Podczas spawania w osłonie CO2 często unoszą się cząsteczki stopionego metalu i żużel.
Na rysunku pokazano kształt odprysków powstających w trakcie spawania gazem CO2.
Można zauważyć, że występują trzy typy rozprysków: jeden to rozprysk spowodowany zwarciem, drugi to rozprysk spowodowany wydzielaniem się gazu, a trzeci to rozprysk spowodowany swobodnym przejściem.
Mały metalowy mostek tworzy się w późniejszym etapie zwarcia kropli, a rozprysk spowodowany wybuchem elektrycznym nazywany jest również normalnym rozpryskiem zwarciowym. Ten rodzaj rozprysku jest bardzo mały przy niskim natężeniu prądu, a ilość rozprysku jest również mała, jak pokazano na rysunku a.
Gdy prąd jest duży, często dochodzi do natychmiastowego zwarcia, tzn. na wczesnym etapie zwarcia tworzy się niewielki mostek ciekłego metalu, który często powoduje duży wybuch elektryczny, jak pokazano na rysunku b.
Gdy prąd jest duży, indukcyjność pętli jest mała i gdy tylko wystąpi zwarcie, łatwo jest spowodować silne rozpryskiwanie się kropelek stopionego metalu i kałuż, jak pokazano na rysunku c.
W warunkach dużego prądu, grubego drutu spawalniczego i niskiego napięcia często stosuje się spawanie łukiem krytym. Gdy tylko nastąpi zwarcie, stopiona stal w jeziorku stopionym jest często wypłukiwana, tworząc rozpryski, jak pokazano na rysunku d.
Z powodu zbyt szybkiego zajarzania łuku lub podawania drutu, drut spawalniczy i jeziorko stopu zostaną zwarte. W tym momencie drut spawalniczy może pęknąć w częściach, powodując odpryski, jak pokazano na rysunku e.
Spowodowane przez czynniki metalurgiczne podczas spawania, jeziorko i krople stopu są wypełnione gazem CO2 (lub CO). Z powodu nadmiernego ciśnienia wewnętrznego gaz ucieka lub eksploduje, często z towarzyszącymi temu rozpryskami, jak pokazano na rysunkach f i g.
W swobodnym przejściu, ze względu na skurcz łuku CO2, łuk koncentruje się na dnie kropli i powoduje, że kropla odchyla się od osi drutu spawalniczego, tak że gdy kropla spada, odlatuje w formie obrotowej lub cienka szyjka między kroplą a drutem spawalniczym przejdzie przez nią. Duży prąd wybucha, powodując rozpryskiwanie się na rysunkach h i k.
Przyczyny i środki redukujące powstawanie odprysków spawalniczych CO2
Odpryski są jednym z głównych problemów procesu spawania CO2. Istnieją dwa główne sposoby generowania odprysków, jeden to odpryski spowodowane eksplozją elektryczną mostka zwarciowego; drugi to odpryski spowodowane czynnikami metalurgicznymi.
Były naukowiec Związku Radzieckiego Binchuk odkrył, że gdy przez mostek zwarciowy przepływa duży prąd, mostek zwarciowy przegrzewa się i eksploduje, powodując rozprysk. Jego energia gromadzi się w czasie 100~150 μs przed wybuchem.
Ten rodzaj wybuchu elektrycznego, w normalnym zwarciu (czas zwarcia > 2 ms), mostek zwarciowy występuje między drutem spawalniczym a stopioną kroplą (jak pokazano na rysunku a). Gdy mostek zostanie zniszczony, duża ilość cieczy jest wypychana do jeziorka stopionego materiału, a tylko niewielka ilość drobnych kropelek staje się rozpryskami.
Zwykle rozprysk jest mały, gdy szczytowa wartość prądu zwarciowego jest mała; przeciwnie, rozprysk jest większy, gdy wartość jest duża. W przypadku natychmiastowego zwarcia (czas zwarcia < 2 ms) mostek zwarciowy występuje między stopioną kroplą a jeziorkiem stopionego metalu (jak pokazano na rysunku b). Rozprysk dużych cząstek, który łatwo przywiera do powierzchni przedmiotu obrabianego, jest trudny do usunięcia i nawet uszkadza wykończenie powierzchni przedmiotu obrabianego.
Oczywistym jest, że sposobem na zmniejszenie rozprysku wybuchu elektrycznego jest najpierw uniknięcie natychmiastowego zwarcia, czyli zmniejszenie prądu we wczesnej fazie zwarcia (np. poprzez stłumienie narastającej prędkości prądu zwarciowego). Po drugie, zmniejszenie szczytowego prądu normalnego zwarcia. Często chodzi o zmniejszenie narastającej prędkości prądu zwarciowego i szybkie zmniejszenie prądu zwarciowego w późniejszej fazie zwarcia, a także o poleganie na napięciu powierzchniowym metalu, aby przerwać mały mostek, a następnie zostanie osiągnięte przejście bez rozprysku.
Inny rodzaj rozprysku, spowodowany ulatnianiem się gazu lub nawet wybuchem, jest często związany z charakterystyką procesu metalurgicznego spawania. Środkiem redukującym jest użycie odtlenionego drutu spawalniczego, który powinien zawierać wystarczającą ilość krzemu i manganu. Gdy wymagania są wysokie, można również użyć drutów spawalniczych zawierających aluminium i tytan. Tłumią one powstawanie gazu CO.
Dodatkowo należy zwrócić uwagę na oczyszczenie drutu spawalniczego i powierzchni przedmiotu obrabianego, a także na ich odrdzewienie i odtłuszczenie.
