalam wadah awal. Fluks dilebur dalam wadah grafit dan kemudian dituangkan ke dalam wadah awal.
Untuk kawat elektroda berdiameter 3 mm, arus las Iw diberikan oleh:
Kecepatan pengelasan yang optimal adalah fungsi dari ketebalan kerja dan dapat diperoleh dari Gambar 11.23.
Tingkat umpan elektroda diberikan oleh:
V e = V w (A d -t g S g )/−A e ……. (11.3)
di mana,
v e = laju pengumpanan elektroda, m/jam
A d = luas penampang logam yang diendapkan
A e = jumlah luas penampang semua elektroda.
Laju pemakanan kawat yang diperoleh persamaan (11-3) tidak boleh melebihi nilai kritis, dimana untuk ketebalan kerja di atas 100-150 mm berkisar antara 100-150 m/jam (1,65 hingga 2-35 m/menit).
Aplikasi:
Terlepas dari aplikasi yang disebutkan untuk ESW konvensional, metode panduan habis pakai dapat digunakan untuk sambungan tee dengan rusuk pengaku dengan ketebalan lebih dari 50 mm. Ini juga digunakan untuk membuat sambungan pada las yang tidak dapat diputar pada saluran pipa berdinding tebal di pembangkit listrik; efisiensi sambungan tersebut dapat dibuat meningkat dengan bertambahnya diameter dan ketebalan dinding pipa. Namun, panduan ESW yang dapat dikonsumsi lebih mudah beradaptasi dengan lasan yang lebih pendek daripada lasan yang lebih panjang.
Varian #2. ESW dengan Elektroda Plat dan Pita:
Elektroda pelat dan pita digunakan untuk membuat las lurus dengan panjang maksimal 1500 mm untuk rentang ketebalan kerja 30 – 1000 mm. Pengaturan umum dan desain elektroda yang paling umum digunakan yang memiliki luas penampang besar ditunjukkan pada Gambar. 11.24 dan 11.25 masing-masing. Elektroda ini dapat berupa satu bagian atau tersusun dari beberapa pelat, batang, bujur sangkar atau bagian lainnya.
Untuk ketebalan kerja hingga 200 mm, satu elektroda pelat sudah memadai tetapi pada bagian kerja yang lebih berat digunakan dua atau tiga elektroda. Sistem tiga-elektroda biasanya lebih disukai karena menjaga pasokan utama di bawah beban seimbang. Elektroda pelat dengan slot memanjang (Gbr. 11-24) membuat penetrasi tepi lebih seragam yang sangat penting dalam pengelasan tembaga, aluminium, titanium dan paduannya.
Elektroda pelat dengan ketebalan apa pun yang diinginkan dapat digunakan dengan mengingat bahwa jarak optimal antara elektroda dan sisi sambungan adalah 8 hingga 10 mm dan ketebalan elektroda optimal adalah 10 hingga 12 mm untuk celah 28 hingga 32 mm.
Lebar elektroda pelat tergantung pada ketebalan kerja. Ketika mengelas dengan satu elektroda, lebar elektroda pelat sama dengan ketebalan benda kerja, tetapi ketika dua atau tiga elektroda pelat digunakan, lebarnya dikurangi dengan jumlah yang sama dengan jarak antara keduanya yang umumnya sama dengan 12 sampai 16 mm. .
Panjang elektroda pelat dapat ditentukan dengan bantuan persamaan:
L p = l w b w / δ e + l c ……. (11.4)
di mana,
L p = panjang elektroda pelat,
l w = panjang sambungan termasuk tab awal dan akhir,
b w = celah sendi,
δ e = ketebalan elektroda,
l c = panjang untuk memperhitungkan desain klem (kira-kira sama dengan 500 mm)
Panjang elektroda diambil 3600 mm untuk panjang las 1000 mm sedangkan ukuran dan jumlah elektroda sebagai fungsi ketebalan pelat diberikan pada Tabel 11.6.
Las elektroda pelat dibuat dengan kerapatan arus rendah hingga 0-6 A/mm 2 dan tegangan rendah 30 hingga 40 volt. Hal ini menghasilkan peningkatan stabilitas proses pada ketebalan yang lebih berat.
Arus las untuk elektroda pelat diberikan oleh:
I w = 1.2(V w + 0.2 V p ) δ e .S e
di mana,
l w – arus pengelasan, A
v w = kecepatan pengelasan, m/jam
v p = laju umpan elektroda pelat, cm/jam.
δ e = ketebalan elektroda, cm
S e = Lebar pelat elektroda, cm.
Laju pemakanan yang optimal untuk elektroda pelat dengan penampang besar ditemukan antara 1,2 hingga 3-5 m/jam.
Lapisan las dengan panjang hingga 300 mm tidak memerlukan penggunaan isolator untuk menghindari hubungan pendek yang tidak disengaja antara elektroda dan benda kerja. Namun, lapisan yang lebih panjang dari 300 mm disediakan dengan isolator biasa seperti untuk ESW pemandu yang dapat dikonsumsi.
Proses ESW elektroda pelat dapat dimulai oleh salah satu dari tiga metode berikut:
- Dengan menggunakan fluks awal,
- Dengan elektroda runcing,
- Dengan menuangkan fluks cair ke dalam wadah awal.
Untuk memulai proses dengan menggunakan ‘starting flux’, itu ditempatkan di bagian bawah bak dan elektroda diumpankan pada kecepatan paling lambat dan diketuk secara berkala dengan palu untuk kontak yang lebih baik dengan fluks. Ketika sebagian dari fluks awal meleleh sejumlah kecil ‘fluks berjalan’ ditambahkan sehingga membangun bak terak dari kedalaman yang diinginkan dan laju umpan elektroda dinaikkan ke nilai yang ditentukan selama periode satu hingga dua menit.
