การแนะนำกระบวนการเชื่อมสเปรย์ของขวดแก้วสามารถขึ้นรูปได้

บทความนี้จะแนะนำกระบวนการเชื่อมแบบสเปรย์ของกระป๋องขวดแก้วจากสามด้าน

ประการแรก: กระบวนการเชื่อมด้วยสเปรย์ของแม่พิมพ์ขวดและกระป๋องแก้ว รวมถึงการเชื่อมด้วยสเปรย์ด้วยตนเอง การเชื่อมด้วยสเปรย์พลาสม่า การเชื่อมด้วยสเปรย์ด้วยเลเซอร์ ฯลฯ

กระบวนการทั่วไปของการเชื่อมแบบสเปรย์ด้วยแม่พิมพ์ – การเชื่อมแบบสเปรย์ด้วยพลาสมา ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งใหม่ในต่างประเทศเมื่อเร็ว ๆ นี้ ด้วยการอัพเกรดทางเทคโนโลยีและฟังก์ชันที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า “การเชื่อมแบบสเปรย์ไมโครพลาสมา”

การเชื่อมด้วยสเปรย์พลาสมาขนาดเล็กสามารถช่วยให้บริษัทแม่พิมพ์ลดต้นทุนการลงทุนและการจัดซื้อได้อย่างมาก ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาระยะยาวและการใช้วัสดุสิ้นเปลือง และอุปกรณ์สามารถพ่นชิ้นงานได้หลากหลาย เพียงเปลี่ยนหัวคบเพลิงเชื่อมแบบสเปรย์ก็สามารถตอบสนองความต้องการการเชื่อมแบบสเปรย์ของชิ้นงานที่แตกต่างกันได้

2.1 ความหมายเฉพาะของ "ผงบัดกรีโลหะผสมนิกเกิล" คืออะไร

ถือเป็นความเข้าใจผิดที่จะถือว่า "นิกเกิล" เป็นวัสดุหุ้ม ที่จริงแล้ว ผงบัดกรีโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักนั้นเป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยนิกเกิล (Ni) โครเมียม (Cr) โบรอน (B) และซิลิคอน (Si) โลหะผสมนี้มีจุดหลอมเหลวต่ำ โดยมีอุณหภูมิตั้งแต่ 1,020°C ถึง 1,050°C

ปัจจัยหลักที่นำไปสู่การใช้ผงโลหะบัดกรีโลหะผสมนิกเกิล (นิกเกิล โครเมียม โบรอน ซิลิคอน) อย่างแพร่หลายเป็นวัสดุหุ้มในตลาดทั้งหมดก็คือ ผงโลหะบัดกรีโลหะผสมนิกเกิลที่มีขนาดอนุภาคต่างกันได้รับการส่งเสริมอย่างจริงจังในตลาด . นอกจากนี้ โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักยังสะสมตัวได้ง่ายโดยการเชื่อมแก๊สเชื้อเพลิงออกซี (OFW) ตั้งแต่ระยะแรกสุด เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวต่ำ ความเรียบ และควบคุมแอ่งเชื่อมได้ง่าย

การเชื่อมแก๊สเชื้อเพลิงออกซิเจน (OFW) ประกอบด้วยสองขั้นตอนที่แตกต่างกัน: ขั้นแรกเรียกว่าขั้นตอนการสะสม ซึ่งผงเชื่อมจะละลายและเกาะติดกับพื้นผิวชิ้นงาน ละลายเพื่อการบดอัดและลดความพรุน

ต้องหยิบยกข้อเท็จจริงที่ว่าสิ่งที่เรียกว่าขั้นตอนการหลอมใหม่เกิดขึ้นได้จากจุดหลอมเหลวระหว่างโลหะฐานกับโลหะผสมนิกเกิล ซึ่งอาจเป็นเหล็กหล่อเฟอร์ริติกที่มีจุดหลอมเหลว 1,350 ถึง 1,400°C หรือการหลอมเหลว จุด 1,370 ถึง 1,500°C ของเหล็กกล้าคาร์บอน C40 (UNI 7845–78) จุดหลอมเหลวที่แตกต่างกันทำให้มั่นใจได้ว่าโลหะผสมนิกเกิล โครเมียม โบรอน และซิลิคอนจะไม่ทำให้เกิดการหลอมโลหะฐานใหม่เมื่ออยู่ที่อุณหภูมิของขั้นตอนการหลอมโลหะใหม่

