Drift av GTAW: 7 steg

Huvudstegen i framgångsrikt drift av Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) inkluderar: 1. Elektroderberedning 2. Backupplattor och spolning 3. Arc-initiering 4. Arc-underhåll 5. Aktuell korrigering med AC-svetsning 6. Svetsningsteknik 7. Stopp bågen.

Steg # 1. Elektroderberedning:

Att förbereda volframelektroden ordentligt är väldigt viktigt om en stark, ren och kvalitetssvetsning ska uppnås. Symmetrin av elektrodformen bestämmer gasflödesmönstret och följaktligen graden av skydd som tillhandahålls till den smälta metallen i svetsbassängen. När strömmen är låg eller elektroddiametern är för stor vandrar bågen från punkt till punkt, särskilt när DC EN används.

Detta tillstånd kan dock korrigeras genom att elektroden slipas till en punkt. Elektrodspetsvinkeln är relaterad till svetsströmmen och tjockleken hos materialet som ska svetsas. Den sträcker sig mellan 30 ° och 120 °, men den vanligaste vinkeln är 60 °. Graden av avsmalning påverkar också svetspenetrationen; mindre vinkeln djupare penetrationen och smalare pärlan.

Elektroden framställs vanligen till en kulad ände med en diameter som inte får överstiga 1½ gånger diametern hos elektrodänden. Även om det ibland görs är den böjda änden speciellt gjord på en elektrod av formen och storleken som visas i figur 9.5 genom att i början koppla elektroden i svetskretsen med DCEP och processen avbryts när en boll av önskad storlek produceras, men i verkligheten använd elektrodänden antar formen beroende på typen av ström och polaritet, såsom visas i fig 9.6. Den smälta halvkärlspetsen är mest önskvärd för svetsning.

Thoriated tungstenelektroder bollen inte lätt och behöver därför nödvändigtvis vara avsmalnande speciellt för svetsning med låga strömningar. De ger också mer pålitlig bågeinitiering och bågstabilitet med höga svetsströmmar.

Elektrodeutsprutning utöver gasmunstycket bestäms av gemensamt utformnings- och svetsläge, exempelvis vid svetsning av elektroden kan elektroden sträcka sig upp till 5 mm utöver munstycket, och filetsvetsar är svårare att hantera ur åtkomstsynpunkt så en förlängning upp till 6 mm kan vara önskvärt, medan för hörnsvetsar är en förlängning mellan 1, 5 och 3 mm tillräcklig. Minsta förlängning av elektroden utöver munstycket ska inte vara mindre än 1, 5 mm, annars kommer munstycket att bli ouppvärmt uppvärmt och sannolikt skadat.

Steg # 2. Backing-up-plattor och rensning:

Efter att GTAW-lampan är utrustad med den ordentligt framställda volframelektroden, men innan svetsoperationen påbörjas är det viktigt att ställa in det rengjorda arbetet med tillräckligt skydd från baksidan för att undvika allvarliga effekter av de atmosfäriska gaserna.

Olika metoder används för att ge tillfredsställande stöd. En sådan metod är användningen av stödstänger som kolsvartstången som vanligtvis används för samma ändamål vid oxi-acetylensvetsning. Den andra stödmetoden är införandet av avskärmningsgas på baksidan.

Detta är särskilt lämpat för svetsning av rör, även om det kan användas för ett plåtliknande jobb genom att tillhandahålla en stödarmatur med uppackning av gas som passerar genom den, såsom visas i figur 9.7. Användningen av fluxbacking är en annan metod för att skydda svetsens baksida från atmosfärisk kontaminering. Om fluxet klistras på baksidan aktiveras det för att producera skyddsgas när temperaturen går över en viss gräns.

För fullständigt skydd av svetsens baksida rensas det vanligen med gasflöde på baksidan på ett sätt som liknar det som visas i figur 9.7. Gas som vanligtvis används för säkerhetskopiering är inert gas som argon, men ibland kan kväve användas som reningsgas för svetsning av rostfritt stål. Vätgas kan också användas där explosionsproblemet skyddas mot och dess absorption av basmetallen är inte ett problem. När det inte är möjligt att tillhandahålla en stödjande fixtur för rensning eller avskärmningsgas är den alternativa metoden att använda oxvätgasflammor vid baksidan. Detta håller undersidan säkert från atmosfären och dess förorenande effekter.

Steg # 3. Arc Initiering:

Regelbundet flöde av elektroner krävs för att båtinitiering ska ske. Elektronutsläpp i volfram är av termionisk typ, det är absolut nödvändigt att höja temperaturen hos elektrodspetsen för att starta utsläpp av elektroner. Den "touch and draw" -metod som används för båginitiering i skärmad metallbågsvetsning kan utan tvekan användas, men det resulterar i kontaminering av volframelektroden, särskilt i fallet med hög svetsström.

