Top 7 zmiennych GMAW

Ten artykuł rzuca światło na górne siedem zmiennych Gas Gas Arc Welding (GMAW). Zmienne to: 1. Napięcie łuku 2. Prędkość podawania drutu 3. Prędkość przesuwu 4. Klejenie elektrod 5. Kąt między elektrodami do pracy 6. Położenie spawania 7. Rozmiar elektrody.

Zmienna nr 1. Napięcie łuku:

W przypadku płaskiego charakterystycznego źródła zasilania napięcie łuku jest kontrolowane głównie przez ustawienie napięcia otwartego obwodu (OCV). Mała różnica w rzeczywistej wartości napięcia łuku i ustawionej wartości OCV wynika z spadku napięcia w kablu i lekkie opadanie w VI charakterystyce samego źródła zasilania. Zmiana napięcia łuku wraz ze zmianą OCV przedstawiona jest na Rys. 10.3.

Zmiana napięcia łuku prowadzi do zmiany długości łuku i bezpośrednio wpływa na szerokość ściegu. Zmiana napięcia łuku nie tylko wpływa na zewnętrzne wymiary ściegu, lecz także wpływa na mikrostrukturę, a nawet na sukces i awarię operacji, wpływając na sposób przenoszenia metalu.

Gdy napięcie łuku jest zbyt niskie, przenoszenie metalu odbywa się albo w trybie zwarciowym (przy niskiej prędkości podawania drutu), albo przy przenoszeniu przez dyszę (przy wysokim posuwie drutu). Taki sposób przenoszenia metalu powoduje, że proces jest pomyślny do zastosowania w zgrzewaniu pozycyjnym i normalnie odbywa się przy niższej temperaturze metalu przy mniejszej utracie składników stopowych.

Zmienna # 2. Prędkość podawania drutu:

W przypadku płaskiego charakterystycznego źródła prądu prąd spawania zmienia się wraz ze zmianą prędkości podawania drutu, a uogólniona zależność między nimi jest przedstawiona na rys. 10.4. Rysunek pokazuje, że zależność jest liniowa przy mniejszej szybkości podawania, jednak ze wzrostem prędkości drutu, w szczególności dla drutów o małej średnicy, krzywa szybkości topnienia staje się nieliniowa.

Jest to zwykle przypisywane zwiększonemu ogrzewaniu oporowemu, które samo się zwiększa wraz ze wzrostem szybkości podawania drutu. Dla tej samej prędkości podawania drutu wzrost średnicy drutu wymaga zwiększonego zapotrzebowania na prąd spawania. Zwiększenie prądu spawania, przy czym pozostałe zmienne pozostają stałe, powoduje zwiększenie głębokości penetracji i szerokości spoiny, zwiększenie szybkości osadzania i zwiększenie wielkości ściegu spoiny w danym przekroju.

Zmienna # 3. Prędkość jazdy:

Penetracja spoiny jest maksymalna przy określonej prędkości spawania i maleje wraz ze zmianą prędkości w obu kierunkach. Jednak zmniejszeniu prędkości towarzyszy wzrost szerokości, a wzrost prędkości skutkuje węższymi perełkami. Spadek penetracji z redukcją prędkości jest spowodowany nadmiernym roztopionym metalem wsuwającym się do jeziorka spawalniczego, co powoduje spłycenie jeziorka spawalniczego.

Tak więc zwiększony dopływ ciepła na jednostkę długości z powodu zmniejszonej prędkości wykazuje się w postaci zwiększonej szerokości spoiny, a odwrotność jest prawdą dla zwiększenia prędkości spawania. Nadmiernie wysokiej prędkości spawania może również towarzyszyć podcięcie ze względu na nieodpowiedni metal dostępny do wypełnienia strefy stopionej przez łuk.

Zmienna # 4. Stickout elektrody:

Odległość od dolnej końcówki rurki kontaktowej do końcówki drutu elektrody sterującej, jak pokazano na Fig. 10.5, jest znana jako luz. Jest to ważny parametr spawania do kontrolowania szybkości osadzania i geometrii stopki. Wraz ze wzrostem czasu przestoju jego rezystancja elektryczna wzrasta, co powoduje wstępne podgrzewanie drutu, co prowadzi do mniejszego zapotrzebowania prądu przy dowolnej prędkości podawania drutu. Zbyt długi czas wyładowania powoduje nadmierne osadzanie się metalu przy niskim łuku, co prowadzi do płytkiej penetracji i niezadowalającego kształtu zgrubienia.

