Oprócz czynników związanych z procesem, na tworzenie i wielkość spoiny mogą mieć wpływ również inne czynniki związane z procesem spawania, takie jak rozmiar rowka i rozmiar szczeliny, kąt nachylenia elektrody i przedmiotu obrabianego, położenie przestrzenne złącza itp.
Jeden. Wpływ prądu spawania na tworzenie spoiny
W pewnych innych warunkach, wraz ze wzrostem prądu spawania łukowego, głębokość penetracji i wysokość resztkowa spoiny wzrastają, a szerokość penetracji nieznacznie wzrasta. Powody tego są następujące:
1) Wraz ze wzrostem prądu spawania łukiem elektrycznym wzrasta siła łuku działająca na spoinę, wzrasta ilość ciepła wprowadzanego przez łuk do spoiny, a położenie źródła ciepła przesuwa się w dół, co sprzyja przewodzeniu ciepła na głębokość jeziorka stopionego metalu i zwiększa głębokość penetracji. Głębokość penetracji jest w przybliżeniu proporcjonalna do prądu spawania, to znaczy głębokość penetracji spoiny H jest w przybliżeniu równa Km×I. We wzorze Km jest współczynnikiem penetracji (liczba milimetrów, o jaką prąd spawania zwiększa się o 100 A, aby zwiększyć penetrację spoiny), który jest związany z metodą spawania łukiem elektrycznym, średnicą drutu, rodzajem prądu itp. Zobacz tabelę 1-1.
Tabela 1-1 Współczynnik penetracji Km dla różnych metod i parametrów spawania łukowego (stal spawalnicza)
2) Prędkość topienia rdzenia lub drutu spawania łukowego jest proporcjonalna do prądu spawania. Wraz ze wzrostem prądu spawania łukowego prędkość topienia drutu spawalniczego wzrasta, a ilość topienia drutu spawalniczego wzrasta mniej więcej proporcjonalnie, podczas gdy wzrost szerokości topienia jest mniejszy, więc wysokość spoiny wzrasta.
3) Wraz ze wzrostem prądu spawania zwiększa się średnica kolumny łuku, ale zwiększa się głębokość łuku w obrabianym przedmiocie, a zakres ruchu punktu łuku jest ograniczony, więc wzrost szerokości topienia jest niewielki.
Podczas spawania łukiem elektrycznym w osłonie gazowej wzrasta prąd spawania i wzrasta penetracja spoiny. Jeśli prąd spawania jest zbyt duży, a gęstość prądu jest zbyt wysoka, prawdopodobne jest wystąpienie penetracji w kształcie palca, szczególnie podczas spawania aluminium.
Po drugie, wpływ napięcia łuku na tworzenie się spoiny
W pewnych innych warunkach, gdy napięcie łuku wzrasta, moc łuku odpowiednio wzrasta, a ciepło wprowadzane przez spoinę wzrasta. Jednak wzrost napięcia łuku osiąga się poprzez zwiększenie długości łuku. Wzrost długości łuku zwiększa promień źródła ciepła łuku, rozpraszanie ciepła łuku wzrasta, a gęstość energii wprowadzanej spoiny maleje, więc głębokość penetracji nieznacznie maleje, a głębokość penetracji wzrasta. Jednocześnie, ponieważ prąd spawania pozostaje niezmieniony, ilość topienia drutu spawalniczego pozostaje zasadniczo niezmieniona, co zmniejsza wysokość spoiny.
W przypadku różnych metod spawania łukowego Rosja i Japonia muszą uzyskać odpowiedni kształt spoiny, tj. utrzymać odpowiedni współczynnik kształtu spoiny φ, odpowiednio zwiększyć napięcie łuku, zwiększając jednocześnie prąd spawania, oraz wymagać odpowiedniego dopasowania między napięciem łuku a prądem spawania. Jest to najbardziej powszechne w przypadku spawania łukiem elektrycznym z elektrodą stopioną.
Po trzecie, wpływ prędkości spawania na tworzenie się spoiny
W pewnych innych warunkach zwiększenie prędkości spawania doprowadzi do zmniejszenia ilości ciepła wprowadzanego podczas spawania, co zmniejszy szerokość spoiny i głębokość penetracji. Ponieważ ilość osadu drutu metalowego na jednostce długości spoiny jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości spawania, prowadzi to również do zmniejszenia wysokości spoiny.
