Cet article présente le processus de soudage par pulvérisation des moules de bouteilles en verre sous trois aspects.
Le premier aspect : le processus de soudage par pulvérisation des moules en verre de bouteilles et de canettes, y compris le soudage par pulvérisation manuel, le soudage par pulvérisation plasma, le soudage par pulvérisation laser, etc.
Le procédé courant de soudage par pulvérisation de moules – le soudage par pulvérisation plasma – a récemment fait de nouvelles percées à l'étranger, avec des mises à niveau technologiques et des fonctions considérablement améliorées, communément appelé « soudage par pulvérisation micro plasma ».
Le soudage par micro-pulvérisation au plasma peut aider les entreprises de moulage à réduire considérablement les coûts d'investissement et d'approvisionnement, les coûts de maintenance à long terme et d'utilisation des consommables, et l'équipement peut pulvériser une large gamme de pièces. Le simple remplacement de la tête de la torche de soudage par pulvérisation peut répondre aux besoins de soudage par pulvérisation de différentes pièces.
2.1 Quelle est la signification spécifique de « poudre de soudure pour alliages à base de nickel »
C'est un malentendu de considérer le « nickel » comme un matériau de revêtement. En fait, la poudre de soudure en alliage à base de nickel est un alliage composé de nickel (Ni), de chrome (Cr), de bore (B) et de silicium (Si). Cet alliage se caractérise par son faible point de fusion, allant de 1 020°C à 1 050°C.
Le principal facteur conduisant à l'utilisation généralisée des poudres de soudure en alliage à base de nickel (nickel, chrome, bore, silicium) comme matériaux de revêtement sur l'ensemble du marché est que les poudres de soudure en alliage à base de nickel avec différentes tailles de particules ont été vigoureusement encouragées sur le marché. . En outre, les alliages à base de nickel ont été facilement déposés par soudage oxy-gaz (OFW) dès leurs premiers stades en raison de leur faible point de fusion, de leur douceur et de la facilité de contrôle du bain de fusion.
Le soudage à l'oxygène et au gaz (OFW) comprend deux étapes distinctes : la première étape, appelée étape de dépôt, au cours de laquelle la poudre de soudage fond et adhère à la surface de la pièce à usiner ; Fondu pour le compactage et la porosité réduite.
Il faut rappeler que l'étape dite de refusion est obtenue par la différence de point de fusion entre le métal de base et l'alliage de nickel, qui peut être une fonte ferritique ayant un point de fusion de 1 350 à 1 400°C ou un point de 1.370 à 1.500°C de l'acier au carbone C40 (UNI 7845–78). C'est la différence de point de fusion qui garantit que les alliages de nickel, de chrome, de bore et de silicium ne provoqueront pas de refusion du métal de base lorsqu'ils sont à la température de l'étape de refusion.
Cependant, le dépôt d'alliages de nickel peut également être réalisé par dépôt d'un cordon de fil serré sans nécessiter de processus de refusion : cela nécessite l'aide du soudage à l'arc plasma transféré (PTA).
2.2 Poudre de soudure en alliage à base de nickel utilisée pour le revêtement des poinçons/noyaux dans l'industrie du verre de bouteilles
Pour ces raisons, l’industrie du verre a naturellement choisi des alliages à base de nickel pour les revêtements durcis des surfaces de poinçonnage. Le dépôt d'alliages à base de nickel peut être réalisé soit par soudage au gaz oxy-combustible (OFW), soit par pulvérisation à flamme supersonique (HVOF), tandis que le processus de refusion peut être réalisé par des systèmes de chauffage par induction ou encore par soudage au gaz oxy-combustible (OFW). . Là encore, la différence de point de fusion entre le métal de base et l’alliage de nickel est la condition préalable la plus importante, sinon le revêtement ne sera pas possible.
Les alliages de nickel, de chrome, de bore et de silicium peuvent être obtenus à l'aide de la technologie d'arc par transfert de plasma (PTA), telle que le soudage au plasma (PTAW) ou le soudage au gaz inerte au tungstène (GTAW), à condition que le client dispose d'un atelier de préparation de gaz inerte.
La dureté des alliages à base de nickel varie selon les exigences du travail, mais se situe généralement entre 30 HRC et 60 HRC.
2.3 Dans un environnement à haute température, la pression des alliages à base de nickel est relativement importante
La dureté mentionnée ci-dessus se réfère à la dureté à température ambiante. Cependant, dans des environnements de fonctionnement à haute température, la dureté des alliages à base de nickel diminue.
Comme indiqué ci-dessus, bien que la dureté des alliages à base de cobalt soit inférieure à celle des alliages à base de nickel à température ambiante, la dureté des alliages à base de cobalt est beaucoup plus forte que celle des alliages à base de nickel à haute température (comme lors du fonctionnement des moules). température).