Może to również prowadzić do niestabilnego łuku i niskiej manewrowości. Zbyt krótki wyrzut może spowodować oparzenie powodujące uszkodzenie rurki kontaktowej, nadmierną długość łuku, a nawet przerwanie procesu. Czas wyładowania jest zwykle utrzymywany w zakresie od 5 do 15 mm w przypadku przenoszenia zwarciowego i 16-25 mm w przypadku innych rodzajów przenoszenia metalu.

Odległość między dyszami do pracy (NWD) jest również ważna w kontrolowaniu kształtu i jakości ściegu. Zbyt krótki NWD powoduje uszkodzenie dyszy gazowej przez nadmierne nagrzewanie, podczas gdy zbyt długo NWD wpływa na wydajność gazu osłonowego. Normalna odległość między dyszą a otworem powinna wynosić około 1-1-5 razy średnica wewnętrzna używanej dyszy gazowej.

Zmienna nr 5. Kąt między elektrodami:

Położenie, w którym uchwyt spawalniczy jest utrzymywany względem kierunku jazdy, może znacząco wpływać na geometrię ściegu. W spawaniu automatycznym pistolet jest zwykle trzymany prostopadle do przedmiotu obrabianego. Jednakże, w półautomatycznym spawaniu pistolet jest albo trzymany w pozycji do spawania tyłem lub do przodu, jak pokazano na fig. 10.6; Pomaga to spawaczowi zobaczyć pulę spawalniczą i wykonać manewr zgodnie z wymaganiami.

Pozycja spawania przedniego powoduje spawanie z płytką penetracją, ale szersze zgrubienie. Spawanie ręczne daje wąską i raczej szczytową spoinę z głęboką penetracją. Spawanie ręczne jest najczęściej stosowaną pozycją przy kącie między elektrodami do pracy od 60 do 85 stopni. Kąt około 75 ° jest najbardziej popularną pozycją, ale podaje się kąt 65 °, aby uzyskać maksymalną penetrację, stabilny łuk i najmniejszy rozprysk.

W przypadku spoin pachwinowych pistolet GMAW jest tak trzymany, aby umieścić elektrodę równo nachyloną do dwóch powierzchni roboczych, a następnie przyjmie pozycję tylną o kąt 75 ° do 85 ° w kierunku spawania.

Chociaż przenikanie i szerokość perełek mogą być w znacznym stopniu modyfikowane poprzez zmianę elektrody z przodem na pozycję tylną, nie jest to uważane za odpowiednią metodę sterowania geometrią kulek, lecz manipulowane jest napięcie łuku i prąd spawania. Jakościowy wpływ kąta elektrody do pracy na geometrię kulki przedstawiono na rys. 10.7.

Zmienna # 6. Miejsce spawania :

Na geometrię ściegu spoiny wpływa również pozycja, w której element jest trzymany w stosunku do uchwytu spawalniczego. Podłoże w pozycji spoczynkowej lub płaskiej daje najbardziej satysfakcjonujący kształt ściegu, a wszystkie tryby przenoszenia metalu mogą być efektywnie wykorzystane. Jednak pozycje spawania w pionie i na górze wymagają transferu metalu w trybie natryskiwania lub zwarcia.

Do tych pozycji zaleca się drut elektrodowy o średnicy 1-2 mm, w przeciwnym razie rozmiar basenu spawalniczego staje się zbyt duży, aby można go było łatwo kontrolować. Rozmiar kulek jest również zwykle mały w tych pozycjach. Spawanie pionowe jest zwykle stosowane do spawania blachy w pozycji pionowej, natomiast spawanie w pionie jest bardziej popularne w spawaniu połączeń obwodowych w rurach.

Zmienna # 7. Rozmiar elektrody:

Każdy rozmiar drutu elektrody ma praktyczną granicę, w której może być efektywnie wykorzystany. Prąd spawania niższy niż optymalny zakres powoduje brak stopienia, a większy prąd powoduje zwiększone odpryski, porowatość i słaby wygląd ściegu.

