Drift av GTAW: 7 trinn

Hovedtrinnene i vellykket drift av Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) inkluderer: 1. Elektrodeforberedelse 2. Sikkerhetsplater og rensing 3. Arc-initiering 4. Arc-vedlikehold 5. Gjeldende korreksjon med AC-sveising 6. Sveisingsteknikk 7. Stopp buen.

Trinn # 1. Elektrodeforberedelse:

Forberedelse av wolframelektroden på riktig måte er svært viktig hvis en sterk, ren og kvalitetssveis skal oppnås. Symmetrien av elektrodformen bestemmer gassstrømningsmønsteret og følgelig beskyttelsesgraden til det smeltede metall i sveisepunktet. Når strømmen er lav eller elektrodediameteren er for stor, går båten fra punkt til punkt, spesielt når DC EN brukes.

Denne tilstanden kan imidlertid korrigeres ved å male elektroden til et punkt. Elektrodspidsvinkelen er relatert til sveisestrømmen og tykkelsen på materialet som skal sveises. Den varierer mellom 30 ° og 120 °, men den vanligste vinkelen er 60 °. Graden av avsmalning påvirker også sveiseinntrengningen; mindre vinkelen dypere penetrasjonen og smalere perlen.

Elektroden fremstilles vanligvis til en ballendende med en diameter som ikke må overstige 1½ ganger diameteren av elektrodeenden. Selv om det til tider er den buede enden spesielt laget på en elektrode av formen og størrelsen vist i figur 9.5 ved først å forbinde elektroden i sveisekretsen med DCEP og prosessen avbrytes når en ball av ønsket størrelse produseres, men i virkeligheten bruk elektrodeenden antar formen avhengig av typen av strøm og polaritet, som vist i figur 9.6. Den smeltede halvkuleformede spissen er mest ønskelig for sveising.

Thoriated wolframelektroder kaster seg ikke lett og må derfor nødvendigvis være avsmalnet, spesielt for sveising med lave strømmer. De gir også mer pålitelig bueinitiering og bue stabilitet med høye sveisestrømmer.

Elektrodefremspring utover gassdysen bestemmes av fellesdesign og sveiseposisjon, for eksempel ved sveising av elektroden kan elektroden strekke seg opp til 5 mm utover dysen, og filetsveis er vanskeligere å håndtere ut fra synspunktet, slik at en forlengelse på opptil 6 mm kan være ønskelig, mens for hjørnesveis er en forlengelse på mellom 1, 5 og 3 mm tilstrekkelig. Minimal forlengelse av elektroden utover dysen bør ikke være mindre enn 1, 5 mm, ellers vil dysen bli for høyt oppvarmet og sannsynligvis bli skadet.

Trinn # 2. Backing-up plater og rensing:

Etter at GTAW-fakkelen er utstyrt med den ordentlig forberedte wolframelektroden, men før du starter sveiseprosessen, er det viktig å sette det opprydde arbeidet med tilstrekkelig beskyttelse fra baksiden for å unngå at den atmosfæriske gassen virker dårlig.

Ulike metoder brukes til å gi tilfredsstillende støtte. En slik metode er bruken av støttestenger som karbonstangen som vanligvis anvendes til samme formål i oksy-acetylen sveising. Den andre støttemetoden er innføring av skjermgass på baksiden.

Dette er spesielt egnet for sveising av rør, men det kan brukes til en plateaktig jobb ved å gi en støttearmatur med oppstøting av gass som går gjennom den, som vist i figur 9.7. Bruken av fluxbacking er en annen metode for å beskytte sveisens bakside mot atmosfærisk forurensning. I tilfelle flussen limes på baksiden, aktiveres den for å produsere beskyttelsesgass når temperaturen går over en bestemt grense.

