Parameters die van invloed zijn op overdracht van metaal

De parameters die de modus van metaaloverdracht aanzienlijk kunnen beïnvloeden, kunnen de volgende zijn: 1. Lasstroombron 2. Polariteit van de elektrode 3. Afschermgas 4. Emissieve coatings 5. Laspositie.

Parameter # 1. Krachtbron voor lassen:

Een dc-lasstroombron is de eenvoudigste wat betreft zijn effect op de groei en het losraken van de druppel van de elektrodetip. Na elke ontkoppeling begint het gesmolten metaal opnieuw te groeien aan de punt om een ​​nieuwe druppel te vormen. Afhankelijk van de lengte, de lasstroom en de grootte van de elektrode worden de metalen overdrachtsmeren geplaatst door kortsluit-, bol- of spuitmodus en het proces wordt vele malen per seconde herhaald.

Het proces van metaaloverdracht kan in aanzienlijke mate worden bestudeerd door het registreren van de spannings- en stroomtransiënten tijdens het lassen. Voor de gelijkstroomvoedingsbron is de nullastspanning van de nullastspanning of nullastspanning een eenvoudige rechte lijn die verandert met de verandering in de druppelgrootte en de stroomtransiënt heeft het overeenkomstige tegenovergestelde effect zoals weergegeven in figuur 6.3.

Bij het lassen met gelijkstroomvoedingsbron heeft de spanningsovergang inherente, hoewel geringe fluctuaties in zijn waarde die bovenop de hoofd-gelijkstroomcomponent blijven. De overgangstijd van de lasstroom heeft ook de corresponderende rimpelingen die de regelmatige, hoewel geringe, variatie in de grootte daarvan laten zien, zoals getoond in Fig. 6.4.

Deze kleine fluctuatie kan een effect hebben op de groei van de druppel aan de elektrodetip, dwz het kan leiden tot een iets langzamere groeisnelheid van de druppel dan aangegeven door de grootte van de piekstroom.

In het geval van een wisselstroombron zijn de boogspanning en stroomtransiënten normale sinusgolven en beïnvloeden ze de groei en het loslaten van de druppel aanzienlijk, zoals weergegeven in Fig. 6.5. Omdat 50% van de tijd verloren gaat als de koelcyclus, is het duidelijk dat voor het hebben van dezelfde snelheid van druppelgroei als bij gelijkstroomlassen de boogspanning en stroominstelling op hogere waarden moeten worden ingesteld dan voor de gelijkstroombron.

Voor het lassen met gepulseerde stroomlassenergiebron wordt de groei van de druppel bepaald door de achtergrondstroom, terwijl detachement wordt vergemakkelijkt door de plotselinge toename in stroom in de vorm van een puls die niet alleen de groeisnelheid van de druppel versnelt, maar ook verbeterde elektro levert. - magnetisch knijpeffect en krachtigere plasmastraal met hogere snelheid om het losraken ervan op het gewenste moment te bewerkstelligen.

Parameter # 2. Polariteit elektrode:

Meer warmte wordt gegenereerd aan de anode vanwege het bombardement door de elektronen die worden uitgezonden door de kathode. De smeltsnelheid is daarom hoger als de elektrode positief wordt gemaakt. Dit effect wordt gebruikt door de verbruikbare elektrode, zoals in GMAW, positief te maken, terwijl de niet-afsmeltende elektrode, zoals in GTAW, PAW en Carbon Arc Welding, negatief wordt gemaakt om overmatige verhitting en verdamping te voorkomen.

Met elektrodepositief en een lange boog samentrekt het anodeoppervlak gewoonlijk samen met het onderste uiteinde van de elektrodepunt en wordt anodeverwarming op dit punt geconcentreerd. Dit leidt tot extreem hoge lokale verwarming en dientengevolge tot een zeer hoge gemiddelde temperatuur in de metaaldruppeltjes.

Wanneer de booglengte korter wordt, spreidt het plasma zich langs de zijde van de elektrode uit en neemt de anode een groot oppervlak in dat resulteert in meer uniforme verwarming van de elektrode. Deze uniforme en matige verhitting van het elektrodeoppervlak verhoogt de specifieke smeltsnelheid, maar de smelt is minder oververhit. De overdrachtsfrequentie van het metaal wordt dus verhoogd.

Wanneer de verbruikbare elektrode het negatieve wordt gemaakt, leidt dit meestal tot onbevredigende metaaloverdracht. Dit is voornamelijk te wijten aan de vorming van een mobiele kathodevlek, wat kan leiden tot regelmatig flikkeren van de boog, wat leidt tot een verhoogde spatten en een lager smelten.

De hoeveelheid spatten, de grootte van de druppeltjes en de instabiliteit van de overdracht is in het algemeen groter als de elektrode negatief is. Dit komt omdat de kathode na elke detachering opnieuw moet worden gevormd. Ook moet in gedachten worden gehouden dat de kathodevlek een grote neiging heeft om krassen of discontinuïteiten, indien aanwezig, op het elektrodeoppervlak te volgen.