Detta resulterar i sänkning av elektrodspetsens smältpunkt som kan leda till att tungsten införlivas i svetsmetall, högre elektrodförbrukning och vid etablering av instabil båge, varför det är en oönskad praxis.

I ljuset av dessa begränsningar görs en början på GTAW normalt med en av följande tre metoder:

(i) Användning av kolblock eller skrotmaterial,

(ii) Högfrekvent högspänningsförsörjning, och

(iii) Låg strömpilotbåge.

Det är vanligt att initiera bågen genom att röra och rita metoden på ett kolblock. Bågen är lätt etablerad och uppbärs en kort stund för att värma upp volframelektroden för att upprätta termionisk emission. Detta tar normalt några sekunder, varefter bågen startas lätt på den plats där svetsning ska påbörjas på arbetsstycket.

Denna beräkningsmetod och dragning är inte alltid felfri eftersom kolpartiklarna kan hålla fast vid volframelektroden som sedan kan överföras till arbetsstycket, vilket leder till oönskad inklusion eller kolupphämtning av svetsmetallen. Volframkarbid har också en lägre smältpunkt och resulterar därför i att öka storleken på det smälta sfäriska änden.

Detta leder också till att bågen går och ökar i bågmotstånd som minskar strömtätheten. Eftersom dessa är oönskade förhållanden rekommenderas ofta att bågen på skrot av arbetsmaterial tills den erforderliga uppvärmningen av elektroden uppnås och därefter överföres ljusbågen till den plats där svetsning ska påbörjas.

Högspännings högfrekvent ström används ofta i kombination med växelströmskällor för att uppnå en enkel båginitiering utan att röra elektroden på arbetsstycket. När högfrekvent högspänningsström överlagras över den normala svetskretsen joniserar det snabbt luftgapet mellan elektrodspetsen och arbetsstycket, vilket gör det lätt för elektronutsläpp att härleda från volframelektroden.

Den använda högfrekvensen varierar mellan 100 kHz och 2 MHz för en spänning på 3000 till 5000 volt. Denna metod för båtinitiering är mycket effektiv och ren och ger ett långlivat liv till volframelektroden. När bågen är initierad och stabiliserad är HFHV-strömmen avstängd och normal svetskrets tas i bruk. Fig. 9.3 visar den elektriska kretsen för HFHV-arc-initieringssystemet och Fig 9.8 visar den grundläggande vågform som erhållits med en sådan enhet för att initiera eller bibehålla bågen.

Lågströms pilotbågssystem är mycket pålitlig båginitieringsmetod som kan användas med ett DC-svetssystem. Pilotbågen är uppbyggd mellan volframsvetselektroden och en annan elektrod (vanligen anod) inkorporerad i GTAW-brännmunstycket, som visas i figur 9.9. Pilotbågen drivs av en liten extra kraftkälla och ger förutsättningar för initiering av svetsbågen på ett sätt som liknar pilbåge som används för belysning av gaspanna. Pilotbågen kan antingen startas med scratch-teknik eller med högfrekvent energi.

Steg # 4. Arc underhåll:

Bibehållandet av en stabil båge är absolut nödvändigt för att få konsekventa och goda svetsar. Detta kan inte vara mycket av ett problem i en DC-båge, men vid svetsning uppnår bågspänningen och svetsströmmen nollstorlek varje halvcykel. För en normal strömförsörjning på 50 Hz går bågen av 100 gånger per sekund vilket kan leda till ljusbågsavbrott om inte tillräckliga åtgärder vidtas för att bibehålla stabiliteten.

Detta görs normalt på något av följande sätt:

(i) Svetstransformatorns högspänningsspänning,

(ii) Påläggning av högfrekvent högspänning på huvudsvetsningskretsen, och

(iii) Injektion av högspänningsöverskott.

Med den första metoden är en transformator utformad så att den ger en tillräckligt hög OCV och låg elektrisk inerti för att hjälpa till att reignit bågen omedelbart efter nuvarande nollpause. Under den positiva halvcykeln löper elektroden hetare så att det inte finns något behov av hög OCV på den negativa halvcykeln då bågen genantänds genast vid förändring från positiv till negativ halvcykel men vid negativ till positiv halvcykeländring är elektroden svalare och Därför finns det fördröjning i re-ignition vilket resulterar i aktuell noll paus och detta fenomen är känt som partiell rättelse.

Under den aktuella nollpausen finns spänningshopp för att antända ljusbågen som visas i figur 9.10. Sålunda reagerar bågen tillfredsställande när OCV är tillräckligt hög; Detta resulterar i en väl underhållen båge. Denna metod för upprätthållande av en svetsbåg kallas även självantändning.

Självtändning men enkel har sina egna nackdelar genom att OCV tenderar att vara hög, vilket vanligen närmar sig 100 volt och det leder till en låg effektfaktor (dvs. V _arc / OCV). För ökad tillförlitlighet kompletteras självantändningen ofta med en högfrekvent gnist som drivs från OCV och blir inoperativ när spänningen sjunker till den normala bågspänningen. Denna avstängning begränsar också varaktigheten av radiostörningar.

När HFHV-enheten är inkorporerad i svetskretsen för kontinuerlig användning kan den inte bara användas för båtinitiering utan också för bågunderhåll. För att åstadkomma nyantändning utmatas gnistorna över båggapet och det ger en joniserad väg för strömflöde i huvudsvetsningskretsen. Något lägre öppna kretsspänningar krävs med högfrekvensenhet och det leder till motsvarande förbättring av effektfaktorn.

Högfrekvens gnistenheten består av en kondensator som laddas av högspänningstransformator som tömmer genom ett gnistgap. Det drivs så att ett tåg av gnistor genereras när svetsspänningen överstiger gnistgapets nedbrytningsspänning och den är anordnad att inträffa under den period då svetsströmmen passerar genom den aktuella nollpausen (se fig 9.8). Det täcker vanligen två tredjedelar av varje halvcykel. På grund av sin cykliska karaktär kan den inte ge omedelbar bågantändning, vilket resulterar i partiell rättelse.

Den tredje metoden för bågtändning innebär att man sprutar in en spänningsöverskott i effektkretsen för att leverera den spänning som krävs för återantändning. Detta uppnås genom att en kondensator laddas ur en strömbrytare som drivs av strömkretsen vid det avsedda ögonblicket. Om bågen släcks i slutet av den negativa halvcykeln börjar spänningsreignitionstoppen utvecklas och det avfyras en gasutloppsventil som i sin tur tömmer kondensatorn för att antända ljusbågen igen. Antändning i detta fall är ögonblicklig och eliminerar därigenom möjligheten att partiell korrigering uppträder i HFHV-metoden.

Eftersom transformatorn docs inte behöver leverera topp OCV kan systemets effektfaktor förbättras genom att använda en låg OCV-transformator. Re-ignition infact kan utföras med 50 volt rms; Därmed kan det också förbättra driftssäkerheten. Systemet fungerar tillfälligt och stängs automatiskt av när bågen är antändd.

Den tidsmässiga spänningsuppgången kan bara bibehålla en båge, den kan inte initiera den från kall eller alltid efter momentär utrotning. Kretsschemat för en överspänningsinjektor och dess verkan är avbildad i fig 9.11.

Steg # 5. Nuvarande Rättelse med AC Svetsning:

När en stabil båge är etablerad med AC i GTAW värms volframelektroden till en mycket högre temperatur än temperaturen hos metallen som svetsas. Detta resulterar i olika förmågor hos elektroden och arbetsstycket att avge elektroner; elektroden är varmare avger elektroner mycket lättare än arbetsstycket. Detta resulterar i skillnad i resistans mot strömflöde som tenderar att producera obalanserad AC visad i figur 9.12.

Eftersom högre spänning behövs när elektroden är positiv resulterar det i lägre strömflöde vilket medför partiell rättelse. Denna partiella rättelse är också känd som inneboende rättelse och resulterar i en d. c-komponent av ström som tenderar att mätta transformatorn vilket resulterar i dess avledande i utsträckningen av 30%. Denna situation accentueras ytterligare på grund av aktuella noll pauser när de inträffar.

De skadliga effekterna av inneboende rättelse kan korrigeras genom att infoga banker av reversibla elektrolytkondensatorer som kan ge upp till 100 pF / A i effektkretsen, såsom visas i figur 9.13. Detta resulterar i att en laddning kvarstår på dessa kondensatorer när elektroden är negativ vilket gör att mer ström strömmar när elektroden är positiv.

Denna kondensatorbankens roll reverseras dock vid tidpunkten för ljusbågsinitiering när bågen misslyckas under strömens negativa cykel. Således resulterar det i invers riktning som lämnar en laddning av omvänd polaritet till den för vilken den är införd i kretsen. Därmed motsätter sig bågeinitiationen. För att förhindra detta utesluts undertryckningskondensatorn under perioden med ljusbågsinitiering.

När högfrekvens ac används är det enkelt att initiera GTAW-bågen och om HF-enheten används regelbundet än bågunderhåll är det inte heller något problem. I ett sådant fall är svetstransformatorn så utformad att den håller volframelektroden sval och tillhandahåller nödvändig värmebalans genom att modifiera de positiva och negativa halvcyklerna för att ge önskat resultat. För detta ändamål kan en positiv till en negativ halvcykel ha ett förhållande så högt som 1: 20, och det kan vara av vilken som helst önskad konfiguration som visas i figur 9.14.

Steg # 6. Svetsningsteknik:

Både manuell och mekaniserad driftssätt används för GTAW. Vid manuell svetsning hålls svetsbrännaren hållen i en vinkel på 70 ° till 80 ° i sveppositionen, när bågen är igång. För mekaniserad GTAW hålls svetsbrännaren vanligtvis vinkelrätt mot arbetsstycket.

För att påbörja manuell svetsning flyttas bågen i en liten cirkel för att skapa en svetspool av lämplig storlek. När en svetsbassäng av önskad storlek är etablerad vid utgångspunkten görs en svets genom att förflytta brännaren längs svetsfogen vid önskad svetshastighet. Solidifiering av den smälta metallen ger den önskade svetspärlformen och svetsen uppnås.

Tillägg eller frånvaro av fyllnadsmetall i GTAW beror på arbetsstyckets tjocklek och fogkonstruktionen. När fyllnadsmetall måste läggas till under manuell svetsning görs det med handmatning av påfyllningsstången vid svetspoolens främre ände.

Svetsbrännaren och påfyllningsstången flyttas smidigt längs fogkanterna för att upprätthålla en svetspool av jämn storlek. Det är säkerställt att skyddsgastäckten bibehålls över den smälta metallen tills den stelnar och den heta änden av fyllstången bibehålls även inom skärmgaskuvertet för att undvika risken för oxidation.

Olika metoder för att mata fyllmedlet till svetsbassängen antas. Den mest rekommenderade för tunt material är det där fyllnadsstången hålls vid 15 ° till arbetsstyckets yta före facklan och tillsätts flera gånger till svetsbassängen, som visas i figur 9.15. I den andra metoden hålls påfyllningstråden mot arbetsstycket längs svetssömmen och smälts tillsammans med fogkanten. För stor svetsmatning matas påfyllningstråden kontinuerligt i svetsbassängen; både facklan och påfyllningstråden oscilleras men i motsatt riktning. I automatisk GTAW matas påfyllningstråden mekaniskt genom en styrning in i svetsbassängen med en jämn hastighet.

Från god synvinkel, korrekt förstärkning, svetskvalitet och ekonomi, nedåtgående eller platt svetsning passar bäst för GTAW. Bra penetration kan emellertid också uppnås vid vertikal uppsvetsning. GTAW-facklan hålls vanligen vid 75 ° till arbetsstycket i förhandssvetsning, både för downhand och vertikal svetsning. Vertikal svetsning är vanligtvis inte tillfredsställande; metall kan droppa, och brist på penetration resulterar ofta.

Mekaniserad GTAW används ofta och ofta är fogarna så utformade att de eliminerar behovet av fyllnadstråd. När det behövs matas dock styrplattan av den önskade storleken in i svetsbassängen från en spole. De mekaniserade enheterna använder sig ofta av båglängdskontrollanordningar, för vilka GTAW-facklan är klämd på ett linjärt manöverdon och facklarnas rörelse längs den är baserat på återkopplingen erhållen i form av förändring i bågspänning.

Denna anordning är väldigt användbar för att hålla konsekvent båge längd och kan sålunda enkelt eliminera variationen i svetsgeometrin på grund av mindre variation i arbetsstyckets kontur. Det används emellertid även i automatiska GTAW-rörledningar där den automatiskt justerar ljusbågslängden genom att byta brännarepositionen varje gång en runda är avslutad i en flerpassad omkretssvets. Detta säkerställer att bågspänningen och svetsströmmen förbli konsekvent med följdkonsistensen i svetskvaliteten.

Steg # 7. Stoppar bågen:

Bågen måste släckas i slutet av svetsbanan och detta måste göras gradvis snarare än abrupt. Plötsligt stopp av svetsning kan leda till defekter som centrala rör- och tassprickor. Dessa fel kan orsaka läckor i leder, särskilt de som är avsedda att användas i vakuum eller under tryck.

Den normala metoden att stoppa bågen är därför genom att sänka svetshastigheten och dra ut facklan gradvis tills kratern är helt fylld. Vid DC-svetsning släcks bågen genom att förlänga den vilket leder till ökad spänning och reducerad ström på ett sätt som beror på svetskraftskällans volt-ampere egenskaper.

Vid mekaniserad svetsning reduceras ändkretsen genom att öka svetshastigheten innan den stängs av. Kraterröret kan också elimineras genom att minska strömmen gradvis före stopp genom att använda en anordning kallad kraterfyllare.

I alla dessa fall är svetskretsen utformad så att den skärmar gasen innan flödet av ström påbörjas i svetskretsen och vid den tid då brännaren slås av strömmen av strömstopp omedelbart men skärmgasflödet bibehålls för några sekunder mer för att skydda den heta solidifierande svetsmetallen. Detta uppnås genom att ge solenoidventiler i kretsen.