Lực lượng ảnh hưởng đến chuyển kim loại
Bài viết này đưa ra ánh sáng trên bốn lực chính ảnh hưởng đến chuyển kim loại. Các lực là: 1. Trọng lực (F g ) 2. Sức căng bề mặt (F s ) 3. Hiệu ứng chụm điện từ (F p ) 4. Lực kéo (F d ).
Lực lượng 1. Trọng lực (F g ) :
Trọng lực là một lực tách ra khi điện cực hướng xuống dưới như khi hàn tay xuống và lực giữ lại khi nó hướng lên trên như khi hàn trên cao.
Về mặt số lượng, nó bằng trọng lượng của giọt nóng chảy tách ra và được biểu thị bằng:
Lực lượng 2. Sức căng bề mặt (F s ):
Sức căng bề mặt có xu hướng giữ lại giọt nóng chảy ở đầu điện cực và cường độ của nó tại thời điểm tách ra dưới trọng lượng của chính nó được đưa ra bởi biểu thức:
f (r / c) là một hàm phức có giá trị từ 0, 6 đến 1 tùy thuộc vào mối quan hệ giữa r và c.
Đối với các kim loại thông thường, giá trị gần đúng của hàm có thể được tính từ các mối quan hệ sau:
trong đó r tính bằng cm.
Ngoài ra, F s được lấy theo tỷ lệ với khối lượng thả có kích thước tối đa (m h ) treo ở đầu điện cực trước khi tháo ra,
F s = m h . gio .. (6.6)
Tuy nhiên, việc xác định khối lượng của phần giọt đó tách ra (m d ) sẽ dễ dàng hơn nhiều và có mối quan hệ thực nghiệm giữa m d và m h .
Ngoài ra, m d / m h có thể được vẽ như là một hàm của r / c, đó là:
Lực số 3. Hiệu ứng pinch điện từ (F p ):
Khi dòng điện được dẫn bởi một dây dẫn hình nón như hồ quang hàn, lực dọc trục đang tác dụng trong nó được dẫn từ tiết diện nhỏ đến lớn hơn. Kết quả này trong việc thiết lập một máy bay phản lực plasma với điều kiện dòng điện có cường độ đủ lớn. Ngoài ra, khi một dây dẫn mang dòng điện chịu ảnh hưởng của từ trường của chính nó, các lực hợp đồng xuyên tâm được phát triển tạo ra áp suất trong dây dẫn. Tác động kết hợp của các lực này là lực tách ra tác dụng lên giọt nóng chảy ở môi của điện cực và được gọi là hiệu ứng nhúm.
Hiệu ứng chụm này cũng có thể được giải thích trên cơ sở rằng một dòng điện chạy cùng chiều trong các dây dẫn song song dẫn đến một lực hấp dẫn giữa chúng. Nếu một điện cực được coi là bao gồm một số dây dẫn hình trụ có đường kính khác nhau với một bên trong thì trên cơ sở dòng điện trong các dây dẫn song song, một điện cực được tạo ra bởi điện cực.
Lực này hầu như không có bất kỳ hậu quả nào đối với điện cực rắn nhưng dẫn đến ảnh hưởng đáng kể đến sự tách ra của giọt nóng chảy từ đầu điện cực, và được gọi là lực Lorentz hoặc lực kẹp điện từ.
Lực này tại một khoảng cách r cho trước từ trục của điện cực được cho bởi biểu thức:
Từ phương trình 6, 9, rõ ràng là áp suất cực đại và cực tiểu gây ra bởi hiệu ứng chụm điện từ sẽ ở trục dây dẫn và bề mặt tương ứng có các cường độ sau:
Do đó, có một lực kẹp điện từ ròng trên giọt nước, có xu hướng tách nó ra khỏi đầu điện cực.
Độ lớn của lực này có thể được xác định như sau:
Lực lượng 4. Lực lượng kéo (F d ):
Một lực kéo do dòng khí xung quanh giọt giúp tách giọt từ đầu điện cực. Độ lớn của lực này có thể bị ảnh hưởng bởi lượng dòng khí trong GMAW hoặc ở một mức độ giới hạn bởi lượng khí được tạo ra từ các lớp phủ trong SMAW. Tùy thuộc vào loại chuyển kim loại, máy bay phản lực plasma cũng có thể bổ sung lực cản trên giọt nước. Các vai trò của các lực khác nhau trong việc tách ra vòng cung giọt nóng chảy được mô tả trong hình 6.1.
Để xác định cường độ của các lực khác nhau tác dụng lên giọt nước, người ta thấy rất thuận tiện khi thực hiện trong trường hợp hàn plasma-MIG vì hồ quang plasma và hồ quang MIG tách biệt và có thể được điều khiển độc lập với nhau.
Với sự sắp xếp này, có thể thay đổi dòng chết trong dây hàn MIG, do đó lực điện từ tác dụng lên giọt có thể thay đổi từ 0 đến tối đa có thể đạt được. Cũng có thể thay đổi lực kéo lên giọt bằng cách thay đổi tốc độ dòng plasma.
Lực căng bề mặt, F s, có thể được xác định bằng cách đo khối lượng của giọt ở dòng điện bằng 0 mà không có dòng khí. Lực điện động có thể đạt được bằng cách đầu tiên đo khối lượng của từng giọt riêng lẻ như là một hàm của dòng khí với dòng điện đi qua dây.
Các lực điện động F p, có thể được lấy từ dữ liệu cho I ≠ 0:
F p = F s - (F g + F d ) Quảng cáo. (6.13)
Lực điện động này âm đối với giá trị thấp của dòng điện, tuy nhiên trên 25A, nó tăng ít nhiều so với dòng điện.
Tùy thuộc vào lực ròng tác dụng lên giọt dưới ánh sáng cường độ dòng hàn, sức căng bề mặt, lực kéo, vai trò của trọng lực và chiều dài hồ quang, một chế độ truyền kim loại cụ thể đạt được sẽ quyết định chất lượng của mối hàn.
