Neben Prozessfaktoren können auch andere Schweißprozessfaktoren wie Nut- und Spaltgröße, Neigungswinkel von Elektrode und Werkstück sowie die räumliche Lage der Verbindung die Schweißnahtausbildung und die Schweißnahtgröße beeinflussen.
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1. Der Einfluss des Schweißstroms auf die Schweißnahtbildung
Unter bestimmten anderen Bedingungen nehmen mit zunehmendem Lichtbogenschweißstrom die Eindringtiefe und die Resthöhe der Schweißnaht zu und die Eindringbreite nimmt leicht zu. Die Gründe sind wie folgt:
Wenn der Lichtbogenschweißstrom zunimmt, nimmt die auf das Schweißstück wirkende Lichtbogenkraft zu, der Wärmeeintrag des Lichtbogens in das Schweißstück nimmt zu und die Position der Wärmequelle bewegt sich nach unten, was der Wärmeleitung in Richtung der Tiefe des Schmelzbads förderlich ist und zunimmt die Eindringtiefe. Die Eindringtiefe ist ungefähr proportional zum Schweißstrom, das heißt, die Eindringtiefe H der Schweißnaht ist ungefähr gleich Km×I.
2) Die Schmelzgeschwindigkeit des Lichtbogenschweißkerns bzw. Schweißdrahtes ist proportional zum Schweißstrom. Wenn der Schweißstrom beim Lichtbogenschweißen zunimmt, erhöht sich die Schmelzgeschwindigkeit des Schweißdrahts und die Menge des geschmolzenen Schweißdrahts nimmt ungefähr proportional zu, während die Schmelzbreite weniger zunimmt, sodass die Schweißnahtverstärkung zunimmt.
3) Nachdem der Schweißstrom zunimmt, nimmt der Durchmesser der Lichtbogensäule zu, aber die Tiefe des Lichtbogeneindrings in das Werkstück nimmt zu und der Bewegungsbereich des Lichtbogenflecks ist begrenzt, sodass die Zunahme der Schmelzbreite gering ist.
Beim Schutzgasschweißen erhöht sich der Schweißstrom und die Einschweißtiefe erhöht sich. Bei zu großem Schweißstrom und zu hoher Stromdichte ist insbesondere beim Schweißen von Aluminium mit fingerartigem Einbrand zu rechnen.
2. Der Einfluss der Lichtbogenspannung auf die Schweißnahtbildung
Wenn andere Bedingungen sicher sind, führt eine Erhöhung der Lichtbogenspannung zu einer entsprechenden Erhöhung der Lichtbogenleistung und zu einer Erhöhung der Wärmezufuhr zur Schweißkonstruktion. Die Erhöhung der Lichtbogenspannung wird jedoch durch eine Vergrößerung der Lichtbogenlänge erreicht. Die Vergrößerung der Lichtbogenlänge vergrößert den Radius der Lichtbogenwärmequelle, erhöht die Wärmeableitung des Lichtbogens und verringert die Energiedichte der zugeführten Schweißkonstruktion. Daher nimmt die Eindringtiefe geringfügig ab, während die Eindringtiefe zunimmt. Da gleichzeitig der Schweißstrom unverändert bleibt, bleibt die Schmelzmenge des Schweißdrahtes im Wesentlichen unverändert, was zu einer Verringerung der Schweißnahtverstärkung führt.
Um eine geeignete Schweißnahtausbildung zu erreichen, also einen geeigneten Schweißnahtbildungskoeffizienten φ aufrechtzuerhalten und die Lichtbogenspannung bei gleichzeitiger Erhöhung des Schweißstroms entsprechend zu erhöhen, werden verschiedene Lichtbogenschweißverfahren eingesetzt. Es ist erforderlich, dass die Lichtbogenspannung und der Schweißstrom in einem geeigneten Verhältnis zueinander stehen. . Dies ist am häufigsten beim Metalllichtbogenschweißen der Fall.
