Productiviteitsverhoging door speciale gevulde OP-draad FLUXOCORD 31HD

Transcriptie

1 Inleiding. Het onderpoederdek lasproces is redelijk bekend en ingeburgerd. Het betreft een booglasproces met een continu aangevoerde afsmeltende lasdraad onder een poederdek. Het poederdek zorgt dat het smeltbad wordt beschermd tegen de atmosfeer door gesmolten poeder (slak). De vloeibare slak beïnvloedt de chemische samenstelling van het lasmetaal en de laseigenschappen (en waterstofgehalte HD). De lasdraad betreft van oudsher een massieve OP draad. Meest toegepaste diameters betreffen voor enkele draad en 2,4 3,2 4,0 mm, voor tandem en meer 3,2-4,0 mm voor TWIN 1,2 1,6 2,0 2,4 mm Een hogere productiviteit is meer dan ooit nodig in onze West-Europese markt met de hogere (loon)kosten. Produktiviteits-verhogende varianten met TWIN en Tandem leiden tot hogere lassnelheden en hogere neersmeltsnelheden, echter met toenemende complexiteit (meerdere draden). Door de massieve OP draad te vervangen door een speciale gevulde OP draad kan zonder investering op zeer eenvoudige wijze een flinke produktiviteitsverhoging bereikt worden. Dit kan zowel bij enkele draad als ook bij proces-varianten met meerdere draden. OERLIKON FLUXOCORD 31HD is een OP draad speciaal ontworpen voor verhoogde productiviteit (lassnelheid / neersmeltsnelheid) maximale proces-betrouwbaarheid hoogwaardige mechanische eigenschappen

2 FLUXOCORD technology. FLUXOCORD draden betreffen gevulde draden voor het onderpoederdek proces en kenmerken zich door verkoperde naadloze uitvoering. Dit is verschillend tot de meeste gevouwen gevulde draden die niet volledig gesloten worden en daardoor ook niet verkoperd kunnen worden. Het productie proces is verschillend van de dichtgevouwen draad, daar bij de gevouwen draad eerst strip in een U vorm wordt gevouwen, waarna de vulling wordt ingebracht en dan wordt de draad dichtgevouwen. Bij FLUXOCORD draden wordt uitgegaan van het vullen van een buisvormig product. Het vullen van de buis met geagglomereerd poeder geschiedt opwaarts dmv trilling van de coil (opgerolde buis). Hierna wordt de gevulde buis in diameter gereduceerd tot gevulde draad. Na reductie tot bijna op einddiameter, wordt de draad zacht-gegloeid, waarbij ook de waterstof uit de draad verdwijnt. Vervolgens wordt de draad verkoperd en op einddiameter gekalibreerd en gespoeld. Door verschillende poedersamenstellingen toe te passen kunnen verschillende typen FLUXOCORD draden worden gemaakt, zoals FLUXOCORD 31 SFA-5.23: F7A4-EC-G Ongelegeerde staalsoorten FLUXOCORD 31HD SFA-5.17: F7A8-EC-1 Ongelegeerde staalsoorten; hogere productiviteithigh (-40 degrc) FLUXOCORD SFA-5.23: F7A4-EC-G Laag / tegenlaag C-steel, hoge opmenging, pipe mills FLUXOCORD 48HD SFA-5.23: F8A3-EC-G Cor-Ten, Weervaste staalsoorten FLUXOCORD 41HD SFA-5.23: F9A8-EC-G Fijn korrelstaalsoorten SMYS Mpa (-40 degr C) FLUXOCORD 43.1 FLUXOCORD 42 SFA-5.23: F11A8-EC-F5 MSYS 690 Mpa Lasverbindingen die genormaliseerd worden / warmvervorming FLUXOCORD 31HD bezit ten opzichte van de gewone FLUXOCORD draden een speciale naadloze mantel. Door de dunne mantel en het zacht gloeien is de draad zeer zacht en heel gemakkelijk te vormen (draad richten => draad veert nauwelijks terug). De draad is veel zachter dan een massieve OP draad, waardoor minder weerstand optreedt in de draadaanvoer en minder slijtage optreedt aan de contactbuis (constantere stroomoverdracht). Vooral ook goed toepasbaar bij een gebogen contactbuis. De naadloze draad bezit een hogere weerstand tegen platdrukken (door evt hoge aandrukkracht van de aandrijfwielen in de praktijk) dan een gevouwen draad. Ook bezit deze een hogere weerstand tegen knikken. Doordat de draad een hogere vormvastheid heeft is er minder kans op verslechterde stroomoverdracht (tgv evt vervorming) en daarmee ook minder slijtage aan de contactbuis. Ook de verkopering draagt bij aan een optimale stroomoverdracht. De naadloze draad is ongevoelig voor vochtopname, waardoor het waterstofgehalte altijd betrouwbaar laag blijft. Ook hierdoor een langere houdbaarheid (opslag) ook mede door de verkopering (roestwerend). Door de aanwezige koperlaag is er geen conserverend smeermiddel op het draadoppervlak benodigd.

