Top 7 Variabelen van GMAW

Dit artikel werpt licht op de zeven belangrijkste variabelen van Gas Metal Arc Welding (GMAW). De variabelen zijn: 1. Boogspanning 2. Draadaanvoersnelheid 3. Rijsnelheid 4. Elektrodestickout 5. Elektrode-werkhoek 6. Laspositie 7. Elektrode-afmeting.

Variabele # 1. Arc Voltage:

Met een vlakke karakteristieke stroombron wordt de boogspanning voornamelijk geregeld door het instellen van de nullastspanning (OCV). Een klein verschil in de werkelijke waarde van de boogspanning en de ingestelde waarde van de OCV is vanwege de spanningsval in de kabel en de lichte afhang in de VI-karakteristiek van de krachtbron zelf. De verandering in boogspanning met de verandering in OCV is afgebeeld in Fig. 10.3.

De verandering in boogspanning leidt tot verandering in booglengte en dat beïnvloedt direct de hielbreedte. De verandering in boogspanning beïnvloedt niet alleen de buitenafmetingen van de hiel, maar beïnvloedt ook de microstructuur en zelfs het succes en falen van de bewerking door de wijze van metaaloverdracht te beïnvloeden.

Wanneer de boogspanning te laag is, is de metaaloverdracht ofwel door kortsluitmodus (bij lage draadaanvoersnelheid) of door dompeloverdracht (bij hoge draadaanvoersnelheid). Een dergelijke wijze van metaaloverdracht maakt het proces succesvol voor gebruik bij positielassen en vindt normaliter plaats bij lagere metaaltemperatuur met minder verlies van legeringselementen.

Variabele # 2. Draadaanvoersnelheid:

Voor een vlakke karakteristieke stroombron varieert de lasstroom met de verandering in draadaanvoersnelheid en een gegeneraliseerd verband tussen beide wordt getoond in Fig. 10.4. De figuur laat zien dat de relatie lineair is bij een lagere voedingssnelheid, maar als de draadsnelheid wordt verhoogd, met name bij draden met een kleine diameter, wordt de smeltcurve niet-lineair.

Dit wordt normaal toegeschreven aan een verhoogde weerstandsverwarming die zelf wordt verhoogd met de toename van de draadaanvoersnelheid. Voor dezelfde draadaanvoersnelheidsverhoging in draaddiameter is een verhoogde vraag naar lasstroom noodzakelijk. Een toename van de lasstroom, met andere variabelen die constant blijven, resulteert in een grotere penetratiediepte en lasbreedte, verhoogde afzettingssnelheid en een toename van de lasrupsgrootte bij een gegeven doorsnede.

Variabele # 3. Rijsnelheid:

Laspenetratie is maximaal bij een bepaalde lassnelheid en neemt af naarmate de snelheid op beide manieren wordt gevarieerd. De snelheidsafname gaat echter gepaard met een toename van de breedte, terwijl snelheidsverhoging resulteert in smallere kralen. De afname in penetratie met verlaging van de snelheid wordt veroorzaakt door overmatig gesmolten metaal dat in het smeltbad glijdt en resulteert in een ondieper lasbad.

Dus de verhoogde warmte-invoer per lengte-eenheid als gevolg van verminderde snelheid toont zich in de vorm van een verhoogde lasbreedte en het omgekeerde is waar voor de toename in lassnelheid. Een te hoge lassnelheid kan ook gepaard gaan met undercutting vanwege ontoereikend metaal dat beschikbaar is om de door de boog gesmolten zone te vullen.

Variabele # 4. Elektrode Stickout:

De afstand van de onderste punt van de contactbuis tot de punt van de uitstekende elektrodedraad, zoals getoond in figuur 10.5, is bekend als elektrode-uitsteek. Het is een belangrijke lasparameter voor het regelen van de depositiesnelheid en de beadgeometrie. Met de toename in stickout neemt de elektrische weerstand ervan toe en dat resulteert in het voorverwarmen van draad hetgeen leidt tot een lagere stroombehoefte bij een willekeurige draadaanvoersnelheid. Te lang heeft een uitsteeksel tot gevolg dat overmatig metaal wordt afgezet met weinig vlamboogwarmte, hetgeen leidt tot ondiepe penetratie en onbevredigende korrelvorm.

