Além dos fatores do processo, outros fatores do processo de soldagem, como tamanho da ranhura e do vão, ângulo de inclinação do eletrodo e da peça de trabalho, posição espacial da junta, etc., também podem afetar a formação e o tamanho da solda.
Um. O efeito da corrente de soldagem na formação da solda
Sob certas outras condições, com o aumento da corrente de soldagem a arco, a profundidade de penetração e a altura residual da solda aumentam, e a largura de penetração aumenta ligeiramente. As razões para isso são as seguintes:
1) À medida que a corrente de soldagem a arco aumenta, a força do arco atuando na soldagem aumenta, a entrada de calor do arco para a soldagem aumenta e a posição da fonte de calor se move para baixo, o que é propício à condução de calor para a profundidade da poça de fusão e aumenta a profundidade de penetração. A profundidade de penetração é aproximadamente proporcional à corrente de soldagem, ou seja, a profundidade de penetração da solda H é aproximadamente igual a Km×I. Na fórmula, Km é o coeficiente de penetração (o número de milímetros que a corrente de soldagem aumenta em 100A para aumentar a penetração da solda), que está relacionado ao método de soldagem a arco, diâmetro do fio, tipo de corrente, etc. Veja a Tabela 1-1.
Tabela 1-1 Coeficiente de penetração Km para vários métodos e parâmetros de soldagem a arco (aço de soldagem)
2) A velocidade de fusão do núcleo ou fio de soldagem a arco é proporcional à corrente de soldagem. À medida que a corrente de soldagem de soldagem a arco aumenta, a velocidade de fusão do fio de soldagem aumenta, e a quantidade de fusão do fio de soldagem aumenta aproximadamente proporcionalmente, enquanto o aumento da largura de fusão é menor, então a altura da costura de soldagem aumenta.
3) Quando a corrente de soldagem aumenta, o diâmetro da coluna do arco aumenta, mas a profundidade do arco na peça de trabalho aumenta, e o alcance de movimento do ponto do arco é limitado, então o aumento da largura de fusão é pequeno.
Durante a soldagem a arco de metal com proteção gasosa, a corrente de soldagem aumenta e a penetração da solda aumenta. Se a corrente de soldagem for muito grande e a densidade de corrente for muito alta, é provável que ocorra penetração em forma de dedo, especialmente ao soldar alumínio.
Em segundo lugar, o efeito da tensão do arco na formação da solda
Sob certas outras condições, quando a tensão do arco é aumentada, a potência do arco aumenta de acordo, e a entrada de calor pela soldagem aumenta. No entanto, o aumento da tensão do arco é obtido aumentando o comprimento do arco. O aumento do comprimento do arco aumenta o raio da fonte de calor do arco, a dissipação de calor do arco aumenta, e a densidade de energia da soldagem de entrada diminui, então a profundidade de penetração diminui ligeiramente e a profundidade de penetração aumenta. Ao mesmo tempo, como a corrente de soldagem permanece inalterada, a quantidade de fusão do fio de soldagem é basicamente inalterada, o que reduz a altura da solda.
Para vários métodos de soldagem a arco, a Rússia e o Japão precisam obter uma formação de solda adequada, ou seja, manter um coeficiente de formação de solda adequado φ, aumentar a tensão do arco apropriadamente enquanto aumenta a corrente de soldagem e exigir uma relação de correspondência apropriada entre a tensão do arco e a corrente de soldagem. . Isso é mais comum na soldagem a arco de eletrodo fundido.
Terceiro, o efeito da velocidade de soldagem na formação da solda
Sob certas outras condições, aumentar a velocidade de soldagem levará à redução da entrada de calor de soldagem, reduzindo assim a largura da solda e a profundidade de penetração. Como a quantidade de deposição de metal de arame em uma unidade de comprimento de solda é inversamente proporcional à velocidade de soldagem, isso também leva a uma redução na altura da solda.
A velocidade de soldagem é um índice importante para avaliar a produtividade da soldagem. Para melhorar a produtividade da soldagem, a velocidade de soldagem deve ser aumentada. No entanto, para garantir o tamanho da solda exigido pelo projeto estrutural, a corrente de soldagem e a tensão do arco devem ser aumentadas correspondentemente enquanto aumenta a velocidade de soldagem. Essas três quantidades estão relacionadas entre si. Ao mesmo tempo, também deve ser considerado que quando a corrente de soldagem, a tensão do arco e a velocidade de soldagem são aumentadas (ou seja, arco de soldagem de alta potência, soldagem de alta velocidade de soldagem), defeitos de soldagem podem ocorrer no processo de formação da poça de fusão e durante o processo de solidificação da poça de fusão, como escoriações. Bordas, rachaduras, etc., então há um limite para aumentar a velocidade de soldagem.