3 Productiviteitsverhoging door speciale gevulde OP-draad Laseigenschappen. De lasboog van FLUXOCORD 31HD is breder dan bij massieve draad en zoekt meer de lasnaadflanken op. Hierdoor (en mede ook door de geoptimaliseerde vulling en de speciale mantel) een betere aanvoeling en een mooier lasnaaduiterlijk van de lasrups. Ook zijn hierdoor hogere lassnelheden haalbaar dan met een massieve lasdraad. Dit is vooral interessant waar niet zo zeer een grote neersmeltsnelheid is gewenst, maar waar bijvoorbeeld een enkel-laagse (hoek)las met maximale lassnelheid gewenst is. Doorgaans zijn hier 10 30% hogere lassnelheden realiseerbaar dan met een massieve draad. De inbrandingsdiepte is bij FLUXOCORD 31HD sterker afhankelijk van de naadvorm en openingshoek dan bij gebruik van massieve draad. Er is een groot verschil in inbrandingsdiepte tussen gesloten V naad en een U naad. Op vlakke plaat dient men rekening te houden met een inbrandingsdiepte die ca 10% tot 20% minder is dan bij massieve draad. Dit is niet schrikbarend daar de inbranding nog steeds niets te wensen overlaat. Er is geen gevaar voor bindingsfouten door te weinig inbrandingsdiepte. Dit is wel een aandachtspunt indien een minimale inbrandingsdiepte is vereist en de lasparameters (ervaring) zijn (nog) afgestemd op de inbrandingsdiepte van massieve draad: Zie hieronder vergelijking inbrandingsdiepte op een vlakke plaat tussen FLUXOCORD 31HD met massieve draad OE-SD3 (4,0 mm bij 920 Amp en een voorbeeld met 3,2 mm bij 550 Amp)

4 De sterke afhankelijkheid van de naadvorm en openingshoek is zichtbaar in onderstaand voorbeeld: Plaatdikte 30 mm gesloten V-naad 60 graden en staande kant 6 mm, lasparameters 700 amp, 30 Volt en 50 cm/min gelast met o massieve draad OE-SD3 : o standaard FLUXOCORD draad (geen HD type) o en FLUXOCORD 31HD Er is verschil te zien in inbrandingsdiepte tussen massieve draad en de standaard FLUXOCORD, namelijk 2,43 versus 2,0 mm, echter er is een groot verschil met de HD draad welke slechts 0,16 mm te zien geeft, bij deze scherpe naadvorm. Dergelijke lage inbranding kan eventueel nuttig toegepast worden daar waar met massieve draad gevaar voor doorbranding optreedt. Een kleinere staande kant betekent een lasprocedure met minder opmenging, waardoor betere mechanische eigenschappen behaald zouden kunnen worden. Mede door de betere aanvloeiing en gladde lasuiterlijk is ook de slaklossing zeer goed; beter dan met massieve draad. Dit is een voordeel voor de lasser die de slak eenvoudiger volledig kan verwijderen, met minder risico op slakresten die tot lasfouten zouden kunnen leiden. Tevens is de draad daarmee zeer geschikt voor toepassing in Narrow Gap naden (waar slaklossing een kritisch aspect is. Het toepassen van Narrow Gap naadvormen heeft vanzelfsprekend een kleiner lasvolume. Lasnaden die onderin voldoende breed zijn (kelknaden) geven naast een goede en betrouwbare slaklossing ook een goede en voorspelbare inbrandingsdiepte door de vlakke naadvorm (bij radius 6-10 mm vergelijkbaar met de inbrandingsdiepte op een vlakke plaat).