Dit kan ook leiden tot onstabiele boog met lage manoeuvreerbaarheid. Een te korte uitbranding kan leiden tot terugbranden, wat leidt tot schade aan de contactbuis, overmatige booglengte en zelfs onderbreking van het proces. De uitsteeklengte wordt meestal tussen 5 en 15 mm gehouden voor kortsluitende overdracht en 16-25 mm voor andere soorten metaaloverdracht.

Nozzle-to-work-afstand (NWD) is ook belangrijk bij het regelen van de korrelvorm en -kwaliteit. Een te korte NWD resulteert in schade aan het gasmondstuk door overmatige verhitting, terwijl een te lang NWD de efficiëntie van het beschermgas beïnvloedt. Normale spuitmond-werkafstand moet ongeveer 1-1-5 keer de binnendiameter van het gebruikte gasmondstuk zijn.

Variabele # 5. Elektrode-naar-werkhoek:

De positie waarin een laspistool wordt vastgehouden met betrekking tot de rijrichting kan de geometrie van de hiel aanzienlijk beïnvloeden. Bij automatisch lassen wordt het pistool gewoonlijk loodrecht op het werkstuk gehouden. Bij semi-automatisch lassen wordt het pistool echter in de backhand of de voorhand-laspositie gehouden, zoals weergegeven in Fig. 10.6; dit helpt de lasser het lasbad te zien en naar behoefte te manoeuvreren.

De voorhand-laspositie resulteert in een las met ondiepe penetratie maar bredere kraal. Het backhand-lassen geeft een smalle en nogal piekachtige las met diepe penetratie. Lassen met de hand is de meest gebruikte positie met de elektrode-naar-werkhoek tussen 60 en 85 graden. Hoewel een hoek van ongeveer 75 ° de meest populaire positie is, wordt gemeld dat een hoek van 65 ° de maximale penetratie, stabiele boog en minste spat geeft.

Voor hoeklassen wordt het GMAW-pistool zo vastgehouden dat de elektrode even schuin ten opzichte van de twee werkoppervlakken komt te liggen en wordt de positie van de achterhand met een richting van 75 ° tot 85 ° met de richting van het lassen overgenomen.

Hoewel de penetratie en breedte van de parel aanzienlijk kan worden gemanipuleerd door de elektrode van de voorhand- naar de achterhandpositie te veranderen, wordt deze niet beschouwd als een geschikte methode voor het regelen van de hielgeometrie, in plaats daarvan worden boogspanning en lasstroom gemanipuleerd. De kwalitatieve effecten van de elektrode-naar-werkhoek op de geometrie van de rib zijn weergegeven in Fig. 10.7.

Variabele # 6. Laspositie :

De geometrie van de lasrups wordt ook beïnvloed door de positie waarin het werkstuk wordt gehouden ten opzichte van het laspistool. Een neerwaartse of vlakke laspositie geeft de meest bevredigende hielvorm en alle wijzen van metaaloverdracht kunnen effectief worden gebruikt. Hoofd- en verticale lasposities vereisen echter dat de overdracht van metaal wordt uitgevoerd door middel van een spuit- of kortsluitmodus.

Aanbevolen wordt elektrodedraad met een diameter van 1-2 mm voor deze posities te gebruiken, omdat anders de lasbadafmeting te groot wordt om gemakkelijk te kunnen worden bediend. Bead-maat is ook meestal klein in deze posities. Lassen met een verticale laag wordt meestal gebruikt voor het lassen van plaatmetaal in de verticale positie, terwijl de verticale laspositie populairder is bij het lassen van de omtreksverbindingen in pijpen.

Variabele # 7. Elektrodengrootte:

Elke elektrode draadmaat heeft een verwerkbare limiet waarbinnen deze effectief kan worden gebruikt. Lasstroom lager dan het optimale bereik resulteert in een gebrek aan fusie en een hogere stroom resulteert in toegenomen spatten, porositeit en een slecht kraaluiterlijk.