3. Einfluss der Schweißgeschwindigkeit auf die Schweißnahtbildung
Unter bestimmten anderen Bedingungen führt eine Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit zu einer Verringerung des Schweißwärmeeintrags und damit zu einer Verringerung sowohl der Schweißnahtbreite als auch der Eindringtiefe. Da die Menge der Drahtmetallablagerung pro Schweißnahtlänge umgekehrt proportional zur Schweißgeschwindigkeit ist, wird auch die Schweißnahtverstärkung reduziert.
Die Schweißgeschwindigkeit ist ein wichtiger Indikator zur Beurteilung der Schweißproduktivität. Um die Schweißproduktivität zu verbessern, sollte die Schweißgeschwindigkeit erhöht werden. Um jedoch die erforderliche Schweißnahtgröße bei der konstruktiven Gestaltung sicherzustellen, müssen Schweißstrom und Lichtbogenspannung entsprechend erhöht und gleichzeitig die Schweißgeschwindigkeit erhöht werden. Diese drei Größen hängen miteinander zusammen. Gleichzeitig ist zu berücksichtigen, dass es bei der Erhöhung des Schweißstroms, der Lichtbogenspannung und der Schweißgeschwindigkeit (d. h. bei Verwendung eines Hochleistungsschweißlichtbogens und beim Schweißen mit hoher Schweißgeschwindigkeit) zu Schweißfehlern bei der Bildung der Schmelze kommen kann Pool und der Erstarrungsprozess des Schmelzbades, wie z. B. Biss. Kanten, Risse usw., sodass der Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit Grenzen gesetzt sind.
4. Der Einfluss der Schweißstromart und -polarität sowie der Elektrodengröße auf die Schweißnahtbildung
1. Art und Polarität des Schweißstroms
Die Schweißstromarten werden in Gleichstrom und Wechselstrom unterteilt. Dabei wird das Gleichstrom-Lichtbogenschweißen je nach Vorhandensein oder Fehlen von Stromimpulsen in konstanten Gleichstrom und gepulsten Gleichstrom unterteilt. Je nach Polarität wird es in DC-Vorwärtsanschluss (das Schweißstück wird mit dem Pluspol verbunden) und DC-Rückwärtsanschluss (das Schweißstück wird mit dem Minuspol verbunden) unterteilt. Das Wechselstromlichtbogenschweißen wird je nach Stromwellenform in Sinuswellen-Wechselstrom und Rechteckwellen-Wechselstrom unterteilt. Art und Polarität des Schweißstroms beeinflussen den Wärmeeintrag des Lichtbogens in die Schweißnaht und damit die Schweißnahtbildung. Es kann sich auch auf den Tröpfchenübertragungsprozess und die Entfernung des Oxidfilms auf der Oberfläche des Grundmetalls auswirken.
Beim Wolfram-Lichtbogenschweißen zum Schweißen von Stahl, Titan und anderen Metallmaterialien ist die Eindringtiefe der gebildeten Schweißnaht am größten, wenn Gleichstrom angeschlossen ist, die Eindringtiefe ist am geringsten, wenn Gleichstrom umgekehrt angeschlossen ist, und der Wechselstrom liegt zwischen den zwei. Da die Schweißdurchdringung beim Gleichstromanschluss am größten und der Verbrennungsverlust der Wolframelektrode am geringsten ist, sollte beim Schweißen von Stahl, Titan und anderen Metallmaterialien mit dem Argon-Lichtbogenschweißen mit Wolframelektrode der Gleichstromanschluss verwendet werden. Beim Wolfram-Argon-Lichtbogenschweißen mit gepulstem Gleichstromschweißen können die Impulsparameter angepasst werden, sodass die Größe der Schweißnaht je nach Bedarf gesteuert werden kann. Beim Schweißen von Aluminium, Magnesium und deren Legierungen mittels Wolfram-Lichtbogenschweißen ist es notwendig, die kathodische Reinigungswirkung des Lichtbogens zu nutzen, um den Oxidfilm auf der Oberfläche des Grundmaterials zu reinigen. Es ist besser, Wechselstrom zu verwenden. Da die Wellenformparameter des Rechteckwellen-Wechselstroms einstellbar sind, ist der Schweißeffekt besser. .