อย่างไรก็ตาม การสะสมของโลหะผสมนิกเกิลสามารถทำได้โดยการติดลวดบีดแน่นๆ โดยไม่ต้องใช้กระบวนการหลอมใหม่ ซึ่งต้องอาศัยความช่วยเหลือจากการเชื่อมอาร์กพลาสมาแบบถ่ายโอน (PTA)

2.2 ผงบัดกรีโลหะผสมนิกเกิลที่ใช้สำหรับหุ้มเจาะ/แกนในอุตสาหกรรมขวดแก้ว

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ อุตสาหกรรมแก้วจึงเลือกใช้โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลักสำหรับการเคลือบแข็งบนพื้นผิวที่เจาะ การสะสมของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบหลักสามารถทำได้โดยการเชื่อมก๊าซเชื้อเพลิงออกซี (OFW) หรือการพ่นเปลวไฟความเร็วเหนือเสียง (HVOF) ในขณะที่กระบวนการหลอมใหม่สามารถทำได้โดยระบบทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำหรือการเชื่อมก๊าซเชื้อเพลิงออกซี (OFW) อีกครั้ง . ขอย้ำอีกครั้งว่า ความแตกต่างของจุดหลอมเหลวระหว่างโลหะฐานและโลหะผสมนิกเกิลเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นที่สำคัญที่สุด ไม่เช่นนั้นจะไม่สามารถทำการหุ้มได้

โลหะผสมนิกเกิล โครเมียม โบรอน และซิลิคอนสามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยี Plasma Transfer Arc (PTA) เช่น การเชื่อมด้วยพลาสมา (PTAW) หรือการเชื่อมด้วยก๊าซเฉื่อยทังสเตน (GTAW) โดยที่ลูกค้าต้องจัดเวิร์คช็อปเพื่อการเตรียมก๊าซเฉื่อย

ความแข็งของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักจะแตกต่างกันไปตามความต้องการของงาน แต่โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 30 HRC ถึง 60 HRC

2.3 ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความดันของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบค่อนข้างมาก

ความแข็งที่กล่าวข้างต้นหมายถึงความแข็งที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่อุณหภูมิสูง ความแข็งของโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักจะลดลง

ดังที่แสดงไว้ข้างต้น แม้ว่าความแข็งของโลหะผสมที่มีโคบอลต์จะต่ำกว่าโลหะผสมที่มีนิกเกิลที่อุณหภูมิห้อง แต่ความแข็งของโลหะผสมที่มีโคบอลต์นั้นแข็งแกร่งกว่าโลหะผสมที่มีนิกเกิลที่อุณหภูมิสูงมาก (เช่น การทำงานของแม่พิมพ์ อุณหภูมิ).

กราฟต่อไปนี้แสดงการเปลี่ยนแปลงความแข็งของผงบัดกรีอัลลอยด์ชนิดต่างๆ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น:

2.4 ความหมายเฉพาะของ “ผงบัดกรีโลหะผสมโคบอลต์” คืออะไร?

เมื่อพิจารณาว่าโคบอลต์เป็นวัสดุหุ้ม จริงๆ แล้วมันคือโลหะผสมที่ประกอบด้วยโคบอลต์ (Co) โครเมียม (Cr) ทังสเตน (W) หรือโคบอลต์ (Co) โครเมียม (Cr) และโมลิบดีนัม (Mo) โดยปกติจะเรียกว่าผงบัดกรี "Stellite" โลหะผสมที่มีโคบอลต์เป็นหลักจะมีคาร์ไบด์และโบไรด์เพื่อสร้างความแข็งในตัวเอง โลหะผสมที่มีโคบอลต์บางชนิดมีคาร์บอน 2.5% คุณสมบัติหลักของโลหะผสมที่มีโคบอลต์คือมีความแข็งมากแม้ในอุณหภูมิสูง

2.5 ปัญหาที่พบในระหว่างการสะสมของโลหะผสมที่มีโคบอลต์บนพื้นผิวพันช์/แกน:

