유리병 캔 성형의 스프레이 용접 공정 도입

본 논문에서는 유리병 캔 금형의 스프레이 용접 공정을 세 가지 측면에서 소개합니다.

첫 번째 측면: 수동 스프레이 용접, 플라즈마 스프레이 용접, 레이저 스프레이 용접 등을 포함한 병 및 캔 유리 금형의 스프레이 용접 공정.

금형 스프레이 용접의 일반적인 프로세스인 플라즈마 스프레이 용접은 일반적으로 "마이크로 플라즈마 스프레이 용접"으로 알려진 기술 업그레이드와 크게 향상된 기능을 통해 최근 해외에서 새로운 돌파구를 마련했습니다.

마이크로 플라즈마 스프레이 용접은 금형업체의 투자 및 조달 비용, 장기 유지보수 비용, 소모품 사용 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 장비는 다양한 공작물을 스프레이할 수 있습니다. 스프레이 용접 토치 헤드를 교체하기만 하면 다양한 작업물의 스프레이 용접 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

2.1 니켈기 합금 땜납 분말의 구체적인 의미는 무엇입니까?

"니켈"을 클래딩 재료로 간주하는 것은 오해입니다. 실제로 니켈 기반 합금 솔더 분말은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 붕소(B) 및 실리콘(Si)으로 구성된 합금입니다. 이 합금은 1,020°C~1,050°C 범위의 낮은 융점을 특징으로 합니다.

전체 시장에서 니켈 기반 합금 솔더 분말(니켈, 크롬, 붕소, 실리콘)이 클래딩 재료로 널리 사용되는 주요 요인은 입자 크기가 다른 니켈 기반 합금 솔더 분말이 시장에서 적극적으로 홍보되었기 때문입니다. . 또한 니켈 기반 합금은 낮은 융점, 부드러움 및 용접 퍼들 제어 용이성으로 인해 초기 단계부터 산소 연료 가스 용접(OFW)으로 쉽게 용착되었습니다.

산소 연료 가스 용접(OFW)은 두 가지 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계는 용접 분말이 녹아 작업물 표면에 부착되는 증착 단계입니다. 압축 및 다공성 감소를 위해 녹였습니다.

소위 재용해 단계는 모재와 니켈 합금 사이의 녹는점 차이에 의해 달성된다는 사실을 명심해야 합니다. 니켈 합금은 녹는점이 1,350~1,400°C인 페라이트 주철일 수도 있고, 녹는점이 있는 페라이트 주철일 수도 있습니다. C40 탄소강(UNI 7845-78)의 온도는 1,370~1,500°C입니다. 니켈, 크롬, 붕소 및 실리콘 합금이 재용해 단계 온도에 있을 때 모재 금속의 재용해를 유발하지 않도록 보장하는 것은 녹는점의 차이입니다.

그러나 니켈 합금 증착은 재용해 공정 없이 촘촘한 와이어 비드를 증착하여 달성할 수도 있습니다. 이를 위해서는 전송 플라즈마 아크 용접(PTA)의 도움이 필요합니다.

2.2 유리병 산업에서 클래딩 펀치/코어에 사용되는 니켈 기반 합금 솔더 분말

이러한 이유로 유리 산업에서는 펀치 표면의 경화 코팅을 위해 자연스럽게 니켈 기반 합금을 선택했습니다. 니켈 기반 합금의 증착은 산소 연료 가스 용접(OFW) 또는 초음속 화염 분사(HVOF)를 통해 수행할 수 있으며, 재용해 공정은 유도 가열 시스템 또는 산소 연료 가스 용접(OFW)을 통해 다시 수행할 수 있습니다. . 다시 말하지만, 모재와 니켈 합금 사이의 융점 차이가 가장 중요한 전제조건입니다. 그렇지 않으면 클래딩이 불가능합니다.

니켈, 크롬, 붕소, 실리콘 합금은 고객에게 불활성 가스 준비를 위한 작업장이 있는 경우 플라즈마 용접(PTAW) 또는 텅스텐 불활성 가스 용접(GTAW)과 같은 플라즈마 전송 아크 기술(PTA)을 사용하여 얻을 수 있습니다.

니켈 기반 합금의 경도는 작업 요구 사항에 따라 다르지만 일반적으로 30HRC에서 60HRC 사이입니다.

2.3 고온 환경에서 니켈 기반 합금의 압력은 상대적으로 큽니다.

위에서 언급한 경도는 상온에서의 경도를 의미합니다. 그러나 고온 작동 환경에서는 니켈 기반 합금의 경도가 감소합니다.

위에 나타낸 바와 같이, 상온에서는 코발트계 합금의 경도가 니켈계 합금의 경도보다 낮지만, 고온(금형 작업 등)에서는 코발트계 합금의 경도가 니켈계 합금의 경도보다 훨씬 강합니다. 온도).

다음 그래프는 온도 증가에 따른 다양한 합금 솔더 분말의 경도 변화를 보여줍니다.