Prędkość spawania jest ważnym wskaźnikiem oceny wydajności spawania. Aby poprawić wydajność spawania, należy zwiększyć prędkość spawania. Jednak aby zapewnić wymagany rozmiar spoiny przez projekt konstrukcyjny, prąd spawania i napięcie łuku powinny zostać odpowiednio zwiększone przy jednoczesnym zwiększeniu prędkości spawania. Te trzy wielkości są ze sobą powiązane. Jednocześnie należy również wziąć pod uwagę, że gdy prąd spawania, napięcie łuku i prędkość spawania są zwiększone (tj. łuk spawalniczy o dużej mocy, spawanie z dużą prędkością spawania), mogą wystąpić wady spawalnicze w procesie formowania jeziorka stopionego metalu i podczas procesu krzepnięcia jeziorka stopionego metalu, takie jak zatarcia. Krawędzie, pęknięcia itp., więc istnieje ograniczenie zwiększania prędkości spawania.
Po czwarte, wpływ rodzaju i biegunowości prądu spawania oraz rozmiaru elektrody na tworzenie spoiny
1. Rodzaj i biegunowość prądu spawalniczego
Rodzaje prądu spawalniczego dzielą się na prąd stały (DC) i przemienny (AC). Wśród nich spawanie łukiem elektrycznym DC dzieli się na stały prąd stały (DC) i pulsujący prąd stały (DC) w zależności od obecności lub braku impulsu prądu; w zależności od biegunowości dzieli się na dodatnie połączenie DC (część spawalnicza jest podłączona do dodatniego) i odwrotne połączenie DC (część spawalnicza jest podłączona do ujemnego). Spawanie łukiem elektrycznym AC dzieli się na sinusoidalne AC i prostokątne AC w zależności od różnych kształtów fali prądu. Rodzaj i biegunowość prądu spawalniczego wpływają na ilość ciepła wprowadzanego przez łuk do spoiny, więc może wpływać na tworzenie spoiny, a także na proces przenoszenia kropli i usuwanie warstwy tlenku na powierzchni metalu bazowego.
Gdy spawanie łukiem argonowo-wolframowym jest stosowane do spawania stali, tytanu i innych materiałów metalowych, głębokość penetracji spoiny utworzonej, gdy podłączony jest prąd stały, jest największa, a penetracja jest najmniejsza, gdy prąd stały jest odwrócony, a prąd przemienny znajduje się pomiędzy nimi. Ponieważ penetracja spoiny jest największa podczas spawania prądem stałym dodatnim, a strata wypalenia elektrody wolframowej jest najmniejsza, spawanie prądem stałym dodatnim powinno być stosowane podczas spawania stali, tytanu i innych materiałów metalowych. Gdy spawanie TIG przyjmuje spawanie prądem stałym pulsującym, ponieważ parametry impulsu można regulować, rozmiar formowanej spoiny można kontrolować w razie potrzeby. Podczas spawania aluminium, magnezu i ich stopów łukiem argonowo-wolframowym konieczne jest użycie działania czyszczącego katodę łuku w celu oczyszczenia warstwy tlenku na powierzchni metalu bazowego. Lepiej jest użyć prądu przemiennego. Ponieważ parametry kształtu fali prądu przemiennego o przebiegu prostokątnym można regulować, efekt spawania jest lepszy. .
W spawaniu łukiem elektrodowym, głębokość penetracji spoiny i szerokość połączenia odwrotnego DC są większe niż połączenia dodatniego DC, a głębokość penetracji i szerokość spawania AC są pomiędzy nimi. Dlatego w spawaniu łukiem krytym, połączenie odwrotne DC jest używane w celu uzyskania większej głębokości penetracji; podczas gdy w spawaniu łukiem krytym, połączenie do przodu DC jest używane w celu zmniejszenia głębokości penetracji. W spawaniu łukiem gazowym jest szeroko stosowane, ponieważ połączenie odwrotne DC ma nie tylko dużą głębokość penetracji, ale także łuk spawalniczy i proces przenoszenia kropli są bardziej stabilne niż połączenie dodatnie DC i AC, i mają efekt czyszczenia katody, więc jest szeroko stosowane. Komunikacja jest na ogół nieużywana.
