Metal Transferi Etkileyen Kuvvetler

Bu makale metal transferini etkileyen dört ana kuvvete ışık tutuyor. Kuvvetler: 1. Yerçekimi (Fg) 2. Yüzey Gerilimi (F _s ) 3. Elektromanyetik Sıkışma Etkisi (F _p ) 4. Çekme Kuvveti (Fd).

Kuvvet # 1. Yerçekimi (Fg) :

Yerçekimi, elektrot aşağıya kaynakta olduğu gibi aşağıya doğru işaret edildiğinde bir koparma kuvveti ve üstten kaynakta olduğu gibi yukarı doğru işaret edildiğinde bir tutma kuvvetidir.

Sayısal olarak, ayrıştırıcı erimiş damlacığın ağırlığına eşittir ve şöyle ifade edilir:

Kuvvet # 2. Yüzey Gerilimi (F _s ):

Yüzey gerilimi, erimiş damlacığı elektrotun ucunda tutma eğilimindedir ve damlacığın ayrılma sırasındaki ağırlığının kendi ağırlığı altında büyüklüğü şu ifade ile verilmektedir:

f (r / c), r ve c arasındaki ilişkiye bağlı olarak 0.6 ile 1.0 arasında bir değere sahip karmaşık bir fonksiyondur.

Yaygın metaller için, fonksiyonun yaklaşık bir değeri aşağıdaki ilişkilerden hesaplanabilir:

burada r cm cinsindendir.

Alternatif olarak, Fs ayrılmadan önce elektrot ucunda asılı maksimum büyüklükteki düşüşün ( _mh ) kütlesi ile orantılı olarak alınmaktadır;

F _s = m, _h . g… .. (6, 6)

Bununla birlikte, damlacık (md) 'nın ayrıldığı kısmının kütlesini belirlemek çok daha kolaydır ve md ve mh arasında ampirik bir ilişki vardır.

Ayrıca, _md / mh, r / c'nin bir fonksiyonu olarak çizilebilir, yani:

Kuvvet # 3. Elektromanyetik Tutam Etkisi (F _p ):

Elektrik akımı, kaynak yayı gibi konik bir iletken tarafından gerçekleştirildiğinde, içinde küçük kesitten büyüğe doğru yönlendirilen eksenel kuvvetler hareket eder. Bu, akımın yeterli büyüklükte olması koşuluyla bir plazma jetinin kurulmasıyla sonuçlanır. Ayrıca, akım taşıyan bir iletken kendi manyetik alanının etkisi altında olduğunda, iletken içinde basınç üreten radyal büzülme kuvvetleri geliştirilir. Bu kuvvetlerin birleşik etkisi, elektrotun dudağındaki erimiş damlacığa etki eden ayrılma kuvvetidir ve sıkıştırma etkisi olarak adlandırılır.

Bu sıkıştırma etkisi, paralel iletkenlerde aynı yönde akan bir elektrik akımının, aralarında cazip bir kuvvete yol açması temelinde de açıklanabilir. Eğer bir elektrot, biri diğerinin içindekilerde değişen çaplarda değişen sayıda silindirik iletkenden oluşuyorsa, o zaman paralel iletkenlerde akım akışı temelinde elektrot tarafından bir büzülme kuvveti elde edilir.

Bu kuvvet katı elektrot üzerinde herhangi bir sonuç vermez, ancak erimiş damlacığın elektrotun ucundan ayrılması üzerinde önemli bir etkiye neden olur ve Lorentz kuvveti veya elektromanyetik sıkıştırma kuvveti olarak adlandırılır.

Elektrot ekseninden belirli bir mesafede r bu kuvveti şu ifade ile verilir:

Denklem 6.9'dan elektromanyetik sıkıştırma etkisinin uyguladığı maksimum ve minimum basınçların iletken ekseninde ve sırasıyla aşağıdaki büyüklüklere sahip olduğu açıktır:

Dolayısıyla, damlacık üzerinde elektrot ucundan ayırma eğiliminde olan net bir elektromanyetik kısma kuvveti vardır.

Bu gücün büyüklüğü aşağıdaki gibi belirlenebilir:

Zorla # 4. Sürükle Zorla (F _d ):

Damlanın etrafındaki gazın akışı nedeniyle oluşan bir sürükleme kuvveti, damlacıkların elektrot ucundan ayrılmasına yardımcı olur. Bu kuvvetin büyüklüğü, GMAW'daki gaz akışının miktarından veya SMAW'deki kaplamalardan üretilen gazların miktarından sınırlı ölçüde etkilenebilir. Metal transferinin tipine bağlı olarak, plazma jeti damlacıktaki sürtünmeyi de destekleyebilir. Şekil 6.1'de gösterilen erimiş damlacığın arkının ayrılmasında farklı kuvvetlerin oynadığı roller.

Damlacık üzerine etki eden farklı kuvvetlerin büyüklüğünü belirlemek için, plazma arkı ve MIG arkı ayrı olduğu ve birbirinden bağımsız olarak kontrol edilebildiği için plazma-MIG kaynağı durumunda bunu yapmak çok uygun bulunmuştur.

Bu düzenleme ile, MIG kaynak telindeki kalıp akımını değiştirmek mümkündür, böylece damlacık üzerine etki eden elektromanyetik kuvvetler sıfırdan elde edilebilecek maksimum değere kadar değişebilir. Plazma akış hızını değiştirerek damlacık üzerindeki sürtünme kuvvetini değiştirmek de mümkündür.

Yüzey gerilim kuvveti Fs, damlacık kütlesinin sıfır akımda gaz akışı olmadan ölçülmesiyle belirlenebilir. Elektromotor kuvveti, önce telin içinden geçen akım ile gaz akışının bir fonksiyonu olarak bireysel damlacık kütlesinin ölçülmesiyle elde edilebilir.

Elektromotor kuvvetler F _p, I = 0'daki verilerden elde edilebilir:

F _p = F _s - (Fg + Fd) ………. (6.13)

Bu elektromotor kuvveti, düşük akım değeri için negatiftir, ancak yaklaşık 25A'nın üzerinde, akımla orantılı olarak az veya çok artar.

Kaynak akımı büyüklüğü, yüzey gerilimi, çekme kuvveti, yerçekimi ve ark uzunluğu ışığında damlacık üzerine etkiyen net kuvvete bağlı olarak, kalıp kaynağının kalitesini belirleyen özel bir metal transfer modu elde edilir.