ปัญหาหลักของการสะสมของโลหะผสมที่มีโคบอลต์เกี่ยวข้องกับจุดหลอมเหลวที่สูง ในความเป็นจริง จุดหลอมเหลวของโลหะผสมที่มีโคบอลต์อยู่ที่ 1,375~1,400°C ซึ่งเกือบจะเป็นจุดหลอมเหลวของเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กหล่อ ตามสมมุติฐาน ถ้าเราต้องใช้การเชื่อมแก๊สด้วยเชื้อเพลิงออกซี (OFW) หรือการพ่นเปลวไฟที่มีความเร็วเหนือเสียง (HVOF) จากนั้นในระหว่างขั้นตอนการ "หลอมใหม่" โลหะฐานก็จะละลายเช่นกัน

ทางเลือกเดียวที่เป็นไปได้สำหรับการฝากผงที่มีโคบอลต์บนการเจาะ/แกนคือ: Transferred Plasma Arc (PTA)

2.6 เกี่ยวกับการทำความเย็น

ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น การใช้กระบวนการเชื่อมแก๊สเชื้อเพลิงออกซิเจน (OFW) และสเปรย์เปลวไฟไฮเปอร์โซนิก (HVOF) หมายความว่าชั้นผงที่สะสมอยู่จะถูกหลอมและยึดติดไปพร้อมๆ กัน ในขั้นตอนการหลอมครั้งต่อไป เม็ดบีดเชื่อมเชิงเส้นจะถูกอัดแน่นและเติมเต็มรูพรุน

จะเห็นได้ว่าการเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิวโลหะฐานกับพื้นผิวกาบนั้นสมบูรณ์แบบและไม่มีการหยุดชะงัก การเจาะในการทดสอบอยู่ในสายการผลิตเดียวกัน (ขวด) การเจาะโดยใช้การเชื่อมก๊าซเชื้อเพลิงออกซี (OFW) หรือการพ่นเปลวไฟความเร็วเหนือเสียง (HVOF) การเจาะโดยใช้ plasma Transfer arc (PTA) แสดงในแบบเดียวกัน ภายใต้ความดันอากาศเย็น อุณหภูมิในการทำงานของการเจาะพลาสมาทรานเฟอร์อาร์ก (PTA) จะลดลง 100°C

2.7 เกี่ยวกับการตัดเฉือน

การตัดเฉือนเป็นกระบวนการที่สำคัญมากในการผลิตพันช์/คอร์ ตามที่ระบุข้างต้น การฝากผงบัดกรี (บนพันช์/แกน) จะทำให้ความแข็งลดลงอย่างมากที่อุณหภูมิสูง เสียเปรียบอย่างมาก สาเหตุหนึ่งมาจากการตัดเฉือน การตัดเฉือนผงโลหะบัดกรีโลหะผสมความแข็ง 60HRC ค่อนข้างยาก ทำให้ลูกค้าต้องเลือกเฉพาะพารามิเตอร์ต่ำเมื่อตั้งค่าพารามิเตอร์ของเครื่องมือกลึง (ความเร็วของเครื่องมือกลึง ความเร็วป้อน ความลึก…) การใช้ขั้นตอนการเชื่อมแบบสเปรย์เดียวกันกับผงโลหะผสม 45HRC นั้นง่ายกว่ามาก นอกจากนี้ยังสามารถตั้งค่าพารามิเตอร์ของเครื่องมือกลึงให้สูงขึ้นได้ และการตัดเฉือนเองจะเสร็จสิ้นได้ง่ายขึ้น

2.8 เกี่ยวกับน้ำหนักของผงบัดกรีที่สะสม

กระบวนการเชื่อมด้วยแก๊สออกซีเชื้อเพลิง (OFW) และการพ่นด้วยเปลวไฟความเร็วเหนือเสียง (HVOF) มีอัตราการสูญเสียผงที่สูงมาก ซึ่งอาจสูงถึง 70% ในการยึดเกาะวัสดุหุ้มเข้ากับชิ้นงาน หากการเชื่อมแบบสเปรย์เป่าแกนต้องใช้ผงบัดกรี 30 กรัม หมายความว่าปืนเชื่อมจะต้องพ่นผงบัดกรี 100 กรัม

จนถึงขณะนี้ อัตราการสูญเสียผงของเทคโนโลยีพลาสมาทรานเฟอร์อาร์ก (PTA) อยู่ที่ประมาณ 3% ถึง 5% สำหรับแกนเป่าเดียวกัน ปืนเชื่อมต้องพ่นผงบัดกรีเพียง 32 กรัมเท่านั้น

