Ud over procesfaktorer kan andre svejseprocesfaktorer, såsom sporstørrelse og spaltestørrelse, hældningsvinkel på elektrode og emne samt samlingens rumlige placering, også påvirke svejsedannelsen og svejsestørrelsen.
Indflydelse af svejsestrøm på svejsedannelse
Under visse forhold, når lysbuesvejsestrømmen stiger, øges indtrængningsdybden og forstærkningen af svejsesømmen, og svejsebredden øges en smule. Årsagerne er som følger:
1) Efterhånden som svejsestrømmen ved lysbuesvejsning stiger, øges lysbuekraften, der virker på svejsningen, varmetilførslen fra lysbuen til svejsningen øges, og varmekildens position bevæger sig nedad, hvilket er befordrende for varmeledning i smeltebadets dybderetning og øger indtrængningsdybden. Indtrængningsdybden er omtrent proportional med svejsestrømmen. Svejseindtrængningsdybden H er omtrent lig med Km × I. I formlen er Km indtrængningskoefficienten (antallet af millimeter, som svejseindtrængningsdybden øges med, når svejsestrømmen øges med 100 A), hvilket er relateret til lysbuesvejsemetoden, tråddiameteren, strømtypen osv., som vist i tabel 1-1.
| buesvejsemetoder | elektrodediameter/mm | svejsestrøm/A | spænding/V | svejsehastighed/mh-1 | penetrationskoefficient/m m-100A-1 |
wolfram-argonbuesvejsning | 3.2 | 100~350 | 10~16 | 6~18 | 0,8~1,8 |
| | 1,6 dyseåbning | 50~100 | 20~26 | 10~60 | 1,2~2 |
| 3,4 dyseåbning | 220~300 | 28~36 | 18~30 | 1,5~2,4 |
| | 2 | 200~700 | 32~40 | 15~100 | 1,0~1,7 |
| 5 | 450~1200 | 34~44 | 30~60 | 0,7~1,3 |
fusionselektrode argonbuesvejsning | 1,2~2,4 | 210~550 | 24~42 | 40~120 | 1,5~1,8 |
| CO2-svejsning | 0,8~1,6 | 70~300 | 16~23 | 30~150 | 0,8~1,2 |
| 2~4 | 500~900 | 35~45 | 40~80 | |
Tabel 1-1 Smeltedybdekoefficient Km for forskellige lysbuesvejsemetoder og parametre (svejsning af stål)
2) Svejsekernens eller svejsetrådens smeltehastighed ved lysbuesvejsning er proportional med svejsestrømmen. Da stigningen i svejsestrømmen ved lysbuesvejsning fører til en stigning i svejsetrådens smeltehastighed, øges mængden af smeltet svejsetråd omtrent proportionalt, mens svejsebredden øges mindre, så svejseforstærkningen øges.
3) Når svejsestrømmen stiger, øges diameteren af buesøjlen. Imidlertid øges den dybde, hvormed buen trænger ind i emnet, og buepunktets bevægelsesområde er begrænset. Derfor er stigningen i svejsebredden relativt lille.
Ved MIG-svejsning med inert gas med gasbeskyttet metal øges svejseindtrængningsdybden, når svejsestrømmen stiger. Hvis svejsestrømmen er for stor, og strømtætheden er for høj, er der risiko for fingerlignende indtrængning, især ved svejsning af aluminium.
Indflydelse af lysbuespænding på svejsedannelse
Under visse forhold, når lysbuespændingen øges, øges lysbueeffekten, og varmetilførslen til svejsningen øges også. Stigningen i lysbuespændingen opnås dog ved at øge lysbuelængden. Stigningen i lysbuelængde fører til en forøgelse af radius af lysbuevarmekilden og en forøgelse af lysbuens varmeafledning. Som et resultat falder energitætheden, der tilføres svejsningen, så indtrængningsdybden falder en smule, mens svejsevulstens bredde øges. Samtidig falder forstærkningen af svejsevulsten, da svejsestrømmen forbliver uændret, og smeltemængden af svejsetråden er uændret.
For at opnå korrekt svejsedannelse, dvs. at opretholde en passende svejsedannelseskoefficient φ, skal lysbuespændingen øges tilsvarende, mens svejsestrømmen øges. Det er nødvendigt, at lysbuespændingen og svejsestrømmen har et passende matchende forhold. Dette er mest almindeligt ved lysbuesvejsning med forbrugselektroder.
