Topp 7 variabler av GMAW

Denna artikel lyfter fram de översta sju variablerna av Gas Metal Arc Welding (GMAW). Variablerna är: 1. Bågspänning 2. Wire Feed Rate 3. Rörhastighet 4. Elektrode Stickout 5. Elektrode till arbetsvinkel 6. Svetsposition 7. Elektrode Storlek.

Variabel # 1. Bågspänning:

Med en platt karakteristisk strömkälla styrs bågspänningen främst genom att ställa in öppen spänningsspänning (OCV) En liten skillnad i det faktiska värdet på bågspänningen och inställningsvärdet för OCV är på grund av spänningsfallet i kabeln och den lilla droppen i VI-egenskapen hos själva kraftkällan. Förändringen i bågspänning med förändringen i OCV är avbildad i Fig. 10.3.

Förändringen i bågspänning leder till förändring i ljusbågslängd och som direkt påverkar strålbredden. Förändringen i bågspänning påverkar inte bara pärmens yttre dimensioner utan påverkar även mikrostrukturen och till och med framgång och fel i operationen genom att påverka metallöverföringsmetoden.

När bågspänningen är för låg är metallöverföringen antingen genom kortslutningsläge (vid låg trådmatning) eller genom överföring av dip (vid hög trådmatning). Ett sådant sätt att överföra metall gör processen lyckad för användning vid positionssvetsning och sker normalt vid lägre metalltemperatur med mindre förlust av legeringselement.

Variabel # 2. Wire Feed Rate:

För en platt karakteristisk kraftkälla varierar svetsströmmen med förändringen i trådmatningshastigheten och ett generaliserat förhållande mellan de två visas i figur 10.4. Figuren visar att förhållandet är linjärt vid lägre matningshastighet emellertid, eftersom trådhastigheten ökas, speciellt för trådar av liten diameter, blir smältfrekvenskurvan icke-linjär.

Detta är normalt hänförligt till ökad motståndsuppvärmning som själv ökar med ökningen av trådmatningshastigheten. För samma trådmatningshastighet ökar tråddiametern en ökad efterfrågan på svetsströmmen. En ökning av svetsströmmen, med andra variabler som är kvar konstant, resulterar i ökat penetreringsdjup och svetsbredd, ökad avsättningshastighet och ökning av svetspärlstorlek vid ett givet tvärsnitt.

Variabel # 3. Resehastighet:

Svetspenetration är maximal vid en viss svetshastighet och det minskar när hastigheten varieras på båda sätten. Minskningen i hastighet åtföljs emellertid av ökad bredd medan ökad hastighet resulterar i smalare pärlor. Minskningen av penetration med hastighetsminskning orsakas på grund av överdriven smält metall som glider in i svetsbassängen vilket resulterar i en grundare svetspool.

Således uppvisar den ökade värmeingången per enhetslängd på grund av reducerad hastighet sig i form av ökad svetsbredd och det motsatta är sant för ökningen av svetshastigheten. En överdriven hög svetshastighet kan också åtföljas av underskärning på grund av otillräcklig metall tillgänglig för att fylla zonen smält av bågen.

Variabel # 4. Elektrode Stickout:

Avståndet från kontaktrörets nedre spets till spetsen av protudelektrodstråden, som visas i figur 10.5, är känd som elektrod-stickout. Det är en viktig svetsparameter för styrning av avsättningshastigheten och pärmgeometrin. Med ökningen av stickout ökar dess elektriska motstånd och det resulterar i förvärmning av tråd vilket leder till lägre strömkrav vid vilken som helst trådmatningshastighet. För länge resulterar en stickout i att överdriven metall deponeras med låg bågvärme vilket leder till grundig penetration och otillfredsställande vulstform.

Detta kan också leda till instabil båge med låg manövrerbarhet. För kort utstick kan det orsaka brännskada som leder till skador på kontaktröret, överdriven båge längd och jämn avbrott i processen. Stickouten brukar hållas mellan 5 och 15 mm för kortslutningsöverföring och 16-25 mm för andra typer av metallöverföring.

Dys-till-arbetsavstånd (NWD) är också viktigt för att styra pärlformen och kvaliteten. För kort en NWD resulterar i skada på gasmunstycket genom överdriven uppvärmning medan för länge en NWD påverkar avskärmningens gasverkningsgrad. Normalt munstycke till arbetsavstånd bör vara ungefär 1-1-5 gånger den inre diametern hos gasmunstycket som används.

Variabel # 5. Elektrode-till-arbetsvinkel:

Den position i vilken en svetspistol hålls i förhållande till färdriktningen kan påverka kolonnens geometri väsentligt. Vid automatisk svetsning hålls pistolen vanligtvis vinkelrätt mot arbetsstycket. Vid halvautomatisk svetsning hålls pistolen antingen i backhanden eller på förhandsvetspositionen, som visas i figur 10.6; Detta hjälper svetsen att se svetsbassängen och manövrera den efter behov.

Förhandsvetsningspositionen resulterar i svetsning med ytlig penetration men bredare vulst. Backhandsvetsningen ger en smal och ganska toppig svetsning med djup penetration. Backhandsvetsning är den mest använda positionen med elektrod-till-arbetsvinkeln mellan 60 och 85 grader. Även om en vinkel på ca 75 ° är den mest populära positionen men en vinkel på 65 ° rapporteras ge maximal penetration, stabil båg och minst sprutning.

