Krachten die van invloed zijn op Metal Transfer

Dit artikel werpt licht op de vier belangrijkste krachten die de overdracht van metalen beïnvloeden. De krachten zijn: 1. Zwaartekracht (F _g ) 2. Oppervlaktespanning (F _s ) 3. Elektromagnetisch knijpeffect (Fp) 4. Sleepkracht (F _d ).

Force # 1. Zwaartekracht (F _g ) :

Zwaartekracht is een losmakende kracht wanneer de elektrode naar beneden is gericht, zoals bij omlaaggaand lassen, en een vasthoudkracht wanneer deze naar boven is gericht, zoals bij bovenlas.

Numeriek is het gelijk aan het gewicht van de losmakende gesmolten druppel en wordt uitgedrukt als:

Force # 2. oppervlaktespanning (F _s ):

Oppervlaktespanning heeft de neiging om het gesmolten druppeltje aan de punt van de elektrode vast te houden en de grootte ervan op het moment van druppelloslating onder zijn eigen gewicht wordt gegeven door de uitdrukking:

f (r / c) is een complexe functie met een waarde tussen 0, 6 en 1, 0, afhankelijk van de relatie tussen r en c.

Voor gewone metalen kan een geschatte waarde van de functie worden berekend op basis van de volgende relaties:

waar r in cm is.

Als alternatief wordt aangenomen dat Fs evenredig is met de massa van de maximale grootte (m _h ) hangend aan de elektrodetip vóór het losmaken, dwz

F _s = m _h . g ... .. (6.6)

Het is echter veel gemakkelijker om de massa te bepalen van dat deel van de druppel dat loskomt (m _d ) en er is een empirische relatie tussen m _d en m _h .

Ook kan m _d / m _h worden geplot als een functie van r / c, dat wil zeggen:

Force # 3. Electromagnetic Pinch Effect (Fp):

Wanneer elektrische stroom wordt geleid door een conische geleider zoals de lasboog, werken axiale krachten daarin die zijn gericht van de kleine dwarsdoorsnede naar de grotere. Dit resulteerde in het opzetten van een plasmastraal op voorwaarde dat de stroom voldoende groot is. Ook, wanneer een stroomvoerende geleider onder de invloed is van zijn eigen magnetisch veld, worden radiale samentrekkingskrachten ontwikkeld die druk binnen de geleider produceren. Het gecombineerde effect van deze krachten is de losmakende kracht die inwerkt op de gesmolten druppel aan de lip van de elektrode en wordt het knijpeffect genoemd.

Dit knijpeffect kan ook worden verklaard op basis van het feit dat een elektrische stroom die in dezelfde richting in parallelle geleiders stroomt, resulteert in een aantrekkelijke kracht daartussen. Als een elektrode wordt beschouwd als bestaande uit een aantal cilindrische geleiders van verschillende diameters met de ene binnen de andere dan wordt op basis van de stroomstroming in parallelle geleiders een samentrekkende kracht ondervonden door de elektrode.

Deze kracht heeft nauwelijks enige consequenties voor de massieve elektrode, maar heeft een aanzienlijke invloed op het losraken van de gesmolten druppel vanaf de punt van de elektrode en wordt aangeduid als Lorentzkracht of elektromagnetische knijpkracht.

Deze kracht op een bepaalde afstand r van de as van de elektrode wordt gegeven door de uitdrukking:

Uit vergelijking 6.9 is duidelijk dat de maximale en de minimale drukken die worden uitgeoefend door het elektromagnetische knijpeffect zich op de as van de geleider en het oppervlak bevinden die respectievelijk de volgende magnitudes hebben:

Er is dus een netto elektromagnetische knijpkracht op de druppel, die de neiging heeft om deze van de elektrodetip los te maken.

De omvang van deze kracht kan als volgt worden bepaald:

Force # 4. Drag Force (Fd):

Een trekkracht als gevolg van de gasstroom rond de druppel helpt bij het losmaken van de druppel van de elektrodetip. De grootte van deze kracht kan worden beïnvloed door de hoeveelheid gasstroom in GMAW of in beperkte mate door de hoeveelheid gassen die worden geproduceerd uit de coatings in SMAW. Afhankelijk van het type metaaloverdracht kan de plasmastraal ook de weerstand op de druppel aanvullen. De rollen gespeeld door verschillende krachten bij het losmaken van de gesmolten druppel worden afgebeeld in Fig. 6.1.

Om de grootte van de verschillende krachten die op de druppel inwerken te bepalen, is het zeer geschikt om dit te doen in het geval van plasma-MIG-lassen omdat de plasmaboog en de MIG-boog afzonderlijk zijn en onafhankelijk van elkaar kunnen worden geregeld.

Met deze opstelling is het mogelijk de matrijsstroom in de MIG-lasdraad te variëren, zodat de op het druppeltje inwerkende elektromagnetische krachten kunnen worden gevarieerd van nul tot het maximaal bereikbare. Het is ook mogelijk om de sleepkracht op de druppel te variëren door de plasmastroomsnelheid te variëren.

De oppervlaktespanningkracht, F _s, kan worden bepaald door de massa van de druppel te meten bij nulstroom zonder gasstroom. De elektromotorische kracht kan worden verkregen door eerst de massa van de afzonderlijke druppel te meten als een functie van de gasstroom met stroom die door de draad gaat.

De elektromotorische krachten Fp kunnen dan worden verkregen uit de gegevens voor I ≠ 0:

F _p = F _s - (F _g + F _d ) .......... (6.13)

Deze elektromotorische kracht is negatief voor een lage stroomwaarde, maar boven ongeveer 25A neemt deze meer of minder evenredig met de stroom toe.

Afhankelijk van de nettokracht die op de druppel inwerkt in het licht van de grootte van de lasstroom, oppervlaktespanning, weerstandskracht, de rol van de zwaartekracht en de booglengte, wordt een bepaalde wijze van metaaloverdracht bereikt die de kwaliteit van de las bepaalt.