Beim Metall-Lichtbogenschweißen sind die Eindringtiefe und -breite der Schweißnaht bei der DC-Rückwärtsverbindung größer als bei der Gleichstromverbindung, und die Eindringtiefe und -breite beim Wechselstromschweißen liegen dazwischen. Daher wird beim Unterpulverschweißen eine Gleichstrom-Rückwärtsverbindung verwendet, um eine größere Eindringtiefe zu erzielen. Beim Unterpulver-Auftragsschweißen hingegen wird die Gleichstrom-Vorwärtsverbindung verwendet, um das Eindringen zu reduzieren. Beim Schutzgasschweißen ist nicht nur die Eindringtiefe beim Gleichstrom-Rückwärtsanschluss größer, auch der Schweißlichtbogen und die Tropfenübertragungsprozesse sind stabiler als beim Gleichstromanschluss und Wechselstrom und es hat auch einen Kathodenreinigungseffekt, so dass es ist weit verbreitet, während DC-Vorwärtsverbindung und Kommunikation im Allgemeinen nicht verwendet werden.
2. Einfluss der Wolframspitzenform, des Drahtdurchmessers und der Verlängerungslänge
Der Winkel und die Form des vorderen Endes der Wolframelektrode haben großen Einfluss auf die Lichtbogenkonzentration und den Lichtbogendruck und sollten entsprechend der Größe des Schweißstroms und der Dicke der Schweißnaht ausgewählt werden. Im Allgemeinen gilt: Je konzentrierter der Lichtbogen und je größer der Lichtbogendruck, desto größer ist die Eindringtiefe und desto geringer ist die Eindringbreite.
Beim Metalllichtbogenschweißen mit Gas gilt bei konstantem Schweißstrom: Je dünner der Schweißdraht, desto konzentrierter ist die Lichtbogenerwärmung, die Eindringtiefe nimmt zu und die Eindringbreite nimmt ab. Allerdings müssen bei der Auswahl des Schweißdrahtdurchmessers bei tatsächlichen Schweißprojekten auch die aktuelle Größe und die Form des Schmelzbades berücksichtigt werden, um eine schlechte Schweißnahtbildung zu vermeiden.
Wenn die Auszugslänge des Schweißdrahtes beim Gasmetalllichtbogenschweißen zunimmt, nimmt die Widerstandswärme zu, die durch den Schweißstrom durch den verlängerten Teil des Schweißdrahtes erzeugt wird, was die Schmelzgeschwindigkeit des Schweißdrahtes erhöht, so dass die Schweißnahtverstärkung zunimmt und die Die Eindringtiefe nimmt ab. Da der spezifische Widerstand von Stahlschweißdraht relativ groß ist, ist der Einfluss der Auszugslänge des Schweißdrahts auf die Schweißnahtbildung beim Stahl- und Feindrahtschweißen deutlicher. Der spezifische Widerstand von Aluminiumschweißdraht ist relativ gering und sein Einfluss ist nicht signifikant. Obwohl eine Vergrößerung der Auszugslänge des Schweißdrahtes den Schmelzkoeffizienten des Schweißdrahtes verbessern kann, gibt es unter Berücksichtigung der Stabilität des Schmelzens des Schweißdrahtes und der Bildung der Schweißnaht einen zulässigen Variationsbereich bei der Auszugslänge des Schweißdrahtes Schweißdraht.
5. Der Einfluss anderer Prozessfaktoren auf die Schweißnahtbildungsfaktoren
Zusätzlich zu den oben genannten Prozessfaktoren können auch andere Faktoren des Schweißprozesses, wie beispielsweise die Größe der Nut und des Spalts, der Neigungswinkel von Elektrode und Werkstück sowie die räumliche Lage der Verbindung, die Schweißnahtausbildung und die Schweißnahtgröße beeinflussen.