Le graphique suivant montre l'évolution de la dureté de différentes poudres de soudure d'alliage avec l'augmentation de la température :
2.4 Quelle est la signification spécifique de « poudre de soudure pour alliages à base de cobalt » ?
Considérant le cobalt comme matériau de revêtement, il s'agit en fait d'un alliage composé de cobalt (Co), de chrome (Cr), de tungstène (W) ou de cobalt (Co), de chrome (Cr) et de molybdène (Mo). Généralement appelés poudre de soudure « Stellite », les alliages à base de cobalt contiennent des carbures et des borures pour former leur propre dureté. Certains alliages à base de cobalt contiennent 2,5 % de carbone. La principale caractéristique des alliages à base de cobalt est leur super dureté, même à haute température.
2.5 Problèmes rencontrés lors du dépôt des alliages à base de cobalt sur la surface poinçon/noyau :
Le principal problème du dépôt des alliages à base de cobalt est lié à leur point de fusion élevé. En fait, le point de fusion des alliages à base de cobalt est compris entre 1 375 et 1 400 °C, ce qui correspond presque au point de fusion de l’acier au carbone et de la fonte. Hypothétiquement, si nous devions utiliser le soudage oxy-gaz (OFW) ou la pulvérisation à flamme hypersonique (HVOF), alors pendant l'étape de « refusion », le métal de base fondrait également.
La seule option viable pour déposer de la poudre à base de cobalt sur le poinçon/noyau est : l'arc plasma transféré (PTA).
2.6 À propos du refroidissement
Comme expliqué ci-dessus, l'utilisation des procédés de soudage à l'oxygène et au gaz (OFW) et de pulvérisation de flamme hypersonique (HVOF) signifie que la couche de poudre déposée est simultanément fondue et adhérée. Lors de l'étape de refusion qui suit, le cordon de soudure linéaire est compacté et les pores sont remplis.
On constate que la liaison entre la surface du métal de base et la surface du bardage est parfaite et sans interruption. Les poinçons du test se trouvaient sur la même ligne de production (de bouteilles), les poinçons utilisant le soudage au gaz oxy-combustible (OFW) ou la pulvérisation à flamme supersonique (HVOF), les poinçons utilisant l'arc transféré par plasma (PTA), montrés dans la même pression d'air de refroidissement. , la température de fonctionnement du poinçon à arc de transfert plasma (PTA) est inférieure de 100 °C.
2.7 À propos de l'usinage
L'usinage est un processus très important dans la production de poinçons/noyaux. Comme indiqué ci-dessus, il est très désavantageux de déposer de la poudre à souder (sur des poinçons/noyaux) de dureté très réduite à haute température. L’une des raisons concerne l’usinage ; l'usinage sur de la poudre à souder en alliage de dureté 60HRC est assez difficile, obligeant les clients à choisir uniquement des paramètres faibles lors du réglage des paramètres de l'outil de tournage (vitesse de l'outil de tournage, vitesse d'avance, profondeur…). L’utilisation de la même procédure de soudage par pulvérisation sur la poudre d’alliage 45HRC est nettement plus facile ; les paramètres de l'outil de tournage peuvent également être réglés plus haut et l'usinage lui-même sera plus facile à réaliser.
2.8 À propos du poids de poudre à souder déposée
Les procédés de soudage au gaz oxy-combustible (OFW) et de projection à flamme supersonique (HVOF) présentent des taux de perte de poudre très élevés, qui peuvent atteindre 70 % lors de l'adhésion du matériau de revêtement à la pièce à usiner. Si un soudage par soufflage par pulvérisation nécessite réellement 30 grammes de poudre à souder, cela signifie que le pistolet de soudage doit pulvériser 100 grammes de poudre à souder.
De loin, le taux de perte de poudre de la technologie de l'arc transféré par plasma (PTA) est d'environ 3 à 5 %. Pour le même noyau de soufflage, le pistolet de soudage n'a besoin que de pulvériser 32 grammes de poudre à souder.
2.9 À propos du temps de dépôt
Les temps de dépôt pour le soudage au gaz oxy-combustible (OFW) et la pulvérisation à flamme supersonique (HVOF) sont les mêmes. A titre d'exemple, le temps de dépôt et de refusion d'un même noyau soufflant est de 5 minutes. La technologie Plasma Transferred Arc (PTA) nécessite également les mêmes 5 minutes pour obtenir un durcissement complet de la surface de la pièce (arc transféré par plasma).
Les images ci-dessous montrent les résultats de la comparaison entre ces deux procédés et le soudage à l'arc plasma transféré (PTA).
Comparaison des poinçons pour bardage à base de nickel et bardage à base de cobalt. Les résultats des tests effectués sur la même ligne de production ont montré que les poinçons de revêtement à base de cobalt duraient 3 fois plus longtemps que les poinçons de revêtement à base de nickel, et que les poinçons de revêtement à base de cobalt ne présentaient aucune « dégradation ». Le troisième aspect : Questions et réponses sur l'entretien avec M. Claudio Corni, expert italien en soudage par pulvérisation, sur le soudage par pulvérisation complète de la cavité
Question 1 : Quelle est l'épaisseur de la couche de soudage théoriquement requise pour le soudage par pulvérisation pleine cavité ? L’épaisseur de la couche de soudure affecte-t-elle les performances ?