5 HD = High Deposit Rate. De hogere productiviteit voor de HD draden (= High Deposit rate) wordt bereikt door de speciale mantelbuis en een speciale vulling met basisch geagglomereerd poeder. Er ontstaat een veel hogere draadaanvoersnelheid dan bij een massieve draad (bij gelijke diameter & gelijke stroomsterkte), welke direct resulteert in ca 30% hogere neersmeltsnelheid (kg/uur). Hieronder een vergelijking voor lasnaad in plaatdikte 30 mm, gesloten V-naad 60 graden en staande kant 6 mm, lasparameters 700 amp, 30 Volt, 50 cm/min bij 30 mm uitsteeklengte gelast met massieve draad OE-SD3 vs standaard FLUXOCORD (geen HD type) vs FLUXOCORD 31HD

6 Door minder benodigd aantal rupsen (vaak ook 30% minder) niet alleen verkorting in lastijd, maar ook o Minder slak te verwijderen o Lager poederverbruik o Minder krimp Door de betere laseigenschappen (met name aanvloeiing en slaklossing) zijn hogere instelling toepasbaar dan bij massieve draad. De maximaal realiseerbare neersmeltverhoging (kg/uur) kan hierdoor zelfs tot ca. 90% oplopen, indien men ook de hogere toepasbare lassnelheid en stroomsterkte daadwerkelijk gaat / kan benutten. Vooral bij relatief grote lasvolumes en hoge inschakelduur vertaalt deze tijdwinst zich in een aanzienlijke productiviteitsverhoging / kostenreductie, ondanks dat de slakvormende bestandsdelen van de vulling in de slak terecht komt. Voorbeeld met neersmeltverhoging van 86%: DC+ AC Max deposit rate kg/hr Tandem Solid Wire 4,0 mm Tandem FLUXOCORD 31HD 4,0 mm , Mechanische eigenschappen FLUXOCORD 31HD betreft een draad die ontworpen is om te combineren met OP 121TT en OP 121TTW in toepassingen tot MSYS = 420 MPa en eisen mbt kerfslagwaarden tot -40 grc (-60 C) in de lasnaad, met de volgende classificaties: EN ISO A- S 42 6 FB T3 S = SAW 42 = YS min 420MPa 6 = impact 60 C > 47J FB = with basic flux T = Tubular wire 3 = unalloyed wire with 1,4-2,0% Mn AWS A 5.17 : F7A8-F7P8-EC1 F = SAW 7 = TS min 70Ksi ~ 500MPa A = As welded P = PWHT 8 = impact 60 C 27J E = electrode C = composite 1 = chemical analysis C-Mn-Si Combinatie met andere typen laspoeders is mogelijk (rutiel, aluminaat-basisch) met andere basiciteitsindex en activiteit, maar de toepasbaarheid is afhankelijk van de toepassing en eventuele eisen. Voor de kleinere wanddikten waar vaak enkellaagse lasverbindingen worden toegepast kunnen ook rutiel laspoeder (zoals OP 181, OP 191) of halfbasisch laspoeder (OP 192, OP 132) worden toegepast.

7 Waterstof. Tijdens het lassen komt er waterstof in het smeltbad terecht. De waterstof is afkomstig van OP-poeder Lasdraad (incl vulling) Atmosfeer Basismateriaal incl oppervlaktevervuiling Een gedeelte van de ingebrachte waterstof betreft diffundeerbare waterstof, welke initïële diffundeerbare waterstof (HD) genoemd wordt. Om de waterstof-inbreng vanuit ( alleen ) de lastoevoegmaterialen te kunnen bepalen / vergelijken is er testprocedure ISO/IIW 3690 (éénlaagse lasrups). In de praktijk zijn er altijd additionele waterstof-verhogende factoren tijdens transport, opslag en verwerking van de lastoevoegmaterialen. Bijvoorbeeld de wijze van opslag en verpakking (eventueel herdrogen, de gevoeligheid voor vochtopname van draad en poeder, het klimaat (temperatuur en relatieve vochtigheid), basismateriaal (verontreinigingen, roest, vuil, stof, walshuid, primer). Een deel van de diffundeerbare waterstof zal zich gaan verplaatsen / verwijderen, waardoor verschillende concentraties in de las en WBZ zullen ontstaan. De achterblijvende hoeveelheid (concentratie) diffundeerbare waterstof in het lasmetaal resp warmte-beïnvloede zone is (mede) bepalend voor het al dan niet optreden van koudscheuren en is afhankelijk van de volledige thermische historie en de diffusie coëfficiënt (diffusiesnelheid). Het is duidelijk dat het vochtgehalte van zowel het OP-poeder als de basische draadvulling beide zo laag mogelijk moet zijn (met name in kritische toepassingen). Ook gaan beiden chemische reacties aan met het vloeibare lasmetaal tijdens het lassen (zuiverende werking). Het OP-poeder en de basisch vulling bepalen samen volledig de ingebrachte hoeveelheid diffundeerbare waterstof (ISO/IIW 3690). De basische vulling zorgt voor een waterstofgehalte in het lasmetaal dat niet hoger ligt dan bij een massieve OP-draad. Het naadloze karakter sluit vochtopname van de vulling uit, zowel bij opslag als bij verwerking in de werkplaats. FLUXOCORD 31HD is met name ontwikkeld in combinatie met OP 121TT en OP 121TTW, beide bekend door de brede toepasbaarheid, zeer goede laseigenschappen en een zeer betrouwbaar laag waterstofgehalte. Zoals eerdere aangegeven beïnvloeden de klimatologische omstandigheden de vochtopname van het OP poeder voor en tijdens het lassen en beïnvloeden daarmee het waterstofgehalte in het lasmetaal. De gevoeligheid voor vochtopname is per poeder verschillend. Het verband tussen vochtgehalte in het poeder en de waterstofinbreng via het poeder is ook per poeder verschillend. OERLIKON DRY-BAG verpakking voor OP-poeder staat daarentegen garant voor een verwaarloosbare vochtopname tijdens transport en opslag, waardoor herdrogen achterwege kan blijven en waarmee een stuk kwaliteitswaarborging gerealiseerd wordt in de laswerkplaats, zelfs in tropische landen / omstandigheden. De semi-vacuüm verpakking is indicatief voor droog poeder.

