Krafter som påvirker metalloverføring
Denne artikkelen kaster lys over de fire hovedkreftene som påvirker metalloverføring. Kraftene er: 1. Tyngdekraft (Fg) 2. Overflatespenning (F s ) 3. Elektromagnetisk klemmeffekt (F p ) 4. Dra kraft (F d ).
Kraft # 1. Tyngdekraft (Fg) :
Gravity er en løsrivende kraft når elektroden peker nedover som ved håndsveising og en fastholdende kraft når den peker oppover som i overhead sveising.
Numerisk er det lik vekten av løsningen smeltet dråpe og uttrykkes som:
Kraft # 2. Overflatespenning (F s ):
Overflatespenning har en tendens til å beholde den smeltede dråpen ved elektrodens spiss, og dens størrelse på tidspunktet for dråpeavstengning under egen vekt er gitt av uttrykket:
f (r / c) er en kompleks funksjon som har en verdi mellom 0, 6 og 1, 0, avhengig av forholdet mellom r og c.
For vanlige metaller kan en omtrentlig verdi av funksjonen beregnes ut fra følgende forhold:
hvor r er i cm.
Alternativt er Fs tatt for å være proporsjonal med massen av maksimal størrelse dråpe ( mh ) som henger ved elektrodespissen før løsningen, dvs.
F s = m h . g ... .. (6.6)
Det er imidlertid mye lettere å bestemme massen av den delen av dråpen som løsner (m d ), og det er et empirisk forhold mellom m d og m h .
Også, m d / m h kan plottes som en funksjon av r / c, det vil si:
Force # 3. Elektromagnetisk klemmeffekt ( Fp ):
Når elektrisk strøm utføres av en konisk leder som sveisebue, virker aksiale krefter i den som er rettet fra det lille tverrsnitt til det større. Dette resulterer i oppsett av en plasmastråle forutsatt at strømmen er tilstrekkelig stor. Når en strømbærende leder er under påvirkning av sitt eget magnetfelt, utvikles også radiale kontraherende krefter som produserer trykk i lederen. Den kombinerte effekten av disse kreftene er løsningskraften som virker på den smeltede dråpe ved elektrodens leppe og refereres til som klemmeffekten.
Denne klemmeffekten kan også forklares på grunnlag av at en elektrisk strøm som strømmer i samme retning i parallelle ledere resulterer i en attraktiv kraft mellom dem. Hvis en elektrode betraktes som bestående av et antall sylindriske ledere med varierende diametre med en i den andre, da på grunnlag av strømmen i parallelle ledere, oppdages en kontraherende kraft av elektroden.
Denne kraften har neppe noen betydning for den faste elektroden, men resulterer i betydelig innflytelse på løsningen av den smeltede dråpe fra elektrodens spiss, og refereres til som Lorentz-kraft eller elektromagnetisk klemmekraft.
Denne kraften i en gitt avstand r fra elektrodens akse er gitt ved uttrykket:
Fra ligning 6, 9 er det tydelig at det maksimale og det minste trykket som utøves av den elektromagnetiske klemmeffekten, vil være ved lederaksen og overflaten med henholdsvis følgende størrelser:
Dermed er det en nett elektromagnetisk klemmekraft på dråpen, som har en tendens til å løsne den fra elektrodespissen.
Størrelsen på denne kraften kan bestemmes som følger:
Force # 4. Dra Force (Fd):
En dragkraft på grunn av strømmen av gass rundt dråpen bidrar til å løsne dråpen fra elektrodespissen. Størrelsen på denne kraften kan påvirkes av mengden gassstrøm i GMAW eller i en begrenset grad av mengden gasser fremstilt fra beleggene i SMAW. Avhengig av typen av metalloverføring kan plasmastrålen også supplere tråkket på dråpen. Rollene som spilles av forskjellige krefter ved å løsne den smeltede dråpebue avbildet i figur 6.1.
For å bestemme størrelsen på forskjellige krefter som virker på dråpen, er det funnet svært praktisk å gjøre det ved plasma-MIG-sveising, da plasmabue og MIG-båten er separate og kan styres uavhengig av hverandre.
Med dette arrangementet er det mulig å variere strømmen i MIG-sveisetråden, slik at de elektromagnetiske kreftene som virker på dråpen kan varieres fra null til maksimal oppnåelig. Det er også mulig å variere trekkraften på dråpet ved å variere plasmastrømningshastigheten.
Overflatespenningskraften, Fs, kan bestemmes ved å måle massen av dråpen ved nullstrøm uten gassstrøm. Den elektromotoriske kraften kan oppnås ved først å måle massen av den enkelte dråpe som en funksjon av gassstrømmen med strøm som passerer gjennom ledningen.
De elektromotoriske kreftene F p, kan enn oppnås fra dataene for I ≠ 0:
F p = F s - (F g + F d ) .......... (6.13)
Denne elektromotoriske kraften er negativ for lav verdi av strømmen, men over ca. 25A øker den mer eller mindre i forhold til strømmen.
Avhengig av nettakraften som virker på dråpen i lys av størrelsen på sveisestrømmen, overflatespenningen, trekkraften, tyngdekraften og buelengden oppnås en bestemt modus for metalloverføring som bestemmer kvaliteten på stansveisen.