Réponse 1 : Je suggère que l’épaisseur maximale de la couche de soudage soit de 2 à 2,5 mm et que l’amplitude d’oscillation soit réglée à 5 mm ; si le client utilise une valeur d'épaisseur plus grande, le problème du « joint à recouvrement » peut être rencontré.
Question 2 : Pourquoi ne pas utiliser un OSC d'oscillation plus grand = 30 mm dans la section droite (il est recommandé de régler 5 mm) ? Ne serait-ce pas beaucoup plus efficace ? Y a-t-il une signification particulière à la balançoire de 5 mm ?
Réponse 2 : Je recommande que la section droite utilise également une oscillation de 5 mm pour maintenir la bonne température sur le moule ;
Si une balançoire de 30 mm est utilisée, une vitesse de pulvérisation très lente doit être réglée, la température de la pièce sera très élevée, la dilution du métal de base deviendra trop élevée et la dureté du matériau de remplissage perdu atteindra 10 HRC. Une autre considération importante est la contrainte qui en résulte sur la pièce (due à la température élevée), qui augmente le risque de fissuration.
Avec une largeur d'oscillation de 5 mm, la vitesse de ligne est plus rapide, le meilleur contrôle peut être obtenu, de bons coins sont formés, les propriétés mécaniques du matériau de remplissage sont maintenues et la perte n'est que de 2 à 3 HRC.
Q3 : Quelles sont les exigences de composition de la poudre à souder ? Quelle poudre à souder convient au soudage par pulvérisation dans la cavité ?
A3 : Je recommande le modèle de poudre à souder 30PSP. En cas de fissuration, utilisez le 23PSP sur les moules en fonte (utilisez le modèle PP sur les moules en cuivre).
Q4 : Quelle est la raison du choix de la fonte ductile ? Quel est le problème avec l'utilisation de la fonte grise ?
Réponse 4 : En Europe, on utilise habituellement la fonte nodulaire, car la fonte nodulaire (deux noms anglais : Nodular cast iron et Ductile cast iron), le nom est obtenu parce que le graphite qu'elle contient existe sous forme sphérique au microscope ; contrairement aux couches Fonte grise formée par plaques (en fait, on peut plus précisément l'appeler « fonte laminée »). De telles différences de composition déterminent la principale différence entre la fonte ductile et la fonte laminée : les sphères créent une résistance géométrique à la propagation des fissures et acquièrent ainsi une caractéristique de ductilité très importante. De plus, la forme sphérique du graphite, à quantité égale, occupe moins de surface, causant moins de dommages au matériau, obtenant ainsi une supériorité matérielle. Depuis sa première utilisation industrielle en 1948, la fonte ductile est devenue une bonne alternative à l'acier (et aux autres fontes), permettant un faible coût et des performances élevées.
Les performances de diffusion de la fonte ductile dues à ses caractéristiques, combinées aux caractéristiques de coupe facile et de résistance variable de la fonte,Excellent rapport traînée/poids
bonne usinabilité
faible coût
Le coût unitaire a une bonne résistance
Excellente combinaison de propriétés de traction et d'allongement
Question 5 : Quel est le meilleur pour la durabilité avec une dureté élevée et une dureté faible ?
A5 : Toute la plage est de 35 à 21 HRC, je recommande d'utiliser de la poudre à souder 30 PSP pour obtenir une valeur de dureté proche de 28 HRC.
La dureté n'est pas directement liée à la durée de vie du moule, la principale différence dans la durée de vie réside dans la manière dont la surface du moule est « recouverte » et dans le matériau utilisé.
Lors du soudage manuel, la combinaison réelle (matériau de soudage et métal de base) du moule obtenu n'est pas aussi bonne que celle du plasma PTA, et des rayures apparaissent souvent dans le processus de production du verre.
Question 6 : Comment réaliser le soudage par pulvérisation complet de la cavité intérieure ? Comment détecter et contrôler la qualité de la couche de soudure ?
Réponse 6 : Je recommande de régler une faible vitesse de poudre sur la soudeuse PTA, pas plus de 10 tr/min ; en partant de l'angle de l'épaulement, garder l'espacement à 5 mm pour souder des cordons parallèles.
Écrivez à la fin :
À une époque d’évolution technologique rapide, la science et la technologie sont le moteur du progrès des entreprises et de la société ; le soudage par pulvérisation de la même pièce peut être réalisé par différents processus. Pour l'usine de moules, en plus de considérer les exigences de ses clients, quel processus doit être utilisé, elle doit également prendre en compte le rapport coût/performance de l'investissement en équipement, la flexibilité de l'équipement, les coûts de maintenance et de consommables d'une utilisation ultérieure, et si l'équipement peut couvrir une plus large gamme de produits. Le soudage par pulvérisation micro plasma constitue sans aucun doute un meilleur choix pour les usines de moules.
Heure de publication : 17 juin 2022