Các thông số ảnh hưởng đến chuyển kim loại
Các thông số có thể ảnh hưởng đáng kể đến chế độ truyền kim loại có thể bao gồm: 1. Nguồn điện hàn 2. Phân cực điện cực 3. Khí bảo vệ 4. Lớp phủ phát xạ 5. Vị trí hàn.
Thông số # 1. Nguồn điện hàn:
Một nguồn năng lượng hàn dc là đơn giản nhất liên quan đến ảnh hưởng của nó đối với sự tăng trưởng và tách giọt từ đầu điện cực. Sau mỗi lần tách ra, kim loại nóng chảy bắt đầu phát triển trở lại ở đầu để tạo thành một giọt mới. Tùy thuộc vào chiều dài, dòng hàn và kích thước của điện cực, các hồ chuyển kim loại đặt ở chế độ ngắn mạch, hình cầu hoặc phun và quá trình này được lặp lại nhiều lần trong một giây.
Quá trình chuyển kim loại có thể được nghiên cứu ở một mức độ đáng kể bằng cách ghi lại điện áp và dòng điện trong quá trình hàn. Đối với nguồn điện một chiều, mạch hở hoặc không có điện áp tải thoáng qua là một đường thẳng đơn giản thay đổi theo sự thay đổi kích thước giọt và dòng điện thoáng qua có tác động ngược lại tương ứng với nó như trong Hình 6.3.
Trong hàn với nguồn điện chỉnh lưu dc, điện áp thoáng qua có một biến động vốn có, mặc dù rất nhỏ, nhưng giá trị của nó vẫn được đặt chồng lên trên thành phần dc chính. Dòng hàn thoáng qua cũng có các gợn sóng tương ứng cho thấy sự thay đổi thường xuyên, dù nhẹ, về cường độ của nó, như trong Hình 6.4.
Sự dao động nhẹ này có thể có ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của giọt nước ở đầu điện cực, nghĩa là, nó có thể dẫn đến tốc độ tăng trưởng của giọt nước chậm hơn một chút so với cường độ dòng điện cực đại.
Trong trường hợp nguồn điện xoay chiều, điện áp hồ quang và dòng điện là các sóng hình sin đều đặn và do đó ảnh hưởng đáng kể đến sự tăng trưởng và tách rời của giọt nước như trong hình 6.5. Do mất 50% thời gian làm chu kỳ làm mát, rõ ràng là có cùng tốc độ tăng trưởng giọt như khi hàn dc, điện áp hồ quang và cài đặt hiện tại cần được đặt ở các giá trị cao hơn so với nguồn điện dc.
Đối với hàn với nguồn năng lượng dòng xung, sự tăng trưởng của giọt được xác định bởi dòng nền trong khi sự tách rời được tạo điều kiện bởi sự tăng dòng đột ngột dưới dạng xung không chỉ làm tăng tốc độ tăng trưởng của giọt mà còn cung cấp điện tăng cường - hiệu ứng chụm từ tính và phản lực plasma mạnh hơn với vận tốc cao hơn để gây ra sự tách rời của nó tại thời điểm mong muốn.
Thông số # 2. Phân cực điện cực:
Nhiều nhiệt hơn được tạo ra ở cực dương do sự bắn phá của nó bởi các electron phát ra từ cực âm. Do đó, tốc độ nóng chảy cao hơn nếu điện cực được làm dương. Hiệu ứng này được sử dụng bằng cách tạo ra điện cực tiêu hao, như trong GMAW, điện cực dương trong khi không tiêu thụ được, như trong GTAW, PAW và Carbon Arc hàn được làm âm để tránh quá trình đốt nóng và bay hơi quá mức.
Với điện cực dương và một vòng cung dài, bề mặt cực dương thường co lại ở đầu dưới của đầu điện cực và sự nóng lên cực dương trở nên tập trung tại điểm này Điều này dẫn đến sự gia nhiệt cục bộ rất cao và do đó nhiệt độ trung bình rất cao trong các giọt kim loại.
Khi chiều dài hồ quang trở nên ngắn hơn, plasma sẽ lan dọc theo mặt của điện cực và cực dương chiếm một bề mặt lớn dẫn đến sự nóng lên của điện cực đồng đều hơn. Sự gia nhiệt đồng đều và vừa phải của bề mặt điện cực làm tăng tốc độ nóng chảy cụ thể nhưng sự nóng chảy ít quá nóng. Tần số chuyển kim loại vì thế được tăng lên.
Khi điện cực tiêu hao được tạo thành âm, nó thường dẫn đến sự chuyển kim loại không đạt yêu cầu. Điều này chủ yếu là do sự hình thành của cực âm di động có thể dẫn đến sự nhấp nháy thường xuyên của hồ quang dẫn đến tăng độ tán xạ và tốc độ nóng chảy thấp hơn.
Số lượng văng, kích thước của các giọt và sự không ổn định của truyền thường lớn hơn khi điện cực âm. Điều này là do cực âm phải được hình thành một lần nữa sau mỗi lần tách ra. Ngoài ra, cần lưu ý rằng điểm cực âm có xu hướng rất lớn để theo dõi các vết trầy xước hoặc không liên tục, nếu có, trên bề mặt điện cực.