2. Wpływ kształtu końcówki elektrody wolframowej, średnicy drutu i długości wydłużenia
Kąt i kształt przedniego końca elektrody wolframowej mają duży wpływ na koncentrację łuku i ciśnienie łuku i powinny być dobierane zgodnie z wielkością prądu spawania i grubością spoiny. Zasadniczo, im bardziej skoncentrowany łuk i im większe ciśnienie łuku, tym większa głębokość penetracji i odpowiadająca jej redukcja szerokości penetracji.
W spawaniu łukiem gazowo-metalowym, gdy prąd spawania jest stały, im cieńszy jest drut spawalniczy, tym bardziej skoncentrowane jest nagrzewanie łuku, głębokość penetracji wzrasta, a szerokość spoiny maleje. Jednak przy wyborze średnicy drutu w rzeczywistym projekcie spawania należy również wziąć pod uwagę wielkość prądu i kształt jeziorka stopionego metalu, aby uniknąć słabego formowania spoiny.
Gdy długość wydłużenia drutu spawalniczego podczas spawania łukiem elektrycznym MIGAW wzrasta, ciepło oporowe generowane przez prąd spawalniczy przez wydłużoną część drutu spawalniczego wzrasta, tak że prędkość topienia drutu spawalniczego wzrasta, więc wysokość resztkowa spoiny wzrasta, podczas gdy głębokość penetracji maleje. Ze względu na stosunkowo dużą rezystywność drutu stalowego, wpływ długości wydłużenia drutu na tworzenie spoiny jest oczywisty podczas spawania drutów stalowych i cienkich. Rezystywność drutu spawalniczego aluminiowego jest stosunkowo niewielka, a jej wpływ nie jest duży. Chociaż zwiększenie długości wydłużenia drutu spawalniczego może poprawić współczynnik topnienia drutu spawalniczego, istnieje dopuszczalny zakres zmienności długości wydłużenia drutu spawalniczego, biorąc pod uwagę stabilność topienia drutu spawalniczego i tworzenie spoiny spawalniczej.
Pięć. Wpływ innych czynników procesowych na czynniki formowania spoiny spawalniczej
Oprócz wyżej wymienionych czynników procesu, na tworzenie i rozmiar spoiny mogą mieć wpływ również inne czynniki związane z procesem spawania, takie jak rozmiar rowka i rozmiar szczeliny, kąt nachylenia elektrody i przedmiotu obrabianego oraz położenie przestrzenne złącza.
1. Rowek i szczelina
Podczas spawania spoin czołowych za pomocą spawania łukowego zazwyczaj ustala się, czy zachować szczelinę, rozmiar szczeliny i kształt rowka zgodnie z grubością spawanej płyty. W pewnych innych warunkach, im większy rozmiar rowka lub szczeliny, tym mniejsza pozostała wysokość spoiny, co jest równoważne zmniejszeniu położenia spoiny, a współczynnik zgrzewania jest w tym momencie zmniejszany. Dlatego szczelina lub faza mogą być używane do kontrolowania rozmiaru nawisu i dostosowywania współczynnika zgrzewania. W porównaniu z fazowaniem ze szczeliną i bez szczeliny, warunki rozpraszania ciepła w obu przypadkach są nieco inne. Ogólnie rzecz biorąc, warunki krystalizacji fazy są korzystniejsze.
2. Pochylenie elektrody (drutu spawalniczego)
Podczas spawania łukowego, zgodnie z zależnością między kierunkiem pochylenia elektrody a kierunkiem spawania, można je podzielić na dwa typy: pochylenie elektrody do przodu i pochylenie elektrody do tyłu. Gdy drut spawalniczy jest pochylony, oś łuku jest również odpowiednio pochylona. Gdy drut spawalniczy jest pochylony do przodu, wpływ siły łuku na wsteczne rozładowanie stopionego metalu jeziorka jest osłabiony, warstwa ciekłego metalu na dnie jeziorka staje się grubsza, głębokość penetracji maleje, głębokość łuku w spoinie maleje, zakres ruchu punktu łuku rozszerza się, a szerokość topienia maleje. wzrasta, wysokość resztkowa maleje. Im mniejszy jest kąt pochylenia drutu do przodu, tym bardziej oczywisty jest efekt. Gdy drut jest pochylony do tyłu, dzieje się odwrotnie. W spawaniu łukiem elektrodowym najczęściej stosowana jest metoda pochylenia elektrody do tyłu, a kąt nachylenia jest bardziej odpowiedni między 65 stopni a 80 stopni.