2.4 "코발트계 합금 땜납 분말"의 구체적인 의미는 무엇입니까?

코발트를 피복재로 생각하면 실제로는 코발트(Co), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 또는 코발트(Co), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)으로 구성된 합금이다. 일반적으로 "Stellite" 솔더 분말이라고 불리는 코발트 기반 합금은 탄화물과 붕화물을 함유하여 자체 경도를 형성합니다. 일부 코발트 기반 합금에는 2.5%의 탄소가 포함되어 있습니다. 코발트 기반 합금의 주요 특징은 고온에서도 초강력 경도를 갖는다는 것입니다.

2.5 펀치/코어 표면에 코발트 기반 합금을 증착하는 동안 발생하는 문제:

코발트 기반 합금 증착의 주요 문제점은 높은 융점과 관련이 있습니다. 실제로 코발트계 합금의 녹는점은 1,375~1,400℃로 탄소강이나 주철의 녹는점과 거의 비슷하다. 가정적으로, 산소 연료 가스 용접(OFW)이나 극초음속 화염 분사(HVOF)를 사용해야 한다면 "재용해" 단계에서 모재도 녹을 것입니다.

펀치/코어에 코발트 기반 분말을 증착하는 유일한 실행 가능한 옵션은 PTA(Transfer Plasma Arc)입니다.

2.6 냉각 정보

위에서 설명한 바와 같이 산소연료가스용접(OFW)과 극초음속 화염분무(HVOF) 공정을 사용한다는 것은 증착된 분말층이 녹으면서 접착되는 것을 동시에 의미합니다. 후속 재용해 단계에서는 선형 용접 비드가 압축되고 기공이 채워집니다.

모재 표면과 클래딩 표면 사이의 연결이 완벽하고 중단되지 않는 것을 볼 수 있습니다. 테스트에 사용된 펀치는 동일한(병) 생산 라인에 있었고, 산소 연료 가스 용접(OFW) 또는 초음속 화염 분사(HVOF)를 사용한 펀치, 플라즈마 전사 아크(PTA)를 사용한 펀치는 동일한 냉각 기압 하에서 사용되었습니다. , 플라즈마 전송 아크(PTA) 펀치 작동 온도는 100°C 더 낮습니다.

2.7 가공 정보

가공은 펀치/코어 생산에 있어 매우 중요한 공정입니다. 위에서 지적한 바와 같이, 고온에서 경도가 심하게 감소된 솔더 파우더를 (펀치/코어에) 증착하는 것은 매우 불리합니다. 그 이유 중 하나는 가공에 관한 것입니다. 60HRC 경도 합금 솔더 분말을 가공하는 것은 매우 어렵기 때문에 고객은 선삭 공구 매개변수(선삭 공구 속도, 이송 속도, 깊이…)를 설정할 때 낮은 매개변수만 선택해야 합니다. 45HRC 합금 분말에 동일한 스프레이 용접 절차를 사용하는 것이 훨씬 쉽습니다. 선삭 공구 매개변수를 더 높게 설정할 수도 있으며 가공 자체를 더 쉽게 완료할 수 있습니다.

2.8 석출된 땜납 분말의 중량에 대해

OFW(순산소 가스 용접) 및 HVOF(초음속 화염 분사) 공정은 클래딩 재료를 공작물에 접착할 때 분말 손실률이 최대 70%에 이를 정도로 매우 높습니다. 블로우 코어 스프레이 용접에 실제로 30g의 솔더 파우더가 필요한 경우 이는 용접 건이 100g의 솔더 파우더를 스프레이해야 함을 의미합니다.

지금까지 PTA(플라즈마 전송 아크) 기술의 분말 손실률은 약 3~5%입니다. 동일한 블로잉 코어의 경우 용접 건은 32g의 솔더 파우더만 분사하면 됩니다.

2.9 증착 시간에 대하여

OFW(순산소 가스 용접)와 HVOF(초음속 화염 분사) 증착 시간은 동일합니다. 예를 들어, 동일한 취입 코어의 증착 및 재용해 시간은 5분입니다. PTA(플라즈마 전사 아크) 기술도 공작물 표면을 완전히 경화시키는 데 동일한 5분이 필요합니다(플라즈마 전사 아크).

아래 사진은 이 두 공정과 이송플라즈마아크용접(PTA)을 비교한 결과를 보여줍니다.

니켈 기반 클래딩과 코발트 기반 클래딩의 펀치 비교. 동일한 생산 라인에서 테스트를 실시한 결과, 코발트 기반 클래딩 펀치는 니켈 기반 클래딩 펀치보다 3배 더 오래 지속되었으며, 코발트 기반 클래딩 펀치는 어떤 '열화'도 나타나지 않은 것으로 나타났습니다. 세 번째 측면: 질문 캐비티 전체 스프레이 용접에 관한 이탈리아 스프레이 용접 전문가 Claudio Corni와의 인터뷰에 대해 답변합니다.