For fullstendig beskyttelse av sveisens bakside blir det vanligvis renset med gasstrøm på baksiden på en måte som ligner den som er vist i figur 9.7. Gass som vanligvis brukes til sikkerhetskopiering er inertgass som argon, men noen ganger kan nitrogen brukes som rensende gass for sveising av rustfritt stål. Hydrogen kan også brukes der eksplosjonsproblemet er sikret mot og absorpsjonen av grunnmetallet ikke er et problem. Når det ikke er mulig å tilveiebringe en støttearmatur for rensing eller skjerming, så er alternativmetoden å bruke oksygen-hydrogenflammer på baksiden. Dette holder undersiden trygg fra atmosfæren og dens forurensende effekter.

Trinn # 3. Arc Initiation:

Regelmessig strømning av elektroner er nødvendig for at bueinitiering skal skje. Elektronutslipp i wolfram er av termionisk type, det er viktig å øke temperaturen på elektrodespissen for å starte utslipp av elektroner. Berøringsmetoden som brukes til bueinitiering i skjermet metallbuesveising, kan uten tvil brukes, men det resulterer i forurensning av wolframelektroden, spesielt i tilfelle av høy sveisestrøm.

Dette resulterer i senking av smeltepunktet til elektrodespissen som kan føre til wolframintegrasjon i sveisemetall, høyere forbruk av elektrode og ved etablering av ustabil bue, derfor er det en uønsket praksis.

I lyset av disse begrensningene utføres oppstart i GTAW normalt ved en av følgende tre metoder:

(i) Bruk av karbonblokk eller skrapmateriale,

(ii) Høyfrekvent høyspenningsforsyning, og

(iii) Lavstrøms pilotbue.

Det er vanlig å starte bue ved berøring og tegne metode på en karbonblokk. Buen er lett etablert og opprettholder en kort stund for å varme opp wolframelektroden for å etablere termionisk utslipp. Dette tar vanligvis noen få sekunder, etterpå hvor buen lett startes på stedet der sveisingen skal påbegynnes på arbeidsstykket.

Denne fremgangsmåten for berøring og tegning er ikke alltid feilfri fordi karbonpartikler kan holde seg til wolframelektroden som deretter kan overføres til arbeidsstykket som fører til uønsket inklusjon eller karbonopptak av sveisemetallet. Volframkarbidet har også et lavere smeltepunkt og resulterer derfor i å øke størrelsen på smeltet sfærisk ende.

Dette resulterer også i buevandring og økning i lysbue-motstand som reduserer gjeldende tetthet. Da dette er uønskede forhold, anbefales det ofte å starte bue på skrap av arbeidsmateriale til den nødvendige varme opp til elektroden oppnås, og deretter overføres bue til stedet der sveisingen skal påbegynnes.

Høyspennings høyfrekvent strøm brukes ofte i forbindelse med vekselstrømskilder for å oppnå enkel bueinitiering uten å berøre elektroden til arbeidsstykket. Når høyfrekvente høyspenningsstrømmen legges over den normale sveisekretsen ioniserer den raskt luftgapet mellom elektrodespissen og arbeidsstykket, og gjør det dermed lett for elektronutslippene å komme fra wolframelektroden.

Høyfrekvensen som brukes varierer mellom 100 KHz og 2 MHz for en spenning på 3000 til 5000 volt. Denne metoden for bueinitiering er meget effektiv og ren og gir et lang levetid til wolframelektroden. Når buen er startet og stabilisert, er HFHV-strømmen slått av og normal sveisekrets kommer i drift. Fig. 9.3 viser det elektriske kretsløpet for HFHV-bueinnledningssystemet og Fig. 9.8 viser den grunnleggende bølgeform oppnådd med en slik enhet for å initiere eller bære bue.

Lavstrøms pilotbuesystem er svært pålitelig bueinitieringsmetode som kan brukes med et DC-sveisesystem. Pilotbuen er etablert mellom wolframsveiselektroden og en annen elektrode (vanligvis anode) inkorporert i GTAW-fakkelmunnstykket, som vist i figur 9.9. Pilotbåten drives av en liten hjelpekilde og gir betingelser for å starte sveisebue på en måte som ligner på pilbue som brukes til belysning av gassovnen. Piloten kan enten startes med scratch-teknikk eller med høyfrekvent energi.