2.9 เกี่ยวกับเวลาในการสะสม

เวลาในการเชื่อมด้วยแก๊สเชื้อเพลิงออกซี (OFW) และการพ่นด้วยเปลวไฟความเร็วเหนือเสียง (HVOF) จะเท่ากัน ตัวอย่างเช่น เวลาการสะสมและการหลอมใหม่ของแกนเป่าเดียวกันคือ 5 นาที เทคโนโลยี Plasma Transferred Arc (PTA) ยังต้องใช้เวลา 5 นาทีเท่ากันในการทำให้พื้นผิวชิ้นงานแข็งตัวโดยสมบูรณ์ (Plasma Transfer Arc)

รูปภาพด้านล่างแสดงผลการเปรียบเทียบระหว่างกระบวนการทั้งสองนี้กับการเชื่อมอาร์กพลาสมาแบบถ่ายโอน (PTA)

การเปรียบเทียบการเจาะหุ้มด้วยนิกเกิลและหุ้มด้วยโคบอลต์ ผลการทดสอบการทำงานในสายการผลิตเดียวกันแสดงให้เห็นว่าการเจาะหุ้มด้วยโคบอลต์มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าการเจาะหุ้มด้วยนิกเกิลถึง 3 เท่า และการเจาะหุ้มด้วยโคบอลต์ไม่แสดง "การเสื่อมสภาพ" ใด ๆ ด้านที่สาม: คำถาม และคำตอบบทสัมภาษณ์คุณเคลาดิโอ คอร์นี ผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมแบบสเปรย์ชาวอิตาลี เกี่ยวกับการเชื่อมแบบสเปรย์แบบเต็มช่อง

คำถามที่ 1: ตามทฤษฎีแล้วชั้นการเชื่อมจำเป็นต้องมีความหนาเท่าใดในการเชื่อมแบบสเปรย์แบบเต็มช่อง? ความหนาของชั้นบัดกรีส่งผลต่อประสิทธิภาพหรือไม่?

คำตอบ 1: ฉันแนะนำว่าความหนาสูงสุดของชั้นการเชื่อมคือ 2~2.5 มม. และตั้งค่าแอมพลิจูดของการสั่นเป็น 5 มม. หากลูกค้าใช้ค่าความหนาที่มากขึ้นอาจเกิดปัญหา “ข้อต่อตัก” ได้

คำถามที่ 2: ทำไมไม่ใช้สวิง OSC=30 มม. ที่ใหญ่กว่าในส่วนตรง (แนะนำให้ตั้งค่า 5 มม.) มันจะไม่มีประสิทธิภาพมากกว่านี้เหรอ? วงสวิงขนาด 5 มม. มีความสำคัญเป็นพิเศษหรือไม่?

คำตอบ 2: ฉันขอแนะนำให้ส่วนตรงใช้สวิง 5 มม. เพื่อรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสมบนแม่พิมพ์

หากใช้วงสวิงขนาด 30 มม. ต้องตั้งค่าความเร็วสเปรย์ที่ช้ามาก อุณหภูมิชิ้นงานจะสูงมาก และการเจือจางของโลหะฐานจะสูงเกินไป และความแข็งของวัสดุตัวเติมที่สูญเสียจะสูงถึง 10 HRC ข้อควรพิจารณาที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความเครียดที่ตามมาบนชิ้นงาน (เนื่องจากอุณหภูมิสูง) ซึ่งเพิ่มโอกาสที่จะเกิดการแตกร้าว

ด้วยการแกว่งความกว้าง 5 มม. ความเร็วของเส้นจะเร็วขึ้น สามารถควบคุมได้ดีที่สุด มีการสร้างมุมที่ดี รักษาคุณสมบัติทางกลของวัสดุอุดไว้ และการสูญเสียเพียง 2~3 HRC

Q3: ข้อกำหนดองค์ประกอบของผงประสานมีอะไรบ้าง? ผงบัดกรีชนิดใดที่เหมาะกับการเชื่อมแบบสเปรย์คาวิตี้?

A3: ฉันขอแนะนำผงบัดกรีรุ่น 30PSP หากเกิดการแตกร้าว ให้ใช้ 23PSP บนแม่พิมพ์เหล็กหล่อ (ใช้รุ่น PP บนแม่พิมพ์ทองแดง)

Q4: เหตุผลในการเลือกเหล็กดัดคืออะไร? การใช้เหล็กหล่อสีเทามีปัญหาอะไร?