질문 1: 캐비티 풀 스프레이 용접에 이론적으로 필요한 용접층의 두께는 얼마나 됩니까? 솔더 레이어 두께가 성능에 영향을 줍니까?

답변 1: 용접층의 최대 두께는 2~2.5mm이고 진동 진폭은 5mm로 설정하는 것이 좋습니다. 고객이 더 큰 두께 값을 사용하는 경우 "랩 조인트" 문제가 발생할 수 있습니다.

질문 2: 직선 구간에서 더 큰 스윙 OSC=30mm를 사용하면 어떨까요(5mm 설정 권장)? 이게 훨씬 더 효율적이지 않을까요? 5mm 스윙에 특별한 의미가 있나요?

답변 2: 직선 부분에도 5mm의 스윙을 사용하여 금형의 적절한 온도를 유지하는 것이 좋습니다.

30mm 스윙을 사용하는 경우 매우 느린 스프레이 속도를 설정해야 하며 작업물 온도가 매우 높아지고 모재의 희석도가 너무 높아지며 손실된 충진재의 경도가 10HRC에 달합니다. 또 다른 중요한 고려 사항은 (고온으로 인해) 공작물에 가해지는 응력으로 인해 균열 가능성이 높아진다는 점입니다.

5mm 폭의 스윙으로 라인 속도가 더 빨라지고, 최상의 제어가 가능하며, 좋은 코너가 형성되고, 충진재의 기계적 성질이 유지되며, 손실은 2~3HRC에 불과합니다.

Q3: 솔더 파우더의 구성 요건은 무엇입니까? 캐비티 스프레이 용접에 적합한 솔더 파우더는 무엇입니까?

A3: 솔더 파우더 모델 30PSP를 권장합니다. 균열이 발생하면 주철 금형에는 23PSP를 사용하십시오(구리 금형에는 PP 모델 사용).

Q4: 연성이 있는 철을 선택하는 이유는 무엇입니까? 회주철을 사용할 때의 문제점은 무엇입니까?

답변 4: 유럽에서는 일반적으로 구상흑연주철을 사용합니다. 구상흑연주철(두 가지 영어 이름: 구상흑연주철과 연성주철)은 함유된 흑연이 현미경으로 볼 때 구형 형태로 존재하기 때문에 붙여진 이름입니다. 층과 달리 판형 회주철(실제로는 "적층 주철"이라고 더 정확하게 부를 수 있음) 이러한 구성 차이는 연성주철과 적층주철의 주요 차이점을 결정합니다. 구형은 균열 전파에 대한 기하학적 저항을 생성하여 매우 중요한 연성 특성을 얻습니다. 또한 구형의 흑연은 같은 양으로 사용하더라도 표면적을 적게 차지하므로 소재에 손상이 적어 소재의 우수성을 얻을 수 있습니다. 1948년 처음으로 산업용으로 사용된 연성철은 강철(및 기타 주철)의 좋은 대안이 되어 저비용, 고성능이 가능해졌습니다.

주철의 절단 용이성과 가변 저항 특성이 결합된 연성철의 특성으로 인한 확산 성능,우수한 항력/중량비

좋은 가공성

저렴한 비용

단가는 저항력이 좋습니다.

인장 및 신장 특성의 탁월한 조합

질문 5: 경도가 높은 것과 낮은 경도 중 어느 것이 내구성에 더 좋나요?

A5: 전체 범위는 35~21HRC입니다. 28HRC에 가까운 경도 값을 얻으려면 30PSP 솔더 파우더를 사용하는 것이 좋습니다.

경도는 금형 수명과 직접적인 관련이 없습니다. 서비스 수명의 주요 차이점은 금형 표면을 "덮는" 방식과 사용된 재료입니다.

수동용접, 얻은 금형의 실제(용접재료와 모재) 조합이 PTA플라즈마만큼 좋지 않고, 유리생산과정에서 스크래치가 자주 나타나게 됩니다.

질문 6: 내부 캐비티의 전체 스프레이 용접을 수행하는 방법은 무엇입니까? 납땜 층의 품질을 어떻게 감지하고 제어합니까?

답변 6: PTA 용접기의 파우더 속도를 10RPM 이하로 설정하는 것이 좋습니다. 어깨 각도부터 시작하여 5mm 간격을 유지하여 평행한 비드를 용접합니다.

마지막에 작성하세요:

급속한 기술변화 시대, 과학기술은 기업과 사회의 발전을 주도합니다. 동일한 공작물의 스프레이 용접은 다양한 프로세스를 통해 달성될 수 있습니다. 금형 공장의 경우 어떤 프로세스를 사용해야 하는지에 대한 고객의 요구 사항을 고려하는 것 외에도 장비 투자의 비용 성능, 장비의 유연성, 향후 사용에 따른 유지 관리 및 소모품 비용, 장비는 더 넓은 범위의 제품을 다룰 수 있습니다. 마이크로 플라즈마 스프레이 용접은 의심할 여지 없이 금형 공장에 더 나은 선택을 제공합니다.