Trinn # 4. Arc vedlikehold:

Vedlikehold av en stabil bue er viktig for å få konsistente og god kvalitet sveiser. Dette kan ikke være mye av et problem i en DC-bue, men i svetsveising oppnår lysbuespenningen og sveisestrømmen nul størrelsen hver halve syklus. For en normal 50 Hz strømforsyning går båten av 100 ganger hvert sekund, noe som kan føre til bueavbrudd dersom det ikke tas tilstrekkelige tiltak for å opprettholde stabiliteten.

Dette gjøres vanligvis ved en av følgende tre metoder:

(i) Høy åpen kretsspenning av sveisetransformatoren,

(ii) Påføring av høyfrekvent høyspent på hoved sveisekretsen, og

(iii) Injeksjon av høyspenningsbølge.

Med den første metoden er en transformator utformet slik at den gir en tilstrekkelig høy OCV og lav elektrisk inerti for å bidra til å reignere buen umiddelbart etter den nåværende nullpause. Under den positive halv-syklusen går elektroden varmere slik at det ikke er behov for høy OCV på den negative halv-syklusen da lysbuen antennes umiddelbart ved endring fra positiv til negativ halv-syklus, men ved negativ til positiv halvsyklusendring er elektroden kjøligere og Derfor er det forsinkelse i re-tenning som resulterer i nåværende null-pause, og dette fenomenet kalles delvis korrigering.

Under den nåværende nullpause er det spenningssprengning for å tenne på bue som vist på figur 9.10. Således reagerer bue tilfredsstillende når OCV er tilstrekkelig høyt; Dette resulterer i en velholdt bue. Denne metoden for å opprettholde en sveisebue refereres også til som selvantennelse.

Selvantennelse, selv om det er enkelt, har sine egne ulemper ved at OCV har en tendens til å være høy, som vanligvis nærmer seg 100 volt og som fører til en lav effektfaktor (dvs. V _arc / OCV). For større pålitelighet blir selvantennelse ofte supplert ved å gi en høyfrekvent gnist som drives fra OCV og blir uvirksom når spenningen faller ned til normal lysbuespenning. Denne utkoblingen begrenser også varigheten av radiointerferens.

Når HFHV-enheten er innarbeidet i sveisekretsen for kontinuerlig bruk, kan den ikke bare brukes til bueinitiering, men også for buevedlikehold. For å oppnå re-tenning, slippes gnistene over bueåpningen og som gir en ionisert bane for strømstrømmen i hovedsvetsekretsen. Litt lavere åpne kretsspenninger kreves med høyfrekvent enhet, og det fører til tilsvarende forbedring i effektfaktoren.

Den høyfrekvente gnistenheten består av en kondensator som er ladet av høyspenningstransformator som tømmes gjennom et gnistgap. Det er så operert at et gnistann blir generert når sveisestrømspenningen overskrider spenningsgapens spaltningsspenning, og den er innrettet til å forekomme i løpet av det tidspunkt sveisestrømmen passerer gjennom den nåværende nullpause (se figur 9.8). Den dekker vanligvis to tredjedeler av hver halvsyklus. På grunn av den sykliske karakteren av operasjonen kan den ikke gi øyeblikkelig lysbueantennelse, noe som resulterer i delvis korreksjon.

Den tredje metoden for bueantennelse innebærer å injisere en spenningsbølge i strømkretsen for å tilveiebringe toppspenningen som kreves for re-tenning. Dette oppnås ved å utlede en kondensator gjennom en bryter som drives av strømkretsen ved det tiltenkte tidspunkt. Hvis buen går av i slutten av den negative halv-syklusen, begynner spenningsreignisjonstoppen å utvikle seg og det brenner en gassutløpsventil som igjen utleder kondensatoren for å antennes på nytt. Antennelse i dette tilfellet er øyeblikkelig og eliminerer dermed muligheten for delvis korrigering som oppstår i HFHV-metoden.