1. Rillen und Lücken
Wenn Lichtbogenschweißen zum Schweißen von Stumpfverbindungen verwendet wird, werden die Frage, ob ein Spalt freigehalten werden soll, die Größe des Spalts und die Form der Nut normalerweise anhand der Dicke des geschweißten Blechs bestimmt. Wenn andere Bedingungen konstant sind, ist die Verstärkung der Schweißnaht umso geringer, je größer die Nut oder der Spalt ist, was einer Abnahme der Position der Schweißnaht gleichkommt, und zu diesem Zeitpunkt nimmt das Schmelzverhältnis ab. Daher kann das Freilassen von Lücken oder das Öffnen von Rillen genutzt werden, um die Größe der Bewehrung zu steuern und das Fusionsverhältnis anzupassen. Im Vergleich zum spaltfreien Abschrägen sind die Wärmeableitungsbedingungen bei beiden etwas unterschiedlich. Im Allgemeinen sind die Kristallisationsbedingungen beim Abschrägen günstiger.
2. Neigungswinkel der Elektrode (Schweißdraht).
Beim Lichtbogenschweißen wird es entsprechend der Beziehung zwischen der Neigungsrichtung der Elektrode und der Schweißrichtung in zwei Arten unterteilt: Neigung der Elektrode nach vorne und Neigung der Elektrode nach hinten. Wenn der Schweißdraht kippt, neigt sich auch die Lichtbogenachse entsprechend. Wenn der Schweißdraht nach vorne kippt, wird die Wirkung der Lichtbogenkraft auf den Rückfluss des geschmolzenen Poolmetalls abgeschwächt, die flüssige Metallschicht am Boden des geschmolzenen Pools wird dicker, die Eindringtiefe nimmt ab und die Eindringtiefe des Lichtbogens Die Eindringtiefe in die Schweißnaht nimmt ab, der Bewegungsbereich des Lichtbogenflecks vergrößert sich, die Schmelzbreite nimmt zu und die Kohärenz nimmt ab. Je kleiner der Vorwärtswinkel α des Schweißdrahtes ist, desto deutlicher ist dieser Effekt. Wenn der Schweißdraht nach hinten geneigt ist, ist die Situation umgekehrt. Beim Elektroden-Lichtbogenschweißen wird häufig das Elektroden-Rückneigungsverfahren verwendet, wobei der Neigungswinkel α zwischen 65° und 80° liegt.
3. Neigungswinkel der Schweißkonstruktion
Die Neigung der Schweißkonstruktion tritt häufig in der tatsächlichen Produktion auf und kann in Steigungsschweißen und Gefälleschweißen unterteilt werden. Zu diesem Zeitpunkt neigt das geschmolzene Metall dazu, unter der Wirkung der Schwerkraft den Hang entlang nach unten zu fließen. Beim Steigschweißen hilft die Schwerkraft dabei, dass sich das geschmolzene Metall im Schmelzbad in Richtung der Rückseite des Schmelzbads bewegt, sodass die Eindringtiefe groß, die geschmolzene Breite schmal und die verbleibende Höhe groß ist. Wenn der Böschungswinkel α 6° bis 12° beträgt, ist die Bewehrung zu groß und es besteht die Gefahr, dass auf beiden Seiten Hinterschneidungen auftreten. Beim Gefälleschweißen verhindert dieser Effekt, dass das Metall im Schmelzbad an der Rückseite des Schmelzbades austritt. Der Lichtbogen kann das Metall am Boden des Schmelzbades nicht tief erhitzen. Die Eindringtiefe nimmt ab, der Bewegungsbereich des Lichtbogenflecks vergrößert sich, die Schmelzbreite nimmt zu und die Resthöhe nimmt ab. Wenn der Neigungswinkel der Schweißverbindung zu groß ist, führt dies zu einer unzureichenden Durchdringung und einem Überlaufen des flüssigen Metalls im Schmelzbad.