8 Efficiency calculation In de inleiding is reeds gesteld dat een hogere productiviteit meer dan ooit nodig is in onze West-Europese markt, met de hogere (loon)kosten, om te kunnen overleven. Een gedetailleerde kostenvergelijking tussen de procedures kan behulpzaam zijn om de juiste keuze te maken. Een voorbeeld hiervoor :

9 Samenvatting. Zelden is productiviteitsverhoging en betrouwbaarheid zo duidelijk zichtbaar, dan bij het lassen met de speciale gevulde OP lasdraad OERLIKON FLUXOCORD 31HD Zowel de mantel als de vulling zijn geoptimaliseerd, waardoor een betere aanvloeiing en een mooier lasnaaduiterlijk ontstaat van de lasrups, waardoor o hogere stroomsterktes en lassnelheden mogelijk zijn vergeleken met een massieve OP draad, wat zeer interessant is bij enkellaagse (hoek)lassen. o betere slaklossing in Narrow Gap naden; => kleiner lasnaadvolume De bredere boog zoekt meer de lasnaad flanken op o gunstig voor aanvloeiing o inbrandingsdiepte is sterker afhankelijk van de naadvorm en openingshoek dan bij massieve draad. Er is een groot verschil in de inbrandingsdiepte onderin de naad, tussen gesloten V naad en een U naad o Kelknaden zijn bij uitstek geschikt voor FLUXOCORD 31HD Er ontstaat een veel hogere draadaanvoersnelheid dan bij een massieve draad (bij gelijke diameter & gelijke stroomsterkte), welke direct resulteert in ca 30% hogere neersmeltsnelheid (kg/uur). Men kan ook stellen dat bij gelijke neersmeltsnelheid de heat-input 30% lager bedraagt. De maximaal realiseerbare neersmeltverhoging (kg/uur) kan echter tot ca. 90% oplopen, indien men ook de hogere toepasbare lassnelheid en stroomsterkte daadwerkelijk gaat / kan benutten. Vooral bij relatief grote lasvolumes en hoge inschakelduur vertaalt deze tijdwinst zich in een aanzienlijke productiviteitsverhoging / kostenreductie. Door minder benodigd aantal rupsen (vaak 30% minder) o Minder slak te verwijderen o Lager poederverbruik o Minder krimp Deze gevulde draad (naadloos & verkoperd) is veel zachter en flexibeler dan een massieve OP draad, waardoor deze gemakkelijker doorvoerbaar is en minder slijtage geeft in (gebogen) stroomgeleiders. Het naadloze karakter biedt hogere betrouwbaarheid t.o.v. een gevouwen gevulde lasdraad: o een hogere weerstand tegen platdrukken en knikken waardoor betrouwbaardere doorvoerbaarheid betere stroomoverdracht (mede door verkoperd oppervlak) minder slijtage kontakt-buis o ongevoelig voor vochtopname => betrouwbaar laag HD o langere houdbaarheid door verkopering (roestwerend)

10 Datasheet