För filettsvetsar hålls GMAW-pistolen så för att placera elektroden lika lutad mot de två arbetsytorna och sedan är backhand-positionen antagen med en vinkel av 75 ° till 85 ° med svetsriktningen.

Även om beadpenetration och bredd kan manipuleras avsevärt genom att byta elektrod från förhand till backhandposition anses den inte som en lämplig metod för styrning av pärmgeometrin, istället manipuleras bågspänning och svetsström. De kvalitativa effekterna av elektroden-till-arbetsvinkeln på pärmgeometrin presenteras i figur 10.7.

Variabel # 6. Svetsposition :

Svetspärmgeometrin påverkas också av den position där arbetsstycket hålls i förhållande till svetspistolen. Nedre eller plana svetsningspositionen ger den mest tillfredsställande pärlformen och alla metoder för metallöverföring kan utnyttjas effektivt. Överhuvud och vertikala svetspositioner kräver emellertid att metallöverföring antingen sker genom spray eller kortslutningsläge.

Elektrodstråden med diameter 1-2 mm rekommenderas att användas för dessa positioner, eftersom svetspolstorleken annars blir för stor för att enkelt styra. Pärlstorleken är också vanligtvis liten i dessa positioner. Vertikal nedsvetsning är vanligtvis antagen för svetsning av plåt i vertikal position, medan vertikal uppsvetsning är mer populär vid svetsning av de perifera lederna i rören.

Variabel # 7. Elektrode Storlek:

Varje elektrodstorlek har en användbar gräns inom vilken den effektivt kan användas. Svetsströmmen som är lägre än det optimala intervallet resulterar i brist på fusion och högre strömresultat resulterar i ökad sprutning, porositet och dålig pärlautseende.

Elektrodstorleken påverkar också penetrations- och svetsbredd, eftersom samma ström av ledare med lägre diameter ger djupare penetration, medan bredare pärlor med grundig penetration erhålls med trådar av större diameter.

Sammantaget är det emellertid en tendens att använda ledare av mindre diameter på grund av följande skäl:

(i) Snabbbågslängdjustering,

(ii) Spridningsmetod för metallöverföring,

(iii) Lätt att spole, och

(iv) Högre deponeringseffektivitet.

När ljusbågslängden ändras på grund av oavsiktlig förändring av svetsarens hand eller förändring av trådmatningshastighet leder det till förändring i bågspänning i den utsträckning kolonnfallet ändras, vilket visas i figur 10.8.

Den i bågspänningen leder till förändringen i bågströmmen som visas i fig.10.9. Det är uppenbart

att denna förändring i ljusbågsströmmen är mycket mer för en kraftkälla med platt VI karakteristisk än för en hängande VI-egenskap. Nu beror smältnings- eller bum-off-hastigheten hos en elektrod på den sträckta svetsströmmen, som visas i figur 10.10, vilket också visar att tunneln elektrodtråden bredare sträckan av trådmatningshastigheten täcker. Med andra ord för lika stor förändring i strömmen är förändringen i avbränningsgraden mycket mer för tunn än tjocka trådar, vilket förklarar varför ljusbågslängden korrigeras snabbare för tunna ledningar än för tjocka ledningar.

För samma svetsström är strömtätheten uppnådd för en tunn tråd mycket högre än den för en tjock tråd, såsom visas i figur 10.11. Den kombinerade effekten av bågspänning (eller ljusbågslängd) och ström på sättet för metallöverföring visas i figur 10.12.

Det uppenbara resultatet är att sprutmetoden för metallöverföring kan uppnås vid mycket lägre ström och med en strömkälla med lägre strömkapacitet. Detta leder till ökad kontroll vid positionssvetsning och förbättrade kvalitetssvetsar.

Även om ovanstående diskussion är bra som en allmän regel men för att få en komplett bild av metallöverföringsmetoden är det viktigt att veta effekten av avskärmningsgasen på materialet på matningstråden. Till exempel, trots de bästa ansträngningarna med tunnaste möjliga tråd är det nästan omöjligt att få ett spraymodus för metallöverföring med CO ₂ som avskärmningsgas.

Antalet droppar som överförs från elektrodtråden till svetsbassängen, kallad droppöverföringsfrekvens, bestämmer ofta svetsens form och kvalitet. mindre än 20 droppar per sekund brukar anses vara otillfredsställande. Fig. 10.13 visar effekten av några av de vanligtvis använda gasmetallkombinationerna på droppöverföringsfrekvensen i GMAW.

Deponeringseffektiviteten hos GMAW-processen förbättras även med användning av tunnare ledningar, såsom visas i figur 10.14. Kurvorna avbildar specifikt prestanda för GMAW med CO ₂ som avskärmningsgas.

Tunna trådar är också lätta att spola och hantera, trots att trådmatningshastigheten ökar avsevärt med minskningen av tråddiametern.

Trots ett antal fördelar med användningen av tunna ledningar måste man komma ihåg att matningsproblemet ökar avsevärt med minskningen i diameter och att det svetsströmsområde, över vilket en tråd kan användas, sänks ner. Även trådar av mindre diameter är dyrare på viktbasis. Således är det för varje applikation en bestämd trådstorlek som ger minsta kostnadssvetsar.