Además de los factores del proceso, otros factores del proceso de soldadura, como el tamaño de la ranura y el tamaño del espacio, el ángulo de inclinación del electrodo y la pieza de trabajo, la posición espacial de la unión, etc., también pueden afectar la formación de la soldadura y el tamaño de la soldadura.
1. El efecto de la corriente de soldadura en la formación de la soldadura.
En determinadas condiciones, con el aumento de la corriente de soldadura por arco, la profundidad de penetración y la altura residual de la soldadura aumentan, y el ancho de penetración aumenta ligeramente. Las razones de esto son las siguientes:
1) A medida que aumenta la corriente de soldadura de la soldadura por arco, aumenta la fuerza del arco que actúa sobre la pieza soldada, aumenta la entrada de calor del arco a la pieza soldada y la posición de la fuente de calor se mueve hacia abajo, lo que favorece la conducción de calor a la profundidad del baño de fusión y aumenta la profundidad de penetración. La profundidad de penetración es aproximadamente proporcional a la corriente de soldadura, es decir, la profundidad de penetración de la soldadura H es aproximadamente igual a Km × I. En la fórmula, Km es el coeficiente de penetración (la cantidad de milímetros que la corriente de soldadura aumenta en 100 A para aumentar la penetración de la soldadura), que está relacionado con el método de soldadura por arco, el diámetro del alambre, el tipo de corriente, etc. Consulte la Tabla 1-1.
Tabla 1-1 Coeficiente de penetración Km para varios métodos y parámetros de soldadura por arco (acero para soldadura)
2) La velocidad de fusión del núcleo o alambre de soldadura por arco es proporcional a la corriente de soldadura. A medida que aumenta la corriente de soldadura por arco, aumenta la velocidad de fusión del alambre de soldadura y la cantidad de fusión del alambre de soldadura aumenta aproximadamente de manera proporcional, mientras que el aumento del ancho de fusión es menor, por lo que aumenta la altura de la costura de soldadura.
3) Cuando aumenta la corriente de soldadura, aumenta el diámetro de la columna del arco, pero aumenta la profundidad del arco en la pieza de trabajo y el rango de movimiento del punto del arco es limitado, por lo que el aumento del ancho de fusión es pequeño.
Durante la soldadura por arco metálico con protección de gas, la corriente de soldadura aumenta y la penetración de la soldadura aumenta. Si la corriente de soldadura es demasiado grande y la densidad de corriente es demasiado alta, es probable que se produzca una penetración en forma de dedo, especialmente al soldar aluminio.
En segundo lugar, el efecto del voltaje del arco en la formación de la soldadura.
En determinadas condiciones, cuando se aumenta el voltaje del arco, la potencia del arco aumenta en consecuencia y aumenta la entrada de calor por parte de la soldadura. Sin embargo, el aumento del voltaje del arco se logra aumentando la longitud del arco. El aumento de la longitud del arco aumenta el radio de la fuente de calor del arco, la disipación de calor del arco aumenta y la densidad de energía de la soldadura de entrada disminuye, por lo que la profundidad de penetración disminuye ligeramente y la profundidad de penetración aumenta. Al mismo tiempo, dado que la corriente de soldadura permanece inalterada, la cantidad de fusión del alambre de soldadura permanece básicamente inalterada, lo que reduce la altura de la soldadura.
Para varios métodos de soldadura por arco, Rusia y Japón necesitan obtener una formación de soldadura adecuada, es decir, mantener un coeficiente de formación de soldadura adecuado φ, aumentar el voltaje del arco adecuadamente mientras se aumenta la corriente de soldadura y requieren una relación de coincidencia adecuada entre el voltaje del arco y la corriente de soldadura. Esto es más común en la soldadura por arco con electrodo fundido.
En tercer lugar, el efecto de la velocidad de soldadura en la formación de la soldadura.
En determinadas condiciones, el aumento de la velocidad de soldadura reducirá el aporte de calor, lo que reducirá el ancho de la soldadura y la profundidad de penetración. Dado que la cantidad de deposición de metal de alambre en una unidad de longitud de soldadura es inversamente proporcional a la velocidad de soldadura, también conduce a una reducción de la altura de la soldadura.