Da transformatordokumenter ikke trenger å levere topp OCV, kan systemets effektfaktor forbedres ved å bruke en lav OCV-transformator. Re-ignition infact kan utføres med 50 volt rms; dermed kan det også forbedre driftssikkerheten. Systemet fungerer øyeblikkelig og slås automatisk av når båten er antennet.

Den tidsstyrte spenningsoverskriften kan bare opprettholde en bue, den kan ikke starte den fra kald eller alltid etter øyeblikkelig utryddelse. Kretsdiagrammet for en overspenningsinjektor og dens handling er avbildet i figur 9.11.

Trinn # 5. Nåværende Rectification with AC Welding:

Når en stabil bue er etablert med AC i GTAW, blir wolframelektroden oppvarmet til en mye høyere temperatur enn temperaturen på metallet som sveises. Dette resulterer i forskjellige evner av elektroden og arbeidsstykket til å avgive elektroner; elektroden blir varmere avgir elektroner langt lettere enn arbeidsstykket. Dette resulterer i forskjell i motstand mot strømmen som har en tendens til å produsere ubalansert ac vist i figur 9.12.

Da høyere spenning er nødvendig når elektroden er positiv, resulterer det i lavere strømningsstrøm som forårsaker delvis korrigering. Denne delvise rektifiseringen er også kjent som en naturlig rettelse og resulterer i en d. c-komponent av strøm som har en tendens til å mette transformatoren, noe som resulterer i at den avtar i omfanget av 30%. Denne situasjonen blir ytterligere forsterket på grunn av nåværende null pauser når de oppstår.

De skadelige virkninger av inneboende rettelse kan korrigeres ved å sette inn banker av reversible elektrolytkondensatorer som kan gi opptil 100 pF / A i effektkretsen, som vist i figur 9.13. Dette medfører at en belastning blir igjen på disse kondensatorene når elektroden er negativ, noe som gjør at mer strøm strømmer når elektroden er positiv.

Imidlertid reverseres rollen til denne kondensatorbanken på tidspunktet for bueinitiering når buen svikter under negativ syklus av strømmen. Derved resulterer det i invers korreksjon som etterlater en reverspolaritet til den som den er satt inn i kretsen. Derfor motsetter det seg bueinnledningen. For å forhindre dette, blir undertrykkingskondensatoren slått ut i løpet av bueinitieringstiden.

Når høyfrekvens AC er brukt, er det enkelt å starte GTAW lysbue, og hvis HF-enheten brukes regelmessig enn buevedlikehold, er det heller ikke noe problem. I et slikt tilfelle er sveisetransformatoren utformet slik at wolframelektroden avkjøles og gir nødvendig varmebalanse ved å modifisere de positive og negative halvcyklene for å gi det ønskede resultat. For dette formål kan en positiv til en negativ halv-syklus ha et forhold så høyt som 1: 20, og det kan være av hvilken som helst ønsket konfigurasjon, som vist i figur 9.14.

Trinn # 6. Sveisingsteknikk:

Både manuelle og mekaniserte driftsformer brukes til GTAW. Ved manuell sveising, etter at lysbuen er startet, holdes sveisebrenneren i en vinkel på 70 ° til 80 ° i forveis sveiseposisjon. For mekanisert GTAW holdes sveisebrenneren generelt vinkelrett på arbeidsstykket.

For å starte manuell sveising, flyttes buen i en liten sirkel for å lage et sveisepunkt av passende størrelse. Når en sveisepool av ønsket størrelse er etablert ved startpunktet, blir det sveiset ved å flytte fakkelen langs sveiseleddet ved ønsket sveisehastighet. Stivning av det smeltede metall gir den ønskede sveisestrengformen og sveisningen oppnås.

Tilsetning eller fravær av fyllemetall i GTAW avhenger av arbeidsstykketykkelsen og skjøtdesignen. Når fyllemetall er nødvendig for å bli tilsatt under manuell sveising, gjøres det med hånd for å fôre fyllestangen i sveisepoolens ledende ende.