Quarto, a influência do tipo e polaridade da corrente de soldagem e do tamanho do eletrodo na formação da solda
1. Tipo e polaridade da corrente de soldagem
Os tipos de corrente de soldagem são divididos em CC e CA. Entre eles, a soldagem a arco CC é dividida em CC constante e CC pulsada de acordo com a presença ou ausência de pulso de corrente; de acordo com a polaridade, é dividida em conexão positiva CC (a parte de soldagem é conectada ao positivo) e conexão reversa CC (a parte de soldagem é conectada ao negativo). A soldagem a arco CA é dividida em CA de onda senoidal e CA de onda quadrada de acordo com as diferentes formas de onda de corrente. O tipo e a polaridade da corrente de soldagem afetam a quantidade de calor aportado pelo arco na soldagem, de modo que pode afetar a formação da solda e também afetar o processo de transferência de gotículas e a remoção do filme de óxido na superfície do metal base.
Quando a soldagem a arco de tungstênio e argônio é usada para soldar aço, titânio e outros materiais metálicos, a profundidade de penetração da solda formada quando a CC é conectada é a maior, e a penetração é a menor quando a CC é invertida, e a CA está entre as duas. Como a penetração da costura de solda é a maior durante a soldagem positiva em CC, e a perda de queima do eletrodo de tungstênio é a menor, a soldagem positiva em CC deve ser usada ao soldar aço, titânio e outros materiais metálicos. Quando a soldagem TIG adota a soldagem CC pulsada, como os parâmetros de pulso podem ser ajustados, o tamanho da formação da costura de soldagem pode ser controlado conforme necessário. Ao soldar alumínio, magnésio e suas ligas por soldagem a arco de tungstênio e argônio, é necessário usar a ação de limpeza do cátodo do arco para limpar o filme de óxido na superfície do metal base. É melhor usar CA. Como os parâmetros da forma de onda da CA de onda quadrada podem ser ajustados, o efeito da soldagem é melhor.
Na soldagem a arco de eletrodo de fusão, a profundidade de penetração da solda e a largura da conexão reversa CC são maiores do que as da conexão positiva CC, e a profundidade de penetração e a largura da soldagem CA estão entre as duas. Portanto, na soldagem a arco submerso, a conexão reversa CC é usada para obter uma profundidade de penetração maior; enquanto na soldagem de superfície de arco submerso, a conexão direta CC é usada para reduzir a profundidade de penetração. Na soldagem a arco de metal a gás, é amplamente usada porque a conexão reversa CC não só tem uma grande profundidade de penetração, mas também o arco de soldagem e o processo de transferência de gotículas são mais estáveis do que a conexão positiva CC e CA, e têm um efeito de limpeza de cátodo, por isso é amplamente usada. A comunicação geralmente não é usada.
2. Influência do formato da ponta do eletrodo de tungstênio, diâmetro do fio e comprimento da extensão
O ângulo e o formato da extremidade frontal do eletrodo de tungstênio têm grande influência na concentração do arco e na pressão do arco, e devem ser selecionados de acordo com o tamanho da corrente de soldagem e a espessura da soldagem. Geralmente, quanto mais concentrado o arco e maior a pressão do arco, maior a profundidade de penetração e a redução correspondente na largura de penetração.
Na soldagem a arco de metal a gás, quando a corrente de soldagem é constante, quanto mais fino o fio de soldagem, mais concentrado é o aquecimento do arco, a profundidade de penetração aumenta e a largura de fusão diminui. No entanto, ao escolher o diâmetro do fio no projeto de soldagem real, o tamanho da corrente e o formato da poça de fusão também devem ser considerados para evitar má formação de solda.
Quando o comprimento de extensão do fio de solda da soldagem a arco MIGAW aumenta, o calor de resistência gerado pela corrente de solda através da parte alongada do fio de solda aumenta, de modo que a velocidade de fusão do fio de solda aumenta, de modo que a altura residual da costura de solda aumenta, enquanto a profundidade de penetração diminui. Devido à resistividade relativamente grande do fio de aço, a influência do comprimento de extensão do fio na formação da solda é óbvia na soldagem de aço e fios finos. A resistividade do fio de solda de alumínio é relativamente pequena e sua influência não é grande. Embora o aumento do comprimento de extensão do fio de solda possa melhorar o coeficiente de fusão do fio de solda, há uma faixa permitida de variação no comprimento de extensão do fio de solda considerando a estabilidade da fusão do fio de solda e a formação da costura de solda.
Cinco. A influência de outros fatores do processo nos fatores de formação da costura de soldagem
Além dos fatores de processo mencionados acima, outros fatores do processo de soldagem, como tamanho da ranhura e do vão, ângulo de inclinação do eletrodo e da peça de trabalho e posição espacial da junta, também podem afetar a formação e o tamanho da solda.
1. Sulco e abertura
Ao soldar juntas de topo por soldagem a arco, geralmente é determinado se deve reservar uma folga, o tamanho da folga e a forma da ranhura de acordo com a espessura da placa soldada. Sob certas outras condições, quanto maior o tamanho da ranhura ou da folga, menor a altura residual da costura soldada, o que é equivalente à diminuição da posição da costura de soldagem, e a taxa de fusão é reduzida neste momento. Portanto, a folga ou chanfro pode ser usado para controlar o tamanho da saliência e ajustar a taxa de fusão. Comparado com chanfro com folga e sem folga, as condições de dissipação de calor dos dois são um pouco diferentes. De modo geral, as condições de cristalização do chanfro são mais favoráveis.