La velocidad de soldadura es un índice importante para evaluar la productividad de la soldadura. Para mejorar la productividad de la soldadura, se debe aumentar la velocidad de soldadura. Sin embargo, para garantizar el tamaño de soldadura requerido por el diseño estructural, la corriente de soldadura y el voltaje del arco deben aumentarse correspondientemente al aumentar la velocidad de soldadura. Estas tres cantidades están relacionadas entre sí. Al mismo tiempo, también se debe considerar que cuando se aumentan la corriente de soldadura, el voltaje del arco y la velocidad de soldadura (es decir, arco de soldadura de alta potencia, soldadura de alta velocidad de soldadura), pueden ocurrir defectos de soldadura en el proceso de formación del baño fundido y durante el proceso de solidificación del baño fundido, como agarrotamiento, bordes, grietas, etc., por lo que existe un límite para aumentar la velocidad de soldadura.
En cuarto lugar, la influencia del tipo y la polaridad de la corriente de soldadura y del tamaño del electrodo en la formación de la soldadura.
1. Tipo y polaridad de la corriente de soldadura.
Los tipos de corriente de soldadura se dividen en CC y CA. Entre ellos, la soldadura por arco de CC se divide en CC constante y CC pulsada según la presencia o ausencia de pulso de corriente; según la polaridad, se divide en conexión positiva de CC (la parte de soldadura está conectada al positivo) y conexión inversa de CC (la parte de soldadura está conectada al negativo). La soldadura por arco de CA se divide en CA de onda sinusoidal y CA de onda cuadrada según las diferentes formas de onda de corriente. El tipo y la polaridad de la corriente de soldadura afectan la cantidad de calor que el arco introduce en la soldadura, por lo que puede afectar la formación de la soldadura y también afectar el proceso de transferencia de gotas y la eliminación de la película de óxido en la superficie del metal base.
Cuando se utiliza la soldadura por arco de tungsteno y argón para soldar acero, titanio y otros materiales metálicos, la profundidad de penetración de la soldadura formada cuando se conecta la CC es la mayor, y la penetración es la menor cuando se invierte la CC y la CA está entre las dos. Dado que la penetración de la costura de soldadura es la mayor durante la soldadura positiva de CC y la pérdida por quemado del electrodo de tungsteno es la menor, se debe utilizar la soldadura positiva de CC al soldar acero, titanio y otros materiales metálicos. Cuando la soldadura TIG adopta la soldadura de CC pulsada, dado que los parámetros del pulso se pueden ajustar, el tamaño de formación de la costura de soldadura se puede controlar según sea necesario. Al soldar aluminio, magnesio y sus aleaciones mediante soldadura por arco de tungsteno y argón, es necesario utilizar la acción de limpieza del cátodo del arco para limpiar la película de óxido en la superficie del metal base. Es mejor utilizar CA. Dado que los parámetros de forma de onda de la CA de onda cuadrada se pueden ajustar, el efecto de soldadura es mejor. .
En la soldadura por arco con electrodo de fusión, la profundidad y el ancho de penetración de la soldadura con conexión inversa de CC son mayores que los de la conexión positiva de CC, y la profundidad y el ancho de penetración de la soldadura de CA están entre los dos. Por lo tanto, en la soldadura por arco sumergido, se utiliza la conexión inversa de CC para obtener una mayor profundidad de penetración; mientras que en la soldadura de superficie por arco sumergido, se utiliza la conexión directa de CC para reducir la profundidad de penetración. En la soldadura por arco metálico con gas, se utiliza ampliamente porque la conexión inversa de CC no solo tiene una gran profundidad de penetración, sino que también el arco de soldadura y el proceso de transferencia de gotas son más estables que la conexión positiva de CC y la CA, y tienen un efecto de limpieza del cátodo, por lo que se utiliza ampliamente. La comunicación generalmente no se utiliza.
2. Influencia de la forma de la punta del electrodo de tungsteno, el diámetro del alambre y la longitud de extensión
El ángulo y la forma del extremo frontal del electrodo de tungsteno tienen una gran influencia en la concentración del arco y la presión del arco, y deben seleccionarse de acuerdo con el tamaño de la corriente de soldadura y el espesor de la soldadura. En general, cuanto más concentrado sea el arco y mayor la presión del arco, mayor será la profundidad de penetración y la correspondiente reducción en el ancho de penetración.
En la soldadura por arco metálico con gas, cuando la corriente de soldadura es constante, cuanto más fino es el alambre de soldadura, más concentrado es el calentamiento del arco, aumenta la profundidad de penetración y disminuye el ancho de fusión. Sin embargo, al elegir el diámetro del alambre en el proyecto de soldadura real, también se debe considerar el tamaño de la corriente y la forma del baño de fusión para evitar una mala formación de la soldadura.
Cuando aumenta la longitud de extensión del alambre de soldadura de la soldadura por arco MIGAW, aumenta el calor de resistencia generado por la corriente de soldadura a través de la parte alargada del alambre de soldadura, de modo que aumenta la velocidad de fusión del alambre de soldadura, por lo que aumenta la altura residual de la costura de soldadura, mientras que la profundidad de penetración disminuye. Debido a la resistividad relativamente grande del alambre de acero, la influencia de la longitud de extensión del alambre en la formación de la soldadura es obvia en la soldadura de acero y alambres delgados. La resistividad del alambre de soldadura de aluminio es relativamente pequeña y su influencia no es grande. Aunque aumentar la longitud de extensión del alambre de soldadura puede mejorar el coeficiente de fusión del alambre de soldadura, existe un rango permisible de variación en la longitud de extensión del alambre de soldadura considerando la estabilidad de la fusión del alambre de soldadura y la formación de la costura de soldadura.
Cinco. Influencia de otros factores de proceso en los factores de formación de la costura de soldadura
Además de los factores de proceso mencionados anteriormente, otros factores del proceso de soldadura, como el tamaño de la ranura y el tamaño del espacio, el ángulo de inclinación del electrodo y la pieza de trabajo y la posición espacial de la unión, también pueden afectar la formación de la soldadura y el tamaño de la soldadura.
1. Ranura y hueco
Al soldar juntas a tope mediante soldadura por arco, generalmente se determina si se debe reservar un espacio, el tamaño del espacio y la forma de la ranura de acuerdo con el espesor de la placa soldada. En ciertas otras condiciones, cuanto mayor sea el tamaño de la ranura o el espacio, menor será la altura residual de la costura soldada, lo que equivale a la disminución de la posición de la costura de soldadura, y la relación de fusión se reduce en este momento. Por lo tanto, el espacio o el bisel se pueden utilizar para controlar el tamaño del voladizo y ajustar la relación de fusión. En comparación con el biselado con un espacio y sin espacio, las condiciones de disipación de calor de los dos son algo diferentes. En términos generales, las condiciones de cristalización del bisel son más favorables.
2. Inclinación del electrodo (alambre de soldadura)
Durante la soldadura por arco, de acuerdo con la relación entre la dirección de inclinación del electrodo y la dirección de soldadura, se puede dividir en dos tipos: inclinación del electrodo hacia adelante e inclinación del electrodo hacia atrás. Cuando el alambre de soldadura está inclinado, el eje del arco también se inclina en consecuencia. Cuando el alambre de soldadura se inclina hacia adelante, el efecto de la fuerza del arco en la descarga hacia atrás del metal del baño fundido se debilita, la capa de metal líquido en el fondo del baño fundido se vuelve más gruesa, la profundidad de penetración disminuye, la profundidad del arco en la soldadura disminuye, el rango de movimiento del punto del arco se expande y el ancho de fusión disminuye. aumenta, la altura residual disminuye. Cuanto menor sea el ángulo de inclinación del alambre hacia adelante, más obvio será el efecto. Cuando el alambre está inclinado hacia atrás, ocurre lo contrario. En la soldadura por arco de electrodo, se utiliza principalmente el método de inclinación hacia atrás del electrodo y el ángulo de inclinación es más adecuado entre 65 grados y 80 grados.
