GTAW'ın Çalışması: 7 Adım

Gaz Tungsten Ark Kaynağı'nın (GTAW) başarılı bir şekilde çalıştırılmasındaki ana adımlar şunlardır: 1. Elektrot Hazırlama 2. Yedekleme Plakaları ve Boşaltma 3. Ark Başlatma 4. Ark Bakımı 5. AC Kaynaklı Akım Düzeltme 6. Kaynak Tekniği 7. Durdurma Yay.

Adım # 1. Elektrot Hazırlama:

Sağlam, temiz ve kaliteli bir kaynak elde edilecekse, tungsten elektrodunun düzgün şekilde hazırlanması çok önemlidir. Elektrot şeklinin simetrisi, gaz akış düzenini ve dolayısıyla kaynak havuzunda erimiş metale sağlanan koruma derecesini belirler. Akım düşük olduğunda veya elektrot çapı çok büyük olduğunda, ark özellikle DC EN kullanıldığında noktadan noktaya kadar dolaşır.

Bununla birlikte, bu durum, elektrotu bir noktaya öğütmek suretiyle düzeltilebilir. Elektrot ucu açısı, kaynak akımı ve kaynaklanacak malzemenin kalınlığı ile ilgilidir. 30 ° ile 120 ° arasında değişmektedir ancak en yaygın kullanılan açı 60 ° 'dir. Koniklik derecesi ayrıca kaynak penetrasyonunu da etkiler; açı küçüldükçe penetrasyon derinleşir ve boncuk daralır.

Elektrot genellikle, elektrot ucunun çapının 1½ katını geçmemesi gereken bir çapa sahip bilyeli bir uç için hazırlanır. Bununla birlikte, bilyeli uç özellikle Şekil 9.5'de gösterilen şekil ve büyüklükteki bir elektrot üzerinde yapılır, başlangıçta elektrotun kaynak devresindeki DCEP ile bağlanmasıyla yapılır ve istenen boyutta bir top üretildiğinde, ancak fiili olarak işlem kesilir. elektrot ucunu kullanın, Şekil 9.6'da gösterildiği gibi akımın ve kutupluluğun türüne bağlı olarak şeklini alır. Erimiş yarım küre ucu kaynak için en çok arzu edilen durumdur.

Thoriated tungsten elektrotları kolayca toplanmaz ve bu nedenle özellikle düşük akımlarda kaynak yapmak için konik olarak konulması gerekir. Ayrıca, yüksek kaynak akımlarında daha güvenilir ark başlatma ve ark stabilitesi sağlarlar.

Gaz nozülünün ötesindeki elektrot çıkıntısı, ortak tasarım ve kaynak pozisyonu ile belirlenir, örneğin, el altından kaynaklandığında, elektrot nozülün 5 mm ötesine uzanabilir, böylece fileto kaynaklarının erişim açısından ele alınması daha zordur; 6 mm'ye kadar olan kısımlar arzu edilebilirken, köşe kaynakları için 1, 5 ila 3 mm arasında bir uzantı yeterlidir. Nozülün ötesindeki minimum elektrot uzatma, 1, 5 mm'den daha az olmamalıdır, aksi halde nozül aşırı ısınır ve her ihtimalde ağır hasar görür.

Adım # 2. Yedekleme Plakaları ve Tasfiye:

GTAW torçuna uygun şekilde hazırlanmış tungsten elektrotu yerleştirildikten sonra, ancak kaynak işlemine başlamadan önce, atmosferik gazların kötü etkilerinden kaçınmak için temizlenmiş işi arkadan yeterli koruma ile ayarlamak esastır.

Tatminkar destek sağlamak için farklı yöntemler kullanılır. Bu tür bir yöntem, oksi-asetilen kaynağında aynı amaç için yaygın olarak kullanılan karbon siyah çubuğu gibi destek çubuklarının kullanılmasıdır. İkinci destek yöntemi, koruyucu gazın arka tarafa verilmesidir.

Bu, özellikle boruların kaynaklanmasına uygundur, ancak Şekil 9.7'de gösterildiği gibi içinden geçen gazı yedekleyen bir destek tertibatı sağlayarak plaka benzeri bir iş için kullanılabilir. Akı desteği kullanımı, kaynağın arka kısmını atmosferik kontaminasyondan korumak için başka bir yöntemdir. Akının arka tarafa yapıştırılması durumunda, sıcaklık belirli bir sınırın ötesine geçtiğinde koruyucu gaz üretmek için çalıştırılır.

Kaynağın arka tarafının tamamen korunması için, genellikle Şekil 9.7'de gösterilene benzer bir şekilde arka kısımdaki gaz akışı ile temizlenir. Genellikle yedekleme için kullanılan gaz, argon gibi etkisiz bir gazdır, ancak bazen paslanmaz çeliklerin kaynaklanması için temizleme gazı olarak azot kullanılabilir. Hidrojen de, patlama probleminin karşı korunduğu ve baz metal tarafından emiliminin bir problem olmadığı durumlarda da kullanılabilir. Gazı temizleme veya koruma için destekleyici bir donanım sağlamak mümkün olmadığında, alternatif yöntem arka tarafta oksi-hidrojen alevleri kullanmaktır. Bu, alt tarafı atmosferden ve kontamine edici etkilerinden korur.

Adım # 3. Ark Başlatma:

Arkın başlaması için düzenli elektron akışı gereklidir. Tungstende elektron emisyonu termiyonik tipte olduğundan, elektronların emisyonunu başlatmak için elektrot ucunun sıcaklığını yükseltmek zorunludur. Korumalı metal ark kaynağında arkın başlatılması için kullanılan 'dokun ve çek' yöntemi kuşkusuz kullanılabilir, ancak tungsten elektrotunun özellikle yüksek kaynak akımı durumunda kirlenmesine neden olur.

Bu, kaynak metale tungsten eklenmesine, daha yüksek elektrot tüketimine ve dengesiz ark oluşumuna neden olabilecek elektrot ucunun erime noktasının düşmesine neden olur, bu nedenle istenmeyen bir uygulamadır.

Bu kısıtlamaların ışığında, GTAW'da ark başlatma normal olarak aşağıdaki üç yöntemden biri ile yapılır:

(i) Karbon blok veya hurda malzeme kullanımı,

(ii) Yüksek frekanslı yüksek voltaj beslemesi ve

(iii) Düşük akımlı pilot ark.

Bir karbon bloğu üzerine yayı dokunma ve çekme yöntemiyle başlatmak yaygın bir uygulamadır. Ark, termiyonik emisyon oluşturmak için tungsten elektrodunu ısıtmak için kolayca kurulur ve kısa bir süre boyunca korunur. Bu normalde birkaç saniye sürer ve ark, iş parçası üzerinde kaynağın başlandığı noktada kolayca başlatılır.

Bu dokunma ve çekme yöntemi her zaman kusursuz değildir, çünkü karbon Parçacıkları tungsten elektroduna yapışabilir, bu daha sonra kaynak metal tarafından istenmeyen bir şekilde dahil edilmesine veya karbon toplanmasına yol açan iş parçasına transfer edilebilir. Tungsten karbür ayrıca daha düşük bir erime noktasına sahiptir ve bu nedenle, erimiş küresel ucun boyutunu arttırır.

Bu aynı zamanda ark dolaşmasına ve akım yoğunluğunu azaltan ark direncinin artmasına neden olur. İstenmeyen koşullar nedeniyle, gerekli elektrot ısınana kadar arkın iş malzemesi hurdası ile başlatılması ve daha sonra ark kaynağın başlandığı noktaya aktarılması tavsiye edilir.

Yüksek voltajlı yüksek frekans akımı, elektrot iş parçasına dokunmadan kolay ark başlatma elde etmek için AC güç kaynaklarıyla birlikte kullanılır. Yüksek frekanslı yüksek voltaj akımı normal kaynak devresinin üzerine yerleştirildiğinde, elektrot ucu ile iş parçası arasındaki hava boşluğunu hızla iyonize eder, böylece elektron emisyonunun tungsten elektrodundan oluşmasını kolaylaştırır.

Kullanılan yüksek frekans, 3000 ila 5000 volt gerilim için 100 KHz ve 2 MHz arasında değişmektedir. Bu ark başlatma yöntemi çok verimli ve temizdir ve tungsten elektroduna uzun ömür sağlar. Ark başlatılıp stabilize edildikten sonra HFHV akımı kapatılır ve normal kaynak devresi devreye girer. Şekil 9.3, HFHV ark başlatma sistemi için elektrik devresini göstermektedir ve Şekil 9.8, yayı başlatmak veya sürdürmek için böyle bir ünite ile elde edilen temel dalga biçimini göstermektedir.

Düşük akımlı pilot ark sistemi, bir dc kaynak sistemiyle kullanılabilecek çok güvenilir ark başlatma yöntemidir. Pilot ark, tungsten kaynak elektrotu ve Şekil 9.9'da gösterildiği gibi GTAW torç nozülüne dahil edilen başka bir elektrot (genellikle anot) arasında kurulur. Pilot ark, küçük bir yardımcı güç kaynağı tarafından çalıştırılır ve kaynak arkını gaz sobası aydınlatmasında kullanılan pilot arka benzer bir şekilde başlatmak için koşullar sağlar. Pilot ark, çizik tekniği ile veya yüksek frekanslı enerji ile başlatılabilir.

Adım # 4. Ark Bakımı:

Sabit bir arkın bakımı, tutarlı ve kaliteli kaynaklar elde etmek için zorunludur. Bu, bir dc arkında çok fazla sorun olmayabilir, ancak ac kaynağında, ark voltajını ve kaynak akımını her yarım devirde sıfır büyüklük kazanır. Bu nedenle, normal bir 50 Hz şebeke beslemesi için ark her saniye 100 kez söner ve bu durum kararlılığını korumak için yeterli önlemler alınmazsa ark kesintisine neden olabilir.

Bu normalde aşağıdaki üç yöntemden biriyle yapılır:

(i) Kaynak transformatörünün yüksek açık devre gerilimi,

(ii) Ana kaynak devresine yüksek frekanslı yüksek voltaj yükleme, ve

(iii) Yüksek voltaj dalgalanması enjeksiyonu.

İlk yöntemde, bir transformatör, mevcut sıfır duraklamadan hemen sonra arkayı yeniden salınmasına yardımcı olmak için yeterince yüksek bir OCV ve düşük elektriksel atalet verecek şekilde tasarlanmıştır. Pozitif yarım döngü sırasında elektrot daha sıcak çalışır, bu nedenle ark pozitif ila negatif yarım döngü değişiminde derhal yeniden ateşlenirken negatif yarı döngüde yüksek OCV'ye gerek yoktur, ancak negatif ila pozitif yarım döngü değişimi elektrot daha soğuktur ve bu nedenle, yeniden ateşlemede gecikme mevcut sıfır duraklama ile sonuçlanır ve bu fenomen kısmi düzeltme olarak bilinir.

Akım sıfir duraklaması sırasında, arkı Şekil 9.10'da gösterildiği gibi yeniden ateşlemek için voltajda sıçrama vardır. Bu nedenle, OCV yeterince yüksek olduğunda ark tatmin edici şekilde salınır; bu, iyi korunmuş bir ark ile sonuçlanır. Bir kaynak arkının korunmasına yönelik bu yöntem ayrıca kendi kendine tutuşma olarak da adlandırılır.

Kendiliğinden tutuşma basit olsa da, OCV'nin yüksek olma eğiliminde olması, genellikle 100 volt'a yaklaşması ve düşük güç faktörüne (yani, V _arc / OCV) yol açması gibi dezavantajları vardır. Daha yüksek güvenilirlik için, kendiliğinden tutuşma, OCV'den çalıştırılan ve voltaj normal ark çalışma voltajına düştüğünde çalışmayan hale gelen yüksek frekanslı bir kıvılcım ünitesi sağlayarak desteklenir. Bu kapatma aynı zamanda radyo parazitinin süresini de sınırlar.

HFHV ünitesi sürekli kullanım için kaynak devresine dahil edildiğinde, sadece ark başlatma için değil aynı zamanda ark bakımı için de kullanılabilir. Yeniden ateşlemeyi sağlamak için kıvılcımlar ark boşluğu boyunca boşaltılır ve bu ana kaynak devresindeki akımın akışı için iyonize bir yol sağlar. Yüksek frekans ünitesinde biraz daha düşük açık devre voltajları gerekir ve bu da güç faktöründe ilgili iyileşmeye yol açar.

Yüksek frekanslı kıvılcım birimi, bir kıvılcım aralığından boşalan yüksek voltaj transformatörü tarafından yüklenen bir kapasitörden oluşur. Kaynak güç kaynağı voltajı, kıvılcım aralığının kırılma voltajını aştığında bir kıvılcım dizisi oluşacak şekilde çalıştırılır ve kaynak akımının akım sıfır aralığından geçtiği süre boyunca gerçekleşecek şekilde düzenlenir (bkz. Şekil 9.8). Genellikle her yarım döngünün üçte ikisini kapsar. İşleminin döngüsel yapısından dolayı ani ark yeniden tutuşmasını sağlayamaz, bu nedenle kısmi düzeltmeye neden olur.

Üçüncü ark yeniden ateşleme yöntemi, yeniden ateşleme için gereken en yüksek gerilimi sağlamak için güç devresine bir gerilim dalgası enjekte etmeyi içerir. Bu, bir kapasitörün güç devresi tarafından amaçlanan anda çalıştırılan bir anahtar üzerinden boşaltılmasıyla gerçekleştirilir. Negatif yarı döngünün sonunda ark sönerse, voltaj yeniden yükselme zirvesi gelişmeye başlar ve bu da arkı tekrar ateşlemek için kapasitörün boşaldığı bir gaz tahliye vanasını ateşler. Bu durumda yeniden ateşleme anlıktır ve bu nedenle HFHV yönteminde karşılaşılan kısmi düzeltme olasılığını ortadan kaldırır.

Transformatörün en yüksek OCV değerini sağlaması gerekmediğinden, sistemin güç faktörü düşük bir OCV transformatörü kullanılarak geliştirilebilir. Yeniden ateşleme etkisi 50 volt rms ile gerçekleştirilebilir; Böylