Parametrar som påverkar metallöverföring

De parametrar som kan påverka metallöverföringsmetoden avsevärt kan innehålla följande: 1. Svetskraftkälla 2. Elektroderpolaritet 3. Skyddsgas 4. Emissiva beläggningar 5. Svetsposition.

Parameter # 1. Svetsströmkälla:

En DC-svetsströmkälla är den enklaste med avseende på dess effekt på tillväxten och avlägsnandet av droppen från elektrodspetsen. Efter varje frigöring börjar den smälta metallen växa igen vid toppen för att bilda en ny droppe. Beroende på längden, svetsströmmen och elektrodens storlek placeras metallöverföringsvattnen genom kortslutning, globulär eller sprutläge och processen upprepas många gånger i sekundet.

Processen för metallöverföring kan studeras i stor utsträckning genom att registrera spännings- och strömtransienterna vid svetsning. För DC-strömkällan är den öppna krets- eller icke-spänningstransienten en enkel rak linje som förändras med förändringen i droppstorleken och strömtransienten har motsvarande motsatta effekt på den såsom visas i figur 6.3.

Vid svetsning med DC-likriktarkälla har spänningsövergången inneboende, men små variationer i dess värde, som förblir överlagda på huvud-DC-komponenten. Svetsströmströmmen har också motsvarande krusningar som visar den vanliga, men små variationen i dess storlek, som visas i figur 6.4.

Denna svaga fluktuation kan ha en effekt på droppens tillväxt vid elektrodspetsen, det kan leda till en något långsammare dropptillväxt än vad som anges av toppströmens storlek.

I fallet med svetsströmkälla är bågspännings- och strömtransienterna vanliga sinusvågor och påverkar således väsentligen tillväxten och avlägsnandet av droppen som visas i fig 6.5. På grund av att 50 procent går förlorad som kylcykel är det uppenbart att ha samma hastighet av dropptillväxt som vid DC-svetsning måste bågspänningen och ströminställningen ställas in på högre värden än för DC-strömkällan.

För svetsning med pulserad strömsvetsströmkälla bestäms droppens tillväxt av bakgrundsströmmen medan avlägsnandet underlättas av den plötsliga ökningen av strömmen i form av en puls som inte bara accelererar droppens tillväxthastighet utan även ger förbättrad elektro - magnetisk nypaffekt och kraftfullare plasmastråle med högre hastighet för att orsaka dess frigöring vid önskat ögonblick.

Parameter # 2. Elektroderpolaritet:

Mer värme genereras vid anoden på grund av dess bombardemang av de elektroner som emitteras från katoden. Smälthastigheten är därför högre om elektroden görs positiv. Denna effekt utnyttjas genom att göra förbrukningselektroden, som i GMAW, positiv medan icke-förbrukningsbar elektrod, som i GTAW, PAW och Carbon Arc Welding, görs negativ för att undvika överdriven uppvärmning och avdunstning.

Med elektrodposition och en lång båge samverkar anodytan vanligtvis vid elektrodspetsens nedre ände och anodvärmen blir koncentrerad vid denna punkt. Detta leder till extremt hög lokal uppvärmning och därmed en mycket hög genomsnittstemperatur i metalldropparna.

När ljusbågens längd blir kortare sprids plasman längs elektrodens sida och anoden upptar en stor yta som resulterar i mer enhetlig uppvärmning av elektroden. Denna enhetliga och måttliga upphettning av elektrodytan ökar den specifika smältgraden men smältan är mindre överhettad. Metallöverföringsfrekvensen ökar således.

När förbrukningselektroden görs negativ leder det vanligen till otillfredsställande metallöverföring. Detta beror främst på bildandet av mobil katodfläck som kan leda till regelbunden flimring av bågen vilket leder till ökad sprutning och lägre smälthastighet.

Mängden skvattning, droppens storlek och instabilitet hos överföringen är generellt större när elektroden är negativ. Detta beror på att katoden måste formas på nytt efter varje frigöring. Det ska också hållas i minnet att katodpunkten har en stor tendens att följa repor eller diskontinuiteter, om det finns någon, på elektrodytan.

Parameter # 3. Skärmning Gas:

I GMAW kan avskärmningsgas betydligt påverka metallöverföringsmetoden. Argon ger axiellt sprutläge som vid höga strömmar kan leda till "finger" penetration eller "puckering".

Helium, även om det är inert som argon, producerar inte axialspray men orsakar i stället globulär överföring. Detta leder till en ganska bredare penetration. Sprayöverföring med heliumskärmning kan emellertid uppnås genom att blanda argon med den. Helium med 20 till 25% argon ger sprayöverföring vilket leder till önskvärd vulstform.

Aktiva gaser som CO ₂ och kväve kan inte uppnå spridningsöverföring, om inte något annat sätt är antaget för att göra det. Vid CO _2- svetsning är metallöverföringen vanligtvis mycket otillfredsställande med lång eller jämn medelbågslängd.

Den överdrivna sprut som uppstår på grund av det så kallade avstötningsläget för överföring, tas om hand endast genom att begrava bågen i svetsbassängen genom att använda dipöverföring. Liknande behandling krävs för svetsning av koppar med kväveavskärmning och Ar-N ₂ blandningar för aluminiumlegeringar.

Parameter # 4. Emissiva beläggningar:

De emissiva beläggningarna begränsar katodbågens rot till elektrodspetsen och ställer upp symmetriska värmeflödesförhållanden längs elektrodens axel. Metallöverföringen är då av den projicerade spruttypen.

Emissiva beläggningar används för att förbättra sättet för metallöverföring när elektrod-negativ polaritet används. Tvättade beläggningar av blandningar av oxid av kalcium och titan på ståltrådar kan till exempel förbättra metallöverföringen till den grad som kan uppnås med elektrodpositiv. Metallöverföring förbättras avsevärt genom avsättning av små mängder cesium och rubidiumföreningar på trådytan. Dessa föreningar befinner sig också att stabilisera AC-ljusbågen.

Metallöverföring med CO _2- svetsning förbättras avsevärt genom tillsats av alkalimetallföreningar, som cesium och natrium, till svetstråden.

Elektrodeavbränningsgraden observeras emellertid att falla med användning av emissiva beläggningar. Detta har hänförts till det faktum att katodfallet i fallet med icke eldfasta metaller anses vara en viss funktion av joniseringspotentialen hos metallångan i kontakt med katodytan och de emissiva metallerna har lägre joniseringspotentialer än järn.

En beläggning av kalium- och cesiumkarbonater producerar sprayöverföring med mjukt stål vid CO-svetsning med elektrod-negativ, eftersom det resulterar i termjonutsläpp och därigenom minskar katodfallet. För att detta skall ske, klättar ljusbågen upp elektroden för att uppnå den erforderliga låga strömtätheten av emission och sålunda uppnås bågeometrin för plasmastrålbildning.

Parameter # 5. Svetsposition:

Svetspositionen kan påverka metallöverföringsmetoden, särskilt den globala överföringen, på grund av den förändrade rollen av tyngdkraften vid varje position. Vid överhuvudsvetsning är gravitationens roll fullständigt reverserad och motsätter sig droppens lossning och utskjutning mot svetsbassängen; i vertikala och horisontella positioner bidrar tyngdkraften till att droppen droppar ner. Den globulära överföringen påverkas därför oregelbundet då svetspositionen ändras från nedre position till någon annan svetsposition.

Vid sprutöverföring smälter de finmetalldroppar mot svetsbassängen i linje med elektrodaxeln, tyngdkraftsrollen är mindre övervägande, så framgångsrik överföring uppnås. På samma sätt sugs i metallen genom svetsbassängen vid tidpunkten för överbryggning, vilket gör det till ett framgångsrikt överföringsläge även vid överliggande svetsning, speciellt med elektrod med liten diameter.

Sammantaget kan man säga att den önskade metallöverföringen är svår att uppnå vid svetsning på grund av den förändrade rollen av tyngdkraften och detta kan leda till lägre avsättningseffektivitet med följdvis högre förlust i form av sprutning.