De elektrodeafmetingen beïnvloeden ook de penetratie en lasbreedte doordat dezelfde draad met dezelfde diameter een diepere penetratie geeft, terwijl bredere kogels met ondiepe penetratie worden verkregen met draden met een grotere diameter.

Over het algemeen is er echter een tendens om draden met een kleinere diameter te gebruiken vanwege de volgende redenen:

(i) Snelle booglengteaanpassing,

(ii) Spray-modus van metaaloverdracht,

(iii) Gemakkelijk te spoolen, en

(iv) Hogere depositie-efficiëntie.

Wanneer de booglengte wordt gewijzigd als gevolg van een onbedoelde verandering in de positie van de hand van de lasser of een verandering in de draadaanvoersnelheid, leidt dit tot een verandering in boogspanning voor zover de daling van de kolom verandert, zoals weergegeven in Fig. 10.8.

De in-boogspanning leidt tot de verandering in boogstroom zoals getoond in Fig. 10.9. Het is duidelijk

dat deze verandering in boogstroom veel meer is voor een krachtbron met een platte VI-karakteristiek dan die voor een afhangende VI-karakteristiek. De smelt- of verversingssnelheid van een elektrode is nu afhankelijk van de getrokken lasstroom, zoals weergegeven in afbeelding 10.10, die ook laat zien dat hoe dunner de elektrodedraad breder is in het bereik van de draadtoevoersnelheid die hij dekt. Met andere woorden, voor gelijke stroomverandering is de verandering in afvalsnelheid veel meer voor dunne dan dikke draden, wat verklaart waarom de booglengte sneller wordt gecorrigeerd voor dunne draden dan voor dikke draden.

Voor dezelfde lasstroom is de stroomdichtheid die wordt bereikt voor een dunne draad veel hoger dan die voor een dikke draad, zoals weergegeven in Fig. 10.11. Het gecombineerde effect van boogspanning (of booglengte) en stroom op de modus van metaaloverdracht wordt getoond in Fig. 10.12.

Het voor de hand liggende resultaat is dat de spuitmodus van metaaloverdracht kan worden bereikt bij veel lagere stroom en met een vermogensbron met een lagere stroomcapaciteit. Dit leidt tot verbeterde controle bij positielassen en lassen van betere kwaliteit.

Hoewel de bovenstaande bespreking als algemene regel geldt, maar om een ​​volledig beeld te krijgen van de wijze van metaaloverdracht, is het essentieel om het effect van het beschermgas op het materiaal van de voedingsdraad te kennen. Bijvoorbeeld, ondanks de beste inspanningen met zo dun mogelijke draad is het bijna onmogelijk om een ​​spuitmodus van metaaloverdracht met CO ₂ als beschermgas te krijgen.

Het aantal druppels dat wordt overgebracht van de elektrodedraad naar het smeltbad, ook wel druppeloverdrachtsfrequentie genoemd, bepaalt vaak de vorm en kwaliteit van de las; minder dan 20 druppels per seconde worden meestal als onbevredigend beschouwd. Fig. 10.13 toont het effect van enkele van de veel gebruikte gas-metaalcombinaties op druppeloverdrachtsfrequentie in GMAW.

De efficiëntie van de afzetting van het GMAW-proces verbetert ook door het gebruik van dunnere draden, zoals wordt getoond in Fig. 10.14. De curves geven specifiek de prestaties weer van GMAW met behulp van CO ₂ als beschermgas.

Dunnere draden zijn ook gemakkelijk te spoelen en te hanteren, hoewel de draadaanvoersnelheid aanzienlijk toeneemt met de afname van de draaddiameter.

Ondanks een aantal voordelen van het gebruik van dunne draden moet in gedachten worden gehouden dat het voedingsprobleem aanzienlijk toeneemt met de afname van de diameter en dat het bereik van de lasstroom waarover een draad kan worden gebruikt, versmalt. Ook draden met een kleinere diameter zijn duurder op basis van het gewicht. Voor elke toepassing is er dus een bepaalde draadmaat die minimale kostende lassen geeft.