Parameter # 3. Afschermgas:

In GMAW kan beschermend gas de modus van metaaloverdracht aanzienlijk beïnvloeden. Argon biedt een axiale spuitmodus die bij hoge stromen kan leiden tot 'vinger' penetratie of 'rimpeling'.

Helium, hoewel inert als argon, produceert geen axiale spray, maar veroorzaakt in plaats daarvan bolvormige overdracht. Dit leidt tot een vrij bredere penetratie. Sproei-overdracht met heliumafscherming kan echter worden bereikt door argon ermee te mengen. Helium met 20 tot 25% argon zorgt voor een sproeistransfer die tot de gewenste hielvorm leidt.

Actieve gassen zoals CO ₂ en stikstof kunnen ook geen sproeistransfer bereiken tenzij een ander middel wordt gebruikt om dit te doen. Bij C02-lassen is de overdracht van metaal gewoonlijk zeer onbevredigend met lange of zelfs gemiddelde booglengte.

De buitensporige spatten die optreden als gevolg van de zogenaamde afstotende wijze van overdracht worden alleen verzorgd door de boog in het smeltbad te begraven door het toepassen van een dompeltransfer. Een soortgelijke behandeling is vereist voor het lassen van koper met stikstofafscherming en Ar-N ₂ mengsels voor aluminiumlegeringen.

Parameter # 4. Emissive Coatings:

De emitterende coatings beperken de wortel van de kathodeboog tot de elektrodetip en stellen symmetrische warmtestromingsomstandigheden langs de as van de elektrode in. De metaaloverdracht is dan van het geprojecteerde sproeitype.

Emissieve coatings worden gebruikt om de wijze van metaaloverdracht te verbeteren wanneer negatieve polariteit van de elektrode wordt gebruikt. Gewassen bekledingen van mengsels van oxide van calcium en titanium op staaldraden kunnen bijvoorbeeld de metaaloverdracht verbeteren tot een niveau dat met elektrode-positief kan worden bereikt. Metaaloverdracht wordt aanzienlijk verbeterd door kleine hoeveelheden cesium- en rubidiumverbindingen op het draadoppervlak af te zetten. Deze verbindingen blijken ook de ac-arc te stabiliseren.

Metaaloverdracht met CO ₂ -lassen wordt aanzienlijk verbeterd door de toevoeging van alkalimetaalverbindingen, zoals cesium en natrium, aan de lasdraad.

De elektrode-afbrandsnelheid wordt echter waargenomen te vallen met het gebruik van emitterende coatings. Dit is toegeschreven aan het feit dat de kathodedaling in het geval van niet-vuurvaste metalen gewoonlijk wordt beschouwd als enige functie van de ionisatiepotentiaal van de metaaldamp in contact met het kathodeoppervlak, en de emitterende metalen hebben lagere ionisatiepotentialen dan ijzer.

Een coating van kalium- en cesiumcarbonaten produceert sproeistransfer met zacht staal bij het lassen van CO ₂ met negatieve elektrode, omdat dit resulteert in thermionische emissie en daardoor de kathodedaling vermindert. Om dit te laten gebeuren, klimt de boog de elektrode op om de vereiste lage stroomdichtheid van emissie te bereiken en aldus wordt de booggeometrie voor plasmastraalvorming bereikt.

Parameter # 5. Laspositie:

De laspositie kan de modus van metaaloverdracht beïnvloeden, met name de bolvormige overdracht, vanwege de veranderde rol van zwaartekracht bij elke positie. Overwegende dat bij hoog boven het hoofd lassen de rol van de zwaartekracht volledig is omgekeerd en het de loskoppeling en projectie van de druppel naar het lasbad tegenwerkt; in verticale en horizontale posities helpt de zwaartekracht om het druppeltje naar beneden te laten druppelen. De bolvormige overdracht wordt daarom kronkelig beïnvloed als de laspositie wordt veranderd van neerwaartse positie naar elke andere laspositie.

Bij sproei-overdracht worden de fijne metaaldruppels naar het smeltbad gericht in lijn met de elektrode-as, de rol van de zwaartekracht is minder overheersend, zodat een succesvolle overdracht wordt bereikt. Op soortgelijke wijze wordt het metaal in kortsluitingsmodus aangezogen door het smeltbad op het moment van overbrugging, waardoor het een succesvolle wijze van overdracht wordt gemaakt, zelfs bij over-looplassen, in het bijzonder met elektroden met een kleine diameter.

Over het algemeen kan worden gezegd dat de gewenste metaaloverdracht moeilijk te bereiken is bij positielassen vanwege de veranderde rol van de zwaartekracht en dit kan leiden tot een lagere afzettingsrendement met daaruit voortvloeiend groter verlies in de vorm van spatten.