คำตอบ 4: ในยุโรป เรามักจะใช้เหล็กหล่อกลม เนื่องจากเหล็กหล่อกลม (ชื่อภาษาอังกฤษ 2 ชื่อ: เหล็กหล่อกลมและเหล็กหล่อเหนียว) ชื่อนี้ได้มาจากกราไฟท์ที่บรรจุอยู่ในรูปทรงกลมภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ต่างจากชั้นเหล็กหล่อสีเทาที่ขึ้นรูปด้วยแผ่น (จริงๆ แล้วเรียกได้แม่นยำกว่าว่า "เหล็กหล่อลามิเนต") ความแตกต่างเชิงองค์ประกอบดังกล่าวกำหนดความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเหล็กดัดและเหล็กหล่อลามิเนต: ทรงกลมสร้างความต้านทานทางเรขาคณิตต่อการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว และทำให้ได้คุณลักษณะความเหนียวที่สำคัญมาก นอกจากนี้ กราไฟท์รูปแบบทรงกลมเมื่อให้ปริมาณเท่ากัน จะใช้พื้นที่ผิวน้อยกว่า ทำให้วัสดุเสียหายน้อยลง จึงได้วัสดุที่เหนือกว่า เหล็กดัดย้อนกลับไปสู่การใช้ในอุตสาหกรรมครั้งแรกในปี 1948 เหล็กดัดได้กลายเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับเหล็ก (และเหล็กหล่ออื่นๆ) ทำให้มีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูง

ประสิทธิภาพการแพร่กระจายของเหล็กดัดเนื่องจากคุณลักษณะเฉพาะ รวมกับการตัดง่ายและคุณลักษณะความต้านทานแบบแปรผันของเหล็กหล่อ อัตราส่วนแรงต้านต่อน้ำหนักที่ดีเยี่ยม

ความสามารถในการแปรรูปที่ดี

ต้นทุนต่ำ

ต้นทุนต่อหน่วยมีแนวต้านที่ดี

ผสมผสานคุณสมบัติแรงดึงและการยืดตัวได้ดีเยี่ยม

คำถามที่ 5: ไหนดีกว่ากันสำหรับความทนทานที่มีความแข็งสูงและความแข็งต่ำ?

A5: ช่วงทั้งหมดคือ 35~21 HRC ฉันแนะนำให้ใช้ผงบัดกรี PSP 30 PSP เพื่อให้ได้ค่าความแข็งใกล้กับ 28 HRC

ความแข็งไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ ความแตกต่างหลักในอายุการใช้งานอยู่ที่วิธีการ "เคลือบ" พื้นผิวของแม่พิมพ์และวัสดุที่ใช้

การเชื่อมด้วยมือ การผสมผสานที่เกิดขึ้นจริง (วัสดุเชื่อมและโลหะฐาน) ของแม่พิมพ์ที่ได้รับนั้นไม่ดีเท่ากับพลาสมา PTA และรอยขีดข่วนมักปรากฏในกระบวนการผลิตแก้ว

คำถามที่ 6: จะทำการเชื่อมแบบสเปรย์เต็มรูปแบบในช่องด้านในได้อย่างไร? จะตรวจจับและควบคุมคุณภาพของชั้นบัดกรีได้อย่างไร?

คำตอบ 6: ฉันแนะนำให้ตั้งค่าความเร็วผงต่ำบนเครื่องเชื่อม PTA ไม่เกิน 10RPM; เริ่มต้นจากมุมไหล่ รักษาระยะห่าง 5 มม. เพื่อเชื่อมลูกปัดขนาน

เขียนต่อท้ายว่า:

ในยุคของการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขับเคลื่อนความก้าวหน้าขององค์กรและสังคม การเชื่อมแบบสเปรย์ของชิ้นงานเดียวกันสามารถทำได้ด้วยกระบวนการที่ต่างกัน สำหรับโรงงานแม่พิมพ์ นอกเหนือจากการพิจารณาความต้องการของลูกค้าว่าควรใช้กระบวนการใดแล้ว ยังควรคำนึงถึงประสิทธิภาพต้นทุนในการลงทุนอุปกรณ์ ความยืดหยุ่นของอุปกรณ์ ต้นทุนการบำรุงรักษาและวัสดุสิ้นเปลืองในการใช้งานในภายหลัง และไม่ว่าจะ อุปกรณ์สามารถครอบคลุมผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายมากขึ้น การเชื่อมด้วยสเปรย์ไมโครพลาสมาเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับโรงงานแม่พิมพ์อย่างไม่ต้องสงสัย