3. Kąt spawania
Pochylenie spoiny jest często spotykane w rzeczywistej produkcji, którą można podzielić na spawanie pod górę i spawanie pod górę. W tym momencie stopiony metal jeziorka ma tendencję do spływania w dół zbocza pod wpływem grawitacji. Podczas spawania pod górę grawitacja pomaga stopionemu metalowi jeziorka wypłynąć do ogona jeziorka, więc głębokość penetracji jest duża, szerokość topienia jest wąska, a nadmiar wysokości jest duży. Gdy kąt nachylenia wynosi 6 stopni -12 stopnia, nadmiar wysokości jest zbyt duży i łatwo o podcięcia po obu stronach. Podczas spawania pod górę efekt ten zapobiega wypływowi stopionego metalu jeziorka do ogona jeziorka, a łuk nie może głęboko ogrzać metalu na dnie jeziorka. Jeśli kąt nachylenia spoiny jest zbyt duży, doprowadzi to do niewystarczającej penetracji i przelania się ciekłego metalu w jeziorku.
4. Materiał i grubość spoiny
Penetracja spoiny jest związana z prądem spawania, a także przewodnością cieplną i objętościową pojemnością cieplną materiału. Im lepsza przewodność cieplna materiału i im większa objętościowa pojemność cieplna, tym więcej ciepła potrzeba do stopienia metalu na jednostkę objętości i podniesienia tej samej temperatury. Dlatego w pewnych warunkach, takich jak prąd spawania, głębokość penetracji i szerokość penetracji są mniejsze. Im wyższa gęstość materiału lub lepkość cieczy, tym trudniej łukowi wytrącić metal z roztopionego jeziorka cieczy i tym płytsza głębokość penetracji. Grubość spoiny wpływa na przewodzenie ciepła wewnątrz spoiny. Gdy inne warunki są takie same, grubość spoiny wzrasta, rozpraszanie ciepła wzrasta, a szerokość stopienia i głębokość penetracji maleją.
5. Topnik, powłoka elektrody i gaz osłonowy
Skład topnika lub powłoki elektrody jest różny, co skutkuje różnym spadkiem napięcia łuku i gradientem potencjału kolumny łuku, co nieuchronnie wpłynie na tworzenie spoiny. Gdy gęstość topnika jest mała, rozmiar cząstek jest duży lub wysokość ułożenia jest mała, ciśnienie wokół łuku jest niskie, kolumna łuku rozszerza się, a zakres ruchu punktu łuku jest duży, więc głębokość penetracji jest mała, szerokość topienia jest duża, a wysokość resztkowa jest mała. Gdy do spawania grubych części stosuje się spawanie łukiem dużej mocy, użycie topnika pumeksowego może zmniejszyć ciśnienie łuku, zmniejszyć głębokość penetracji i zwiększyć szerokość stopienia. Ponadto żużel spawalniczy powinien mieć odpowiednią lepkość i temperaturę topnienia. Jeśli lepkość jest zbyt wysoka lub temperatura topnienia jest zbyt wysoka, żużel będzie słabo wentylowany i łatwo utworzy się wiele wżerów ciśnieniowych na powierzchni spoiny, a powierzchnia spoiny ulegnie pogorszeniu.
Skład gazu osłonowego (takiego jak Ar, He, N2, CO2) do spawania łukowego jest inny, a jego właściwości fizyczne, takie jak przewodność cieplna, są różne, co powoduje, że spadek ciśnienia bieguna łuku i gradient potencjału kolumny łuku, przekrój przewodzenia kolumny łuku, siła przepływu plazmy, rozkład przepływu ciepła właściwego itp. mają wpływ na tworzenie się spoiny.
Krótko mówiąc, istnieje wiele czynników wpływających na tworzenie się spoiny. Aby uzyskać dobrą formę spoiny, konieczne jest dokonanie wyboru zgodnie z materiałem i grubością spoiny, przestrzennym położeniem spoiny, formą połączenia i wymaganiami warunków pracy dotyczącymi wydajności połączenia i rozmiaru spoiny. Do spawania stosuje się odpowiednie metody spawania i warunki spawania, a najważniejszą rzeczą jest podejście spawacza do spawania! W przeciwnym razie forma spoiny i jej wydajność mogą nie spełniać wymagań, a nawet mogą wystąpić różne wady spawania.