4. Schweißmaterial und -dicke
Die Schweißdurchdringung hängt vom Schweißstrom sowie der Wärmeleitfähigkeit und der volumetrischen Wärmekapazität des Materials ab. Je besser die Wärmeleitfähigkeit des Materials und je größer die volumetrische Wärmekapazität, desto mehr Wärme ist erforderlich, um eine Volumeneinheit Metall zu schmelzen und die gleiche Temperatur zu erhöhen. Daher nehmen unter bestimmten Bedingungen wie Schweißstrom und anderen Bedingungen die Eindringtiefe und -breite einfach ab. Je größer die Dichte des Materials bzw. die Viskosität der Flüssigkeit, desto schwieriger ist es für den Lichtbogen, die flüssige Metallschmelze zu verdrängen, und desto geringer ist die Eindringtiefe. Die Dicke der Schweißverbindung beeinflusst die Wärmeleitung innerhalb der Schweißverbindung. Bei sonst gleichen Bedingungen erhöht sich die Schweißnahtdicke, die Wärmeableitung nimmt zu und die Eindringbreite und Eindringtiefe verringern sich.
5. Flussmittel, Elektrodenbeschichtung und Schutzgas
Unterschiedliche Zusammensetzungen von Flussmitteln oder Elektrodenbeschichtungen führen zu unterschiedlichen polaren Spannungsabfällen und Bogensäulenpotentialgradienten des Lichtbogens, was sich zwangsläufig auf die Bildung der Schweißnaht auswirkt. Wenn die Flussdichte klein, die Partikelgröße groß oder die Stapelhöhe klein ist, ist der Druck um den Lichtbogen gering, die Lichtbogensäule dehnt sich aus und der Lichtbogenfleck bewegt sich in einem großen Bereich, sodass die Eindringtiefe gering ist. Die Schmelzbreite ist groß und die Resthöhe ist gering. Beim Schweißen dicker Teile mit Hochleistungslichtbogenschweißen kann die Verwendung von bimssteinartigem Flussmittel den Lichtbogendruck verringern, die Eindringtiefe verringern und die Eindringbreite vergrößern. Darüber hinaus sollte die Schweißschlacke eine entsprechende Viskosität und Schmelztemperatur aufweisen. Wenn die Viskosität zu hoch oder die Schmelztemperatur zu hoch ist, weist die Schlacke eine schlechte Luftdurchlässigkeit auf und es bilden sich leicht viele Druckgruben auf der Oberfläche der Schweißnaht, und die Oberflächenverformung der Schweißnaht ist gering.
Die Zusammensetzung des beim Lichtbogenschweißen verwendeten Schutzgases (z. B. Ar, He, N2, CO2) ist unterschiedlich und seine physikalischen Eigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit sind unterschiedlich, was sich auf den polaren Druckabfall des Lichtbogens und den Potentialgradienten auswirkt Lichtbogensäule, der leitende Querschnitt der Lichtbogensäule und die Plasmaströmungskraft. , spezifische Wärmestromverteilung usw., die alle die Bildung der Schweißnaht beeinflussen.
Kurz gesagt, es gibt viele Faktoren, die die Schweißnahtbildung beeinflussen. Um eine gute Schweißnahtausbildung zu erreichen, müssen Sie basierend auf dem Material und der Dicke der Schweißnaht, der räumlichen Position der Schweißnaht, der Verbindungsform, den Arbeitsbedingungen, den Anforderungen an die Verbindungsleistung und die Schweißnahtgröße usw. geeignete Schweißmethoden auswählen Beim Schweißen werden Schweißbedingungen verwendet, und das Wichtigste ist die Einstellung des Schweißers zum Schweißen! Andernfalls kann es sein, dass die Schweißnahtausbildung und -leistung nicht den Anforderungen entspricht und sogar verschiedene Schweißfehler auftreten können.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. Februar 2024