Sveisebrenneren og påfyllingsstangen beveges jevnt langs skjøtene for å opprettholde en sveisepool av konsistent størrelse. Det sikres at beskyttelsesgassdeppet opprettholdes over det smeltede metall inntil det er størknet og den varme enden av fyllestangen blir også opprettholdt i skjermgasshylsen for å unngå mulighet for oksidasjon.

Forskjellige metoder for tilførsel av fyllmaterialet til sveisebassenget blir vedtatt. Den mest anbefalte for tynn materiale er det der fyllestangen holdes ved 15 ° til arbeidsstykkets overflate foran fakkelen, og det legges gjentatte ganger til sveisebassenget, som vist i figur 9.15. I den andre metoden holdes fylletråden mot arbeidsstykket langs sveisesømmen og smeltes sammen med felles kant. For stor sveising fylles fylletråden kontinuerlig inn i sveisepunktet; både lommelykt og påfyllingstråd er oscillert, men i motsatt retning. I automatisk GTAW tilføres fylletråden mekanisk gjennom en føring inn i sveisebassenget med en jevn hastighet.

Med utgangspunkt i god penetrasjon, riktig forsterkning, sveisekvalitet og økonomi, downhand eller flat sveising passer best for GTAW. Imidlertid kan god penetrasjon også oppnås ved vertikal oppsveising. GTAW-fakkelen holdes vanligvis ved 75 ° til arbeidsstykket i forveis sveiseposisjon både for downhand og loddrett opp sveising. Loddrett senkesveising er vanligvis ikke tilfredsstillende; metall kan falle, og mangel på penetrasjon resulterer ofte.

Mekanisert GTAW brukes ofte og ofte er leddene utformet for å eliminere behovet for fyllstoff. Imidlertid, når det er nødvendig, føres styretråden av ønsket størrelse inn i sveisepolen fra en spole. De mekaniserte enhetene benytter seg ofte av buelengdestyringsanordninger, for hvilke GTAW-lommelykten klemmes på en lineær aktuator og bevegelsen av lommelykten langs den er basert på tilbakemelding oppnådd i form av endring i lysbuespenning.

Denne enheten er svært nyttig for å holde konsistent lysbue og dermed lett eliminere variasjonen i sveis geometri på grunn av mindre variasjon i arbeidsstykkonturen. Imidlertid er den også ansatt i automatisk GTAW av rørledninger der den automatisk justerer lysbue lengden ved å skifte fakkelposisjon hver gang en runde er fullført i en multi-pass perifer sveising. Dette sikrer at lysbuespenningen og sveisestrømmen forblir i samsvar med konsistensen i sveisekvaliteten.

Trinn # 7. Stopp av buen:

Buen må slokkes på slutten av sveisingen, og dette må gjøres gradvis snarere enn plutselig. Plutselig stopp av sveising kan føre til defekter som sentrale rør og paw sprekker. Disse feilene kan forårsake lekkasje i leddene, spesielt de som er beregnet til bruk i vakuum eller under trykk.

Den normale metoden for å stoppe buen er derfor ved å redusere sveishastigheten og trekke faksen gradvis inntil krateret er fullstendig fylt opp. Ved DC-sveising slokkes også lysbuen ved å forlenge den som fører til økt spenning og redusert strøm på en måte som avhenger av volt-ampere karakteristikken til sveisekraftkilden.

Ved mekanisert sveising reduseres sluttkrateret ved å øke sveishastigheten før den slås av. Kraterrøret kan også elimineres ved å redusere strømmen gradvis før stoppet ved å benytte en enhet som kalles kraterfyller.

I alle disse tilfellene er sveisekretsen utformet for å slå på avskjermingsgassen før strømmen går i sveisekretsen og når faksen slås av strømmen av nåværende stopp umiddelbart, men skjermgasstrømmen opprettholdes for noen få sekunder mer for å sikre beskyttelse av det varme solidiserende sveisemetallet. Dette oppnås ved å gi magnetventiler i kretsen.