Indflydelse af svejsehastighed på svejsedannelse
Under visse forhold vil en forøgelse af svejsehastigheden føre til en reduktion af svejsevarmetilførslen, hvorved både svejsesømbredden og -indtrængningen reduceres. Da mængden af aflejret trådmetal pr. svejselængdeenhed er omvendt proportional med svejsehastigheden, fører det også til en reduktion af svejsesømforstærkningen.
Svejsehastigheden er en vigtig indikator for evaluering af svejseproduktiviteten. For at forbedre svejseproduktiviteten bør svejsehastigheden øges. For at sikre den nødvendige svejsestørrelse i strukturdesignet, bør svejsestrømmen og lysbuespændingen dog øges tilsvarende, mens svejsehastigheden øges. Disse tre størrelser er indbyrdes forbundne. Samtidig skal det også tages i betragtning, at når svejsestrømmen, lysbuespændingen og svejsehastigheden øges (dvs. ved brug af højeffektssvejsebue og svejsning med høj svejsehastighed), kan der opstå svejsefejl såsom underskæring og revner under dannelsen af smeltebadet og størkningsprocessen af smeltebadet. Derfor er stigningen i svejsehastigheden begrænset.
Indflydelse af svejsestrømstype og polaritet samt elektrodestørrelse på svejsedannelsen
1. Typer og polariteter af svejsestrøm
Svejsestrømstyperne er opdelt i jævnstrøm og vekselstrøm. Jævnstrømssvejsning er yderligere opdelt i konstant jævnstrøm og pulseret jævnstrøm afhængigt af om der er en puls i strømmen; den er opdelt i positiv jævnstrømsforbindelse (svejsningen er forbundet til positiv) og omvendt jævnstrømsforbindelse (svejsningen er forbundet til negativ) afhængigt af polariteten. Vekselstrømssvejsning er yderligere opdelt i sinusbølge-vekselstrøm og firkantbølge-vekselstrøm afhængigt af strømmens forskellige bølgeformer. Svejsestrømmens type og polaritet kan påvirke mængden af varmetilførsel fra lysbuen til svejsningen, så det kan påvirke svejsedannelsen. Samtidig kan det også påvirke dråbeoverføringsprocessen og fjernelsen af oxidfilmen på overfladen af basismetallet.
Når wolfram-inertgasbuesvejsning bruges til at svejse metalmaterialer som stål og titanium, er svejseindtrængningen den dybeste, når jævnstrøm tilsluttes i positiv retning, indtrængningen er den laveste, når jævnstrøm tilsluttes i omvendt retning, og vekselstrøm er mellem de to. Da svejseindtrængningen er den dybeste, når jævnstrøm tilsluttes i positiv retning, og wolframelektroden har det mindste brændtab, bør den positive jævnstrømsforbindelse anvendes, når wolfram-inertgasbuesvejsning bruges til at svejse metalmaterialer som stål og titanium. Når pulseret jævnstrømssvejsning anvendes i wolfram-inertgasbuesvejsning, kan svejseformationens størrelse styres efter behov, da pulsparametrene kan justeres. Når wolfram-inertgasbuesvejsning bruges til at svejse aluminium, magnesium og deres legeringer, er det nødvendigt at bruge katoderengøringseffekten af buen til at rense oxidfilmen på overfladen af basismetallet. Vekselstrøm er bedre. Da bølgeformparametrene for firkantbølge-vekselstrøm kan justeres, er svejseeffekten bedre.
Ved gasmetalsvejsning er både svejseindtrængningen og svejsebredden større, når jævnstrøm tilsluttes i omvendt retning, end ved positiv jævnstrømsforbindelse. Indtrængningen og bredden ved vekselstrømsvejsning ligger mellem de to. Derfor anvendes omvendt jævnstrømsforbindelse generelt ved pulversvejsning for at opnå større indtrængning; mens positiv jævnstrømsforbindelse anvendes ved overfladesvejsning i pulversvejsning for at reducere indtrængningen. Ved gasmetalsvejsning med beskyttelsesgas anvendes den i vid udstrækning, da omvendt jævnstrømsforbindelse ikke kun har en stor indtrængningsdybde, men også svejsebuen og dråbeoverføringsprocessen er mere stabil end ved positiv jævnstrømsforbindelse og vekselstrøm, og den har en katoderengørende effekt. Positiv jævnstrømsforbindelse og vekselstrøm anvendes generelt ikke.