Rozmiar elektrody wpływa również na penetrację i szerokość spoiny, ponieważ dla tego samego drutu o niższej średnicy zapewnia głębszą penetrację, podczas gdy szersze paciorki z płytką penetracją uzyskuje się przy drutach o większej średnicy.

Ogólnie rzecz biorąc jednak istnieje tendencja do stosowania drutów o mniejszej średnicy z następujących powodów:

(i) Szybka regulacja długości łuku,

(ii) Tryb natryskiwania transferu metalu,

(iii) Łatwe do szpulowania, i

(iv) Wyższa wydajność osadzania.

Gdy długość łuku zostanie zmieniona w wyniku nieumyślnej zmiany położenia ręki spawacza lub zmiany prędkości podawania drutu, doprowadzi to do zmiany napięcia łuku w stopniu zmieniającym spadek kolumny, jak pokazano na Rys. 10.8.

Napięcie w łuku prowadzi do zmiany prądu łuku, jak pokazano na rys. 10.9. Jest oczywiste

że ta zmiana prądu łuku jest znacznie większa dla źródła zasilania o płaskiej charakterystyce VI niż dla opadającej charakterystyki VI. Współczynnik topienia lub odpychania elektrody zależy teraz od poboru prądu spawania, jak pokazano na rys. 10.10, co również pokazuje, że cieńszy drut elektrodowy ma szerszy zakres prędkości podawania drutu, który obejmuje. Innymi słowy, dla równej zmiany prądu zmiana szybkości wypalania jest znacznie większa w przypadku cienkich niż grubych drutów, co wyjaśnia, dlaczego długość łuku jest korygowana szybciej dla cienkich drutów niż dla grubych drutów.

Dla tego samego prądu spawania gęstość prądu uzyskana dla cienkiego drutu jest znacznie większa niż dla grubego drutu, jak pokazano na rys. 10.11. Połączony efekt napięcia łuku (lub długości łuku) i prądu w trybie przenoszenia metalu pokazano na rys. 10.12.

Oczywistym rezultatem jest to, że tryb natryskiwania przenoszenia metalu można uzyskać przy znacznie niższym prądzie i przy zasilaniu o niższym natężeniu prądu. Prowadzi to do lepszej kontroli przy zgrzewaniu pozycyjnym i lepszej jakości spoinach.

Chociaż powyższa dyskusja ogólnie jest dobra, ale aby uzyskać pełny obraz sposobu przenoszenia metalu, konieczne jest poznanie wpływu gazu osłonowego na materiał doprowadzanego drutu. Na przykład, pomimo najlepszych starań z najcieńszym możliwym przewodem, prawie niemożliwe jest uzyskanie trybu natryskowego transferu metalu z CO2 jako gazem osłonowym.

Liczba kropel przenoszonych z drutu elektrodowego do jeziorka spawalniczego, określana jako częstotliwość przenoszenia kropel, często decyduje o kształcie i jakości spoiny; mniej niż 20 kropel na sekundę jest zwykle uważanych za niezadowalające. Rys. 10.13 pokazuje wpływ niektórych powszechnie stosowanych kombinacji gaz-metal na częstotliwość przenoszenia kropel w GMAW.

Wydajność osadzania w procesie GMAW poprawia się również przy użyciu cieńszych drutów, jak pokazano na rys. 10.14. Krzywe przedstawiają w szczególności wydajność GMAW przy użyciu CO2 jako gazu osłonowego.

Cieńsze druty są również łatwe do szpulowania i obsługi, chociaż szybkość podawania drutu zwiększa się znacznie wraz ze zmniejszeniem średnicy drutu.

Pomimo wielu zalet stosowania cienkich drutów należy pamiętać, że problem z podawaniem zwiększa się znacznie wraz ze spadkiem średnicy i że zakres prądu spawania, nad którym można zastosować przewód, zwęża się. Również druty o mniejszej średnicy są bardziej kosztowne w stosunku do masy. Tak więc, dla każdego zastosowania istnieje określony rozmiar drutu, który zapewnia spoiny o minimalnym koszcie.