Zmienne procesowe w SAW

Ważne zmienne procesowe w spawaniu łukiem krytym (SAW) obejmują prąd spawania, napięcie łuku i prędkość spawania.

Jednak geometria ściegu spoiny ma również duży wpływ na kąt między elektrodą do pracy, pochylenie przedmiotu obrabianego (pod górę lub z góry), przygotowanie krawędzi złącza, odstawienie elektrody, rodzaj prądu i polaryzacji, średnicę elektrody i rodzaj i wielkość ziarna strumienia. Efekty tych zmiennych procesowych są określane poprzez ich wpływ na geometrię ściegu spoiny.

Ze względu na duży wkład ciepła w SAW, jeziorko spawalnicze, to jest warstwa stopionego metalu pomiędzy łukiem a rodzimym, nietopionym metalem, ma znaczny zakres, a ponieważ ta warstwa ma niską przewodność cieplną, ma zatem wpływ na głębokość penetracji. Zatem wzrostowi głębokości tej stopionej warstwy metalu towarzyszy wzrost głębokości penetracji.

Wraz ze wzrostem prądu spawania rośnie ciśnienie wywierane przez łuk, który wypycha stopiony metal spod łuku, co prowadzi do zwiększonej głębokości penetracji. Szerokość spoiny pozostaje prawie nienaruszona. Wraz ze zwiększonym prądem spawania, któremu towarzyszy wzrost szybkości podawania drutu, uzyskuje się większe wzmocnienie spoiny, jak pokazano na rysunku 8.5. Zróżnicowanie gęstości prądu ma prawie taki sam wpływ na geometrię spoiny, co zmiana natężenia prądu. Spawanie z DCEP powoduje głębszą penetrację niż DCEN.

Prąd spawania _Iw podaje:

I _w = p / k

gdzie p jest głębokością penetracji, a k jest współczynnikiem proporcjonalności, który zależy od rodzaju prądu, polaryzacji elektrody, średnicy drutu i rodzaju stosowanego strumienia. Jego wartość waha się od 1, 25 do 1, 75 dla połączeń filetowych i czołowych, natomiast dla nawierzchni według SAW wynosi od 1, 0 do 1, 15.

Dla danego prądu spawania spadek średnicy drutu powoduje wzrost gęstości prądu. Powoduje to spoinę o głębszej penetracji, ale o nieco mniejszej szerokości. Proces spawania łukiem krytym wykorzystuje zwykle druty o średnicy od 2 do 5 mm, a zatem dla głębszej penetracji przy niskich prądach najlepiej nadaje się drut o średnicy od 2 do 3 mm.

Napięcie łuku zmienia się wprost proporcjonalnie do długości łuku. Wraz ze wzrostem długości łuku wzrasta napięcie łuku, a więc jest więcej ciepła, aby stopić metal i strumień. Jednak zwiększona długość łuku oznacza większe rozproszenie kolumny łuku; prowadzi to do zwiększenia szerokości spoiny i objętości zbrojenia, podczas gdy głębokość penetracji maleje, jak pokazano na ryc. 8.6. Napięcie łuku zmienia się wraz z prądem spawania i średnicą drutu, aw SAW zwykle wynosi od 30 do 50 woltów.

Wraz ze wzrostem prędkości spawania zmniejsza się szerokość spoiny. Jednakże, jeżeli wzrost prędkości jest niewielki, głębokość penetracji wzrasta, ponieważ warstwa stopionego metalu jest zmniejszona, co prowadzi do wyższego przewodzenia ciepła w kierunku dna płytki.

Przy dalszym zwiększeniu prędkości spawania, powyżej 40 m / godz., Znacznie zmniejsza się dostarczanie ciepła na jednostkę długości spoiny, a zatem zmniejsza się głębokość penetracji, jak pokazano na ryc. 8.7. Przy prędkościach powyżej 80 m / h może dojść do braku połączenia. Zostało ustalone doświadczalnie, że jako pierwsze przybliżenie szybkość spawania, S, dla dobrze ukształtowanego spoiny, powinna być oparta na następującej zależności.

S = 2500/1 _w m / godz

gdzie, _w jest prąd spawania w amperach.

Elektroda może być trzymana prostopadle do przedmiotu obrabianego, przechylona do przodu lub do tyłu w stosunku do jeziorka spawalniczego. Ponieważ strumień łuku ma tendencję do wyrównania się wzdłuż osi elektrody, kształt jeziorka spawalniczego jest różny w każdym przypadku, podobnie jak kształt ściegu spoiny.

Przy spawaniu z pochyloną do tyłu elektrodą, która jest skierowana w stronę już zdeponowanego ściegu znanego jako spawanie czołowe, stopiony metal przepływa pod łukiem, zmniejszana jest głębokość penetracji i zbrojenia, a szerokość spoiny wzrasta.

Przy spawaniu z pochyloną do przodu elektrodą, tj. W kierunku zgrzewanego szwu, znanego jako spawanie ręczne, ciśnienie łuku zgarnia stopiony metal spod łuku, wzrasta głębokość penetracji i wysokość wzmocnienia, a szerokość spoiny jest zmniejszona. Elektroda w pozycji prostopadłej powoduje geometrię kulek pomiędzy tymi uzyskanymi w powyższych dwóch przypadkach. Efekty te pokazano na ryc. 8.8.

Ryc. 8.8. Wpływ kąta elektrody na geometrię spoiny

Praca może być ustawiona tak, aby prezentować się w pozycji spawania z góry, na poziomie lub w górę. Te pozycje pracy mają podobne efekty, jak kąt między elektrodami. Podczas spawania w dół, stopiony metal przepływa pod łukiem, głębokość penetracji maleje, a szerokość zgrzeiny jest zwiększana, natomiast w przypadku spawania w górę jest odwrotnie, jak pokazano na rys. 8.9. Pochylenie pracy nie powinno przekraczać 6 ° do 8 °, w przeciwnym razie może wpłynąć na kształt spoiny i może spowodować brak połączenia.

Odległość między bieżącą końcówką pick-up a korzeniem łuku, zwana wypustką elektrody, ma znaczny wpływ na geometrię ściegu spoiny. Zwykle odległość między końcówką stykową a pracą wynosi od 25 do 40 mm. Jeśli wysunięcie zostanie zwiększone poza ten zakres, spowoduje to podgrzanie elektrody z powodu efektu dżuli i znacznie zwiększy szybkość osadzania, jak pokazano na rys. 8.10. Również wzrost szybkości topienia elektrody w wyniku wzrostu wysysania elektrody w kg / min na amper jest proporcjonalny do iloczynu gęstości prądu elektrod i wylotu.

Całkowitą szybkość topnienia (MR) w kg / min określa zależność:

Rys. 8.10 Wpływ wylotu elektrody na szybkość osadzania

gdzie d i L oznaczają średnicę elektrody i wypustkę odpowiednio w mm. Wraz ze wzrostem wypustu zmniejsza się głębokość penetracji. Czynnik ten należy wziąć pod uwagę, gdy wymagana jest głębsza penetracja.

Jeśli głębokość warstwy strumienia jest za cienka, może nastąpić nadmierne wyładowanie łukowe lub wyładowanie łukowe w strumieniu. Część jest szkodliwa dla oczu operatora

może prowadzić do porowatości w spoinie. Jeśli warstwa topnika jest zbyt gruba, ścieg spoiny może być wąski i pogrubiony. Nadmierny udział procentowy bardzo drobnoziarnistego strumienia może powodować wżery powierzchniowe, ponieważ gazy wytwarzane w metalu spoiny mogą nie być w stanie uciec. Te wżery na powierzchni zgrubienia są czasami określane jako "znaki pock".