2. Indflydelse af wolframelektrodespidsens form, svejsetrådens diameter og forlængerlængden
Vinklen og formen på den forreste ende af tun- og gstenelektroden har større indflydelse på lysbuens koncentration og lysbuetrykket. De bør vælges i henhold til svejsestrømmen og emnets tykkelse. Generelt gælder det, at jo mere koncentreret lysbuen er og jo større lysbuetrykket er, desto større er den dannede indtrængningsdybde, mens svejsebredden tilsvarende aftager.
Ved gasmetalsvejsning, når svejsestrømmen er konstant, er det sådan, at jo tyndere svejsetråden er, desto mere koncentreret er lysbueopvarmningen, indtrængningsdybden øges, og svejsebredden mindskes. Når man vælger svejsetrådens diameter i faktiske svejseprojekter, bør man dog også tage hensyn til strømstyrken og smeltebadets morfologi for at undgå dårlig svejsedannelse.
Når trådens forlængelseslængde ved gasmetalsvejsning øges, øges den modstandsvarme, der genereres af svejsestrømmen, der passerer gennem den forlængede del af tråden, hvilket får trådens smeltehastighed til at stige. Derfor øges svejseforstærkningen, mens indtrængningsdybden falder noget. På grund af den relativt store modstand af stålsvejsetråde er indflydelsen af trådens forlængelseslængde på svejsedannelsen relativt tydelig ved svejsning med stål- og fintråde. Modstanden af aluminiumsvejsetråde er relativt lille, så dens indflydelse er ikke signifikant. Selvom en forøgelse af trådens forlængelseslængde kan forbedre trådens smeltekoefficient, er der et tilladt variationsområde for trådens forlængelseslængde, når man tager aspekterne af trådens smeltestabilitet og svejsedannelse i betragtning.
Indflydelse af andre procesfaktorer på svejsedannelsesfaktorer
Ud over ovenstående procesfaktorer kan andre svejseprocesfaktorer, såsom sporstørrelse og spaltestørrelse, hældningsvinkel på elektrode og emne samt samlingens rumlige placering, også påvirke svejsedannelsen og svejsestørrelsen.
1. Rille og mellemrum
Ved svejsning af stødsamlinger med elektrisk lysbuesvejsning bestemmes det normalt, om der skal reserveres et mellemrum, mellemrumsstørrelsen og formen på den åbnede not i henhold til svejsepladens tykkelse. Under visse andre forhold, jo større notens eller mellemrummets størrelse er, desto mindre er forstærkningen af den svejsede svejsning, hvilket svarer til et fald i svejsepositionen. På dette tidspunkt falder smelteforholdet. Derfor kan det at efterlade et mellemrum eller åbne en not bruges til at kontrollere størrelsen af forstærkningen og justere smelteforholdet. Sammenlignet med at efterlade et mellemrum og ikke efterlade et mellemrum og åbne en not, er varmeafledningsbetingelserne for de to noget forskellige. Generelt set er krystallisationsbetingelserne for åbning af en not mere gunstige.
2. Elektrode (svejsetråd) hældning
Under lysbuesvejsning opdeles den i to typer, afhængigt af forholdet mellem elektrodens hældningsretning og svejseretningen: elektrodens fremadrettede hældning og elektrodens bagudrettede hældning. Når svejsetråden hælder, hælder lysbuens akse også tilsvarende. Når svejsetråden hælder fremad, svækkes lysbuekraftens effekt på udledning af smeltebadet bagud. Det flydende metallag i bunden af smeltebadet bliver tykkere, indtrængningsdybden reduceres, den dybde, hvormed lysbuen trænger ind i svejsningen, reduceres, lysbuepunktets bevægelsesområde udvides, svejsebredden øges, og forstærkningen reduceres. Jo mindre svejsetrådens fremadrettede hældningsvinkel α er, desto mere tydelig er denne indflydelse. Når svejsetråden hælder bagud, er situationen den modsatte. Ved lysbuesvejsning med skærmet metal anvendes elektrodens bagudrettede hældningsmetoden for det meste, og en hældningsvinkel α mellem 65° og 80° er relativt passende.