Thông số # 3. Khí bảo vệ:
Trong GMAW, khí bảo vệ có thể ảnh hưởng đáng kể đến chế độ chuyển kim loại. Argon cung cấp chế độ phun dọc trục, ở dòng điện cao có thể dẫn đến sự xâm nhập của 'ngón tay' hoặc 'puckering'.
Helium, mặc dù trơ như argon, không tạo ra phun dọc trục mà thay vào đó gây ra sự chuyển dịch toàn cầu. Điều này dẫn đến sự thâm nhập khá rộng. Tuy nhiên, chuyển phun với che chắn helium có thể đạt được bằng cách trộn argon với nó. Helium với 20 đến 25% argon cung cấp chuyển phun dẫn đến hình dạng hạt mong muốn.
Các khí hoạt động như CO 2 và nitơ cũng không thể đạt được chuyển phun trừ khi một số phương tiện khác được sử dụng để làm như vậy. Trong hàn CO 2, sự chuyển kim loại thường không đạt yêu cầu với chiều dài hồ quang dài hoặc thậm chí trung bình.
Sự lan tỏa quá mức xảy ra do cái gọi là chế độ truyền bị đẩy lùi chỉ được quan tâm bằng cách chôn vùi hồ quang trong bể hàn bằng cách áp dụng chuyển nhúng. Xử lý tương tự là cần thiết để hàn đồng với che chắn nitơ và hỗn hợp Ar-N 2 cho hợp kim nhôm.
Tham số # 4. Lớp phủ phát xạ:
Các lớp phủ phát xạ giam giữ gốc hồ quang catốt vào đầu điện cực và thiết lập các điều kiện dòng nhiệt đối xứng dọc theo trục của điện cực. Việc chuyển kim loại sau đó là loại phun.
Lớp phủ phát xạ được sử dụng để cải thiện chế độ chuyển kim loại khi sử dụng cực âm điện cực. Ví dụ, các lớp phủ hỗn hợp oxit canxi và titan được rửa trên dây thép có thể cải thiện sự chuyển kim loại đến mức có thể đạt được với điện cực dương. Chuyển kim loại được cải thiện đáng kể bằng cách lắng đọng một lượng nhỏ hợp chất xêtan và rubidium trên bề mặt dây. Các hợp chất này cũng được tìm thấy để ổn định hồ quang ac.
Chuyển kim loại bằng hàn CO 2 được cải thiện đáng kể bằng cách bổ sung các hợp chất kim loại kiềm, như xêzi và natri, vào dây hàn.
Tuy nhiên, tốc độ cháy điện cực được quan sát là giảm khi sử dụng lớp phủ phát xạ. Điều này được cho là do sự sụt giảm catốt trong trường hợp kim loại không chịu lửa thường được coi là một số chức năng của khả năng ion hóa của hơi kim loại khi tiếp xúc với bề mặt catốt và các kim loại phát xạ có khả năng ion hóa thấp hơn so với bàn là.
Một lớp phủ kali và cacbonat tạo ra sự truyền phun với thép nhẹ trong hàn CO 2 với điện cực âm vì nó dẫn đến sự phát xạ nhiệt và do đó làm giảm sự sụt giảm catốt. Để điều này xảy ra, hồ quang leo lên điện cực để đạt được mật độ phát xạ thấp yêu cầu và do đó hình dạng hồ quang cho sự hình thành phản lực plasma được thực hiện.
Thông số # 5. Vị trí hàn:
Vị trí hàn có thể ảnh hưởng đến chế độ truyền kim loại, đặc biệt là chuyển vị cầu, do vai trò thay đổi của trọng lực với từng vị trí. Trong khi đó, trong quá trình hàn, vai trò của trọng lực hoàn toàn bị đảo ngược và nó chống lại sự tách rời và chiếu của giọt nước về phía bể hàn; ở vị trí thẳng đứng và nằm ngang, trọng lực giúp làm cho giọt nhỏ giọt xuống. Do đó, sự chuyển dịch toàn cầu bị ảnh hưởng nghiêm trọng khi vị trí hàn được thay đổi từ vị trí tay xuống sang bất kỳ vị trí nào khác của hàn.
Trong quá trình truyền phun, các giọt kim loại mịn được đưa vào bể hàn theo trục điện cực, vai trò của trọng lực ít chiếm ưu thế, do đó chuyển thành công. Tương tự, ở chế độ ngắn mạch, kim loại bị hút bởi bể hàn tại thời điểm bắc cầu, do đó làm cho nó trở thành chế độ truyền thành công ngay cả trong hàn trên không, đặc biệt là với các điện cực có đường kính nhỏ.
Nhìn chung, có thể nói rằng việc chuyển kim loại mong muốn rất khó đạt được trong hàn vị trí do vai trò của trọng lực thay đổi và điều này có thể dẫn đến hiệu quả lắng đọng thấp hơn với tổn thất cao hơn ở dạng rải rác.