2. Inclinação do eletrodo (arame de solda)
Durante a soldagem a arco, de acordo com a relação entre a direção de inclinação do eletrodo e a direção de soldagem, ela pode ser dividida em dois tipos: inclinação para frente do eletrodo e inclinação para trás do eletrodo. Quando o fio de soldagem é inclinado, o eixo do arco também é inclinado de acordo. Quando o fio de soldagem é inclinado para frente, o efeito da força do arco na descarga para trás do metal da poça de fusão é enfraquecido, a camada de metal líquido no fundo da poça de fusão se torna mais espessa, a profundidade de penetração diminui, a profundidade do arco na soldagem diminui, a faixa de movimento do ponto do arco se expande e a largura de fusão diminui. aumento, a altura residual diminui. Quanto menor for o ângulo de inclinação para frente do fio, mais óbvio será o efeito. Quando o fio é inclinado para trás, o oposto é verdadeiro. Na soldagem a arco de eletrodo, o método de inclinação para trás do eletrodo é mais usado e o ângulo de inclinação é mais adequado entre 65 graus e 80 graus.
3. Ângulo de soldagem
A inclinação da soldagem é frequentemente encontrada na produção real, que pode ser dividida em soldagem ascendente e soldagem descendente. Neste momento, o metal da poça de fusão tende a fluir para baixo da encosta sob a ação da gravidade. Ao soldar em subida, a gravidade ajuda o metal da poça de fusão a descarregar para a cauda da poça de fusão, então a profundidade de penetração é grande, a largura de fusão é estreita e o excesso de altura é grande. Quando o ângulo de subida é de 6 graus -12 graus, o excesso de altura é muito grande e os rebaixos são fáceis de ocorrer em ambos os lados. Durante a soldagem descendente, este efeito impede que o metal da poça de fusão seja descarregado para a cauda da poça de fusão, e o arco não pode aquecer profundamente o metal no fundo da poça de fusão. Se o ângulo de inclinação da soldagem for muito grande, isso levará à penetração insuficiente e ao transbordamento de metal líquido na poça de fusão.
4. Material e espessura da soldagem
A penetração da solda está relacionada à corrente de soldagem, bem como à condutividade térmica e à capacidade volumétrica de calor do material. Quanto melhor a condutividade térmica do material e maior a capacidade volumétrica de calor, mais calor é necessário para derreter o metal por unidade de volume e aumentar a mesma temperatura. Portanto, sob certas condições, como corrente de soldagem, a profundidade de penetração e a largura de penetração diminuem. Quanto maior a densidade do material ou a viscosidade do líquido, mais difícil é para o arco desalojar o metal na poça de fusão líquida e menor a profundidade de penetração. A espessura da soldagem afeta a condução de calor dentro da soldagem. Quando outras condições são as mesmas, a espessura da soldagem aumenta, a dissipação de calor aumenta e a largura de fusão e a profundidade de penetração diminuem.
5. Fluxo, revestimento de eletrodo e gás de proteção
A composição do fluxo ou revestimento do eletrodo é diferente, resultando em queda de tensão de arco diferente e gradiente de potencial da coluna de arco, o que inevitavelmente afetará a formação da solda. Quando a densidade do fluxo é pequena, o tamanho da partícula é grande ou a altura de empilhamento é pequena, a pressão ao redor do arco é baixa, a coluna do arco se expande e a faixa de movimentação do ponto do arco é grande, então a profundidade de penetração é pequena, a largura de fusão é grande e a altura residual é pequena. Quando a soldagem a arco de alta potência é usada para soldar peças espessas, o uso de fluxo semelhante a pedra-pomes pode reduzir a pressão do arco, reduzir a profundidade de penetração e aumentar a largura de fusão. Além disso, a escória de soldagem deve ter viscosidade e temperatura de fusão adequadas. Se a viscosidade for muito alta ou a temperatura de fusão for muito alta, a escória será mal ventilada e é fácil formar muitos poços de pressão na superfície da solda, e a superfície da solda se deteriorará.
A composição do gás de proteção (como Ar, He, N2, CO2) para soldagem a arco é diferente, e suas propriedades físicas, como condutividade térmica, são diferentes, o que faz com que a queda de pressão do polo do arco e o gradiente de potencial da coluna do arco, a seção transversal condutiva da coluna do arco, a força do fluxo de plasma, a distribuição específica do fluxo de calor, etc., afetem a formação da solda.
Em suma, há muitos fatores que afetam a formação da solda. Para obter uma boa formação da solda, é necessário selecionar de acordo com o material e a espessura da soldagem, a posição espacial da solda, a forma da junta e os requisitos das condições de trabalho no desempenho da junta e no tamanho da solda. Métodos de soldagem e condições de soldagem adequados são usados para soldagem, e o mais importante é a atitude do soldador em relação à soldagem! Caso contrário, a formação da solda e seu desempenho podem não atender aos requisitos, e até mesmo vários defeitos de soldagem podem ocorrer.