3. Svejsestykkets hældning
Svejsehældning forekommer ofte i den faktiske produktion og kan opdeles i opadgående svejsning og nedadgående svejsning. På dette tidspunkt har det smeltede metal i poolen under tyngdekraftens påvirkning en tendens til at strømme nedad langs hældningen. Ved opadgående svejsning hjælper tyngdekraften med at udlede det smeltede metal til den smeltede pools hale, så penetrationen er dyb, svejsebredden er smal, og armeringen er høj. Når den opadgående vinkel α er 6° til 12°, er armeringen for stor, og der dannes let underskæringer på begge sider. Ved nedadgående svejsning forhindrer denne effekt det smeltede metal i at blive udledt til den smeltede pools hale. Buen kan ikke opvarme metallet i bunden af den smeltede pool dybt, penetrationen reduceres, bevægelsesområdet for buepunktet udvides, svejsebredden øges, og armeringen reduceres. Hvis hældningsvinklen på svejsematerialet er for stor, vil det føre til utilstrækkelig penetration og overløb af flydende smeltet metal.
4. Svejsemateriale og tykkelse
Svejseindtrængning er relateret til svejsestrøm og også til materialets varmeledningsevne og volumetriske varmekapacitet. Jo bedre materialets varmeledningsevne og jo større den volumetriske varmekapacitet er, desto mere varme kræves der for at smelte en volumenhed metal og hæve temperaturen med samme mængde. Derfor vil indtrængningsdybden og svejsebredden falde under visse andre forhold, såsom svejsestrøm. Jo større materialets densitet eller flydende viskositet er, desto vanskeligere er det for lysbuen at fortrænge det flydende smeltede metal, og desto lavere er svejseindtrængningen. Tykkelsen af den svejsede del påvirker varmeledningen inde i den svejsede del. Når andre forhold er de samme, øges varmeafledningen, når tykkelsen af den svejsede del øges, og både svejsebredden og indtrængningsdybden falder.
5. Flux, elektrodebelægning og beskyttelsesgas
De forskellige sammensætninger af flux eller elektrodebelægninger fører til forskellige spændingsfald i elektrodeområderne af lysbuen og forskellige potentielle gradienter af lysbuesøjlen, hvilket uundgåeligt vil påvirke svejsedannelsen. Når fluxen har en lav densitet, stor partikelstørrelse eller lille stablingshøjde, er trykket omkring lysbuen lavt, lysbuesøjlen udvider sig, og lysbuepunktet har et stort bevægelsesområde. Derfor er penetrationen lille, svejsebredden stor, og forstærkningen lille. Når højeffektslysbuesvejsning bruges til at svejse tykke emner, kan brugen af pimpstenslignende flux reducere lysbuetrykket, mindske penetrationen og øge svejsebredden. Derudover skal svejseslaggen have en passende viskositet og smeltetemperatur. Hvis viskositeten er for høj, eller smeltetemperaturen er relativt høj, vil slaggen have dårlig ventilation, og det er let at danne mange fordybninger på svejseoverfladen, hvilket resulterer i dårlig svejseoverfladedannelse.
Sammensætningen af beskyttelsesgasser til lysbuesvejsning (såsom Ar, He, N2, CO2) er forskellig, og deres fysiske egenskaber, såsom varmeledningsevne, er også forskellige. Dette gør, at spændingsfaldet i polarområdet for lysbuen og den potentielle gradient for lysbuesøjlen, det ledende tværsnit af lysbuesøjlen, plasmastrømningskraften og fordelingen af den specifikke varmestrøm er forskellige. Alle disse faktorer påvirker dannelsen af svejsesømme.
Kort sagt er der mange faktorer, der påvirker svejsedannelsen. For at opnå en god svejsedannelse er det nødvendigt at vælge passende svejsemetoder og svejseforhold i henhold til materialet og tykkelsen af den svejsede del, svejsningens rumlige placering, samlingens form, arbejdsforhold, krav til samlingens ydeevne og svejsestørrelse. Samtidig er det vigtigste svejserens holdning til svejsning! Ellers kan svejsedannelsen og dens ydeevne muligvis ikke opfylde kravene, og der kan endda opstå forskellige svejsefejl.