Untuk memulai proses dengan elektroda runcing biasanya menempatkan bola wol baja (atau serbuk baja atau serutan) antara ujung elektroda dan benda kerja. Kadang-kadang elektroda itu sendiri tidak runcing, melainkan beberapa batang berdiameter 5 sampai 6 mm dan panjang 150 sampai 200 mm dilas ke ujungnya (Gbr. 11.25).
Metode ketiga inisiasi proses, yaitu dengan menggunakan terak cair adalah yang tercepat dari semua metode. Namun, ini membutuhkan pengaturan tambahan untuk melelehkan dan menuangkan terak cair ke dalam wadah.
Untuk menghindari kurangnya fusi dan undercutting lebih baik untuk meningkatkan kelegaan di blok penahan sekitar 8 mm. Juga, untuk mendapatkan penetrasi yang lebih baik, kedalaman rendaman terak harus dipertahankan antara 25 dan 35 mm.
Untuk pengelasan dengan elektroda pita, itu dimasukkan ke bak terak melalui panduan datar yang diisolasi dari pekerjaan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 11.26. Bergantung pada ketebalan pekerjaan, hingga 3 elektroda pita dapat digunakan. Pemandu elektroda adalah jenis yang dapat dikonsumsi dan dibuat dari lembaran setebal 1 atau 2 mm dengan komposisi yang serasi. Elektroda pita biasanya setebal 1 atau 1,2 mm.
Elektroda pita dapat dibuat dengan panjang yang diinginkan untuk menyelesaikan sambungan las yang lebih panjang daripada yang dapat dilas dengan elektroda pelat. Dibandingkan dengan pengelasan pemandu yang dapat dikonsumsi, elektroda pita memastikan penetrasi yang lebih seragam.
Varian # 3. Electroslag Flash Butt Welding:
Pengelasan butt flash Electroslag, pengaturan yang ditunjukkan pada Gambar. 11.27, tidak memerlukan logam pengisi. Untuk memulai proses, terak cair dituangkan ke dalam bah yang dibangun di sekitar bagian bawah yang dipegang secara vertikal; sebagai alternatif, rendaman terak cair dikembangkan dengan melengkungkan elektroda karbon.
Ini memastikan pemanasan bagian bawah. Setelah penangas terak dengan kedalaman yang diinginkan dikembangkan, elektroda karbon ditarik dan bagian atas dicelupkan ke dalam penangas terak. Terak mem-flash bagian atas, yaitu mengangkatnya ke titik fusi dan logam cair mengalir ke bagian bawah untuk membentuk kolam logam di bawah bak terak.
Waktu flashing ditentukan dengan trial and error dan biasanya antara 2 sampai 3 menit. Setelah kondisi yang diinginkan ditetapkan, sumber daya dimatikan dan bagian atas dipaksa ke bagian bawah dengan kecepatan yang mengganggu 5,5 hingga 8,5 mm/detik (20 hingga 30 m/jam). Jumlah logam cair di dalam kolam dan yang dikeluarkan oleh pemadatan harus cukup untuk menghindari rongga berisi terak yang tersisa di antara dua benda kerja di dekat pinggiran.
Kedalaman slag bath, tegangan las dan laju pemakanan bagian atas pada las butt flash dipertahankan sama seperti pada las dengan elektroda pelat. Proses ini paling cocok untuk produksi massal barang-barang jenis batangan atau batangan hingga 300 cm 2 dalam luas penampang.
Varian # 4. ESW Sirkuit Bifilar:
Pengaturan untuk varian bifilar dari ESW ditunjukkan pada Gambar 11.28. Empat elektroda tipe pelat dengan penampang besar digunakan. Dua elektroda luar tetap stasioner sementara dua elektroda bagian dalam diumpankan dengan kecepatan yang sama ke dalam kolam las.
Komposisi kimia elektroda cocok dengan bahan kerja. Menghubungkan trafo las satu fasa ke elektroda sesuai diagram meminimalkan impotensi induktif dari rangkaian las, dan sambungan keran tengah pada trafo sekunder ke pekerjaan memungkinkan laju leleh elektroda stasioner dan bergerak bervariasi seperti per persyaratan. Elektroda bergerak bagian dalam biasanya dua sampai tiga kali panjang sambungan sedangkan elektroda luar jelas memiliki panjang yang sama dengan sambungan las itu sendiri. Kesenjangan fit-up biasanya 60 – 80 mm.
Jarak antara elektroda luar dan permukaan benda kerja yang dilas dijaga seminimal mungkin dan biasanya berkisar antara 7 hingga 10 mm. Elektroda bagian dalam memiliki ketebalan 35 hingga 50% lebih kecil dari elektroda bagian luar dan berjarak 30 hingga 40 mm. Penampilan akhir las dikendalikan oleh ceruk di blok penahan tembaga tetap berpendingin air.
Pengelasan biasanya dimulai dengan menuangkan terak cair ke dalam rongga las (Gbr. 11.28). Bak awal yang dibutuhkan dangkal karena prosesnya menjadi stabil dengan cepat. Pengontrol saat ini memastikan pemeliharaan otomatis dari kondisi pengelasan yang konstan. Varian dari proses ESW ini dapat digunakan untuk keberhasilan pengelasan bagian persegi panjang, persegi, dan lingkaran dari hampir semua dimensi.