3. Ángulo de soldadura
La inclinación de la soldadura se encuentra a menudo en la producción real, que se puede dividir en soldadura cuesta arriba y soldadura cuesta abajo. En este momento, el metal del baño fundido tiende a fluir pendiente abajo bajo la acción de la gravedad. Cuando se suelda cuesta arriba, la gravedad ayuda a que el metal del baño fundido se descargue en la cola del baño fundido, por lo que la profundidad de penetración es grande, el ancho de fusión es estrecho y la altura en exceso es grande. Cuando el ángulo de pendiente ascendente es de 6 grados -12 grados, la altura en exceso es demasiado grande y es fácil que se produzcan socavaduras en ambos lados. Durante la soldadura cuesta abajo, este efecto evita que el metal del baño fundido se descargue en la cola del baño fundido y el arco no puede calentar profundamente el metal en el fondo del baño fundido. Si el ángulo de inclinación de la soldadura es demasiado grande, provocará una penetración insuficiente y un desbordamiento de metal líquido en el baño fundido.
4. Material y espesor de la soldadura
La penetración de la soldadura está relacionada con la corriente de soldadura, así como con la conductividad térmica y la capacidad térmica volumétrica del material. Cuanto mejor sea la conductividad térmica del material y cuanto mayor sea la capacidad térmica volumétrica, más calor se requiere para fundir el metal por unidad de volumen y elevar la misma temperatura. Por lo tanto, en determinadas condiciones, como la corriente de soldadura, la profundidad y el ancho de penetración disminuyen. Cuanto mayor sea la densidad del material o la viscosidad del líquido, más difícil será para el arco desalojar el metal en el baño de líquido fundido y menor será la profundidad de penetración. El espesor de la soldadura afecta la conducción de calor dentro de la soldadura. Cuando otras condiciones son las mismas, el espesor de la soldadura aumenta, la disipación de calor aumenta y el ancho de fusión y la profundidad de penetración disminuyen.
5. Fundente, revestimiento de electrodos y gas protector
La composición del fundente o del revestimiento del electrodo es diferente, lo que da como resultado una caída de voltaje del arco y un gradiente de potencial de la columna del arco diferentes, lo que inevitablemente afectará la formación de la soldadura. Cuando la densidad del fundente es pequeña, el tamaño de partícula es grande o la altura de apilamiento es pequeña, la presión alrededor del arco es baja, la columna del arco se expande y el rango de movimiento del punto del arco es grande, por lo que la profundidad de penetración es pequeña, el ancho de fusión es grande y la altura residual es pequeña. Cuando se utiliza soldadura por arco de alta potencia para soldar piezas gruesas, el uso de fundente tipo piedra pómez puede reducir la presión del arco, reducir la profundidad de penetración y aumentar el ancho de fusión. Además, la escoria de soldadura debe tener una viscosidad y una temperatura de fusión adecuadas. Si la viscosidad es demasiado alta o la temperatura de fusión es demasiado alta, la escoria estará mal ventilada y es fácil que se formen muchos hoyos de presión en la superficie de la soldadura, y la superficie de la soldadura se deteriorará.
La composición del gas de protección (como Ar, He, N2, CO2) para la soldadura por arco es diferente y sus propiedades físicas como la conductividad térmica son diferentes, lo que hace que la presión del polo del arco caiga y el gradiente de potencial de la columna del arco, la sección transversal conductora de la columna del arco, la fuerza del flujo de plasma, la distribución del flujo de calor específico, etc., que afectan la formación de la soldadura.
En resumen, hay muchos factores que afectan la formación de la soldadura. Para obtener una buena formación de la soldadura, es necesario seleccionar de acuerdo con el material y el espesor de la soldadura, la posición espacial de la soldadura, la forma de la junta y los requisitos de las condiciones de trabajo sobre el rendimiento de la junta y el tamaño de la soldadura. Para la soldadura se utilizan métodos y condiciones de soldadura adecuados, y lo más importante es la actitud del soldador hacia la soldadura. De lo contrario, la formación de la soldadura y su rendimiento pueden no cumplir con los requisitos, e incluso pueden ocurrir varios defectos de soldadura.
