Parametre, der påvirker metaloverførsel

De parametre, der kan påvirke metaltransmissionsmetoden væsentligt, kan omfatte følgende: 1. Svejsestrømkilde 2. Elektrodepolaritet 3. Afskærmningsgas 4. Emissiv belægning 5. Svejseposition.

Parameter # 1. Svejsning Strømkilde:

En DC-svejsestrømkilde er den enkleste med hensyn til dens virkning på væksten og løsningen af dråben fra elektrodespidsen. Efter hver frigørelse begynder det smeltede metal at vokse igen ved spidsen for at danne en ny dråbe. Afhængig af længden, svejsestrømmen og elektrodens størrelse placeres metaloverføringsøerne ved kortslutning, kugleformet eller sprøjtning, og processen gentages mange gange i sekundet.

Fremgangsmåden ved metaloverførsel kan i væsentlig grad studeres ved at registrere spændings- og strømtransienterne under svejsning. For DC-kilden er det åbne kredsløb eller ikke-spænding forbigående en simpel ret linje, som ændrer sig med ændringen i dråbestørrelsen, og den nuværende forbigående har den tilsvarende modsatte virkning på den som vist i figur 6.3.

Ved svejsning med DC-ensretterkilde har spændingsforløbet en iboende, men små svingninger i dens værdi, som forbliver overlejret på hoved-dc-komponenten. Svejsestrømforløbet har også de tilsvarende krusninger, der viser den regelmæssige, men små variation i størrelsen, som vist i figur 6.4.

Denne svage udsving kan have en effekt på dråbens vækst ved elektrodespidsen, det kan føre til en lidt langsommere hastighed af dråbevækst end angivet ved størrelsen af spidsstrømmen.

I tilfælde af ac-svejsekraftkilde er buespændings- og strømtransienterne regelmæssige sinusbølger og påvirker således væksten og løsningen af dråben som vist i figur 6.5. På grund af at 50 procent går tabt som kølecyklus er det åbenlyst, at for at have samme hastighed for dråbevækst som ved DC-svejsning, skal buespændingen og strømindstillingen indstilles til højere værdier end for DC-strømkilden.

Til svejsning med pulserende strøm svejsekraftkilde bestemmes dråbens vækst ved baggrundsstrømmen, mens frigørelsen lettes af den pludselige stigning i strømmen i form af en puls, som ikke kun fremskynder væksthastigheden af dråben, men giver også forbedret elektro - magnetisk knivseffekt og kraftigere plasmastråle med højere hastighed for at forårsage afmontering på det ønskede tidspunkt.

Parameter # 2. Elektrodepolaritet:

Mere varme genereres ved anoden på grund af dens bombardement af de elektroner, der udsendes fra katoden. Smeltehastigheden er derfor højere, hvis elektroden gøres positiv. Denne effekt udnyttes ved at gøre forbrugselektroden, som i GMAW, positiv, mens ikke-forbrugelig elektrode, som i GTAW, PAW og Carbon Arc Welding, bliver negativ for at undgå overdreven opvarmning og fordampning.

Med elektrodeposition og en lang bue samler anodeoverfladen sædvanligvis sig til elektrodens nedre ende, og anodeopvarmning bliver koncentreret på dette tidspunkt. Det fører til ekstrem høj lokal opvarmning og dermed en meget høj gennemsnitstemperatur i metaldråberne.

Når lysbuen bliver kortere spredes plasmaet langs elektroden, og anoden optager en stor overflade, hvilket resulterer i mere ensartet opvarmning af elektroden. Denne ensartede og moderate opvarmning af elektrodeoverfladen øger den specifikke smeltehastighed, men smelten er mindre overophedet. Metaloverførselsfrekvensen øges således.

Når forbrugselektroden laves negativ, fører det normalt til utilfredsstillende metaloverførsel. Dette skyldes hovedsagelig dannelsen af mobil katodestik, som kan føre til regelmæssig flimring af lysbuen, hvilket fører til øget spredning og lavere smeltehastighed.

Mængden af spatter, dråbernes størrelse og ustabilitet for overførsel er generelt større, når elektroden er negativ. Dette skyldes, at katoden skal formes på ny efter hver frigørelse. Det skal også huske på, at katodfladen har en stor tendens til at følge ridser eller diskontinuiteter, hvis der er nogen, på elektrodeoverfladen.

Parameter # 3. Afskærmning Gas:

I GMAW kan afskærmningsgas betydeligt påvirke metoden til metaloverførsel. Argon giver aksial spraymodus, som ved høje strømme kan føre til 'finger' penetration eller 'puckering'.

Helium, selv om inert som argon, producerer ikke aksial spray, men forårsager i stedet kugleformet overførsel. Dette fører til en mere bredere indtrængning. Sprayoverførsel med heliumafskærmning kan imidlertid opnås ved at blande argon med det. Helium med 20 til 25% argon giver sprayoverførsel, som fører til ønskelig perleform.

Aktive gasser som CO ₂ og nitrogen kan heller ikke opnå sprayoverførsel, medmindre andet er vedtaget for at gøre det. Ved CO _2- svejsning er metaloverførslen sædvanligvis meget utilfredsstillende med lang eller endda mellembue længde.

Den overdrevne stænk, der opstår på grund af den såkaldte afstødte overføringsmetode, tages kun i betragtning ved at begrave buen i svejsepuljen ved at vedtage dipoverførsel. Lignende behandling er nødvendig for svejsning af kobber med kvælstofafskærmning og Ar-N ₂ blandinger til aluminiumlegeringer.

Parameter # 4. Emissive Coatings:

De emissive belægninger begrænser katodebue-roten til elektrodespidsen og opstiller symmetriske varmeflowforhold langs elektrodens akse. Metaloverførslen er derefter af den projicerede sprøjtetype.

Emissive coatings bruges til at forbedre tilstanden af metaloverførsel, når der anvendes elektrod-negativ polaritet. For eksempel kan vaskede belægninger af blandinger af oxid af calcium og titan på ståltråde forbedre metaloverførslen til den grad, der kan opnås med elektrodepositiv. Metaloverførsel forbedres betydeligt ved at deponere små mængder cæsium- og rubidiumforbindelser på trådoverfladen. Disse forbindelser er også fundet at stabilisere acbuen.

Metaloverførsel med CO _2- svejsning forbedres betydeligt ved tilsætning af alkalimetalforbindelser, som cæsium og natrium, til svejsetråden.

Elektrodeforbrændingshastigheden observeres imidlertid at falde ved anvendelse af emissive coatings. Dette skyldes, at katodfaldet i tilfælde af ikke-ildfaste metaller sædvanligvis anses for at være en del af ionisationspotentialet for metaldampen i kontakt med katodeoverfladen, og de emitterende metaller har lavere ioniseringspotentialer end jern.

En belægning af kalium- og cæsiumcarbonater frembringer sprayoverførsel med mildt stål i CO _2- svejsning med elektrod-negativ, fordi det resulterer i termisk emission og derved reducerer katodedråbningen. For at dette kan ske, klatrer bågen op for elektroden for at opnå den krævede lavstrømsdensitet for emission og således opnås bue geometrien til plasmastråleformning.

Parameter nr. 5. Svejseposition:

Svejseposition kan påvirke metoden til overførsel af metal, især den kugleformede overførsel på grund af den ændrede rolle af tyngdekraft med hver position. I overhead svejsning er tyngdekraften helt omvendt, og den modsætter sig losning og fremspring af dråben mod svejsepuljen; i lodrette og vandrette positioner hjælper tyngdekraften med at få dråben til at dryppe ned. Den kugleformede overførsel påvirkes derfor lineært, når svejsepositionen ændres fra nedadgående position til en hvilken som helst anden svejseposition.

Ved sprøjteoverførslen smøres de fine metaldråber mod svejsepuljen i tråd med elektrodeaksen, tyngdekraften er mindre fremherskende, så en vellykket overførsel opnås. På samme måde suges metallet i svejseformen ved svejsepuljen på tidspunktet for brodannelse, hvilket gør det til en vellykket overføringsmetode, selv i overhead svejsning, især med små diameter elektroder.

Samlet set kan det siges, at den ønskede metaloverførsel er vanskelig at opnå ved positionssvejsning på grund af den ændrede rolle af tyngdekraften, og dette kan føre til lavere depositionseffektivitet med følgelig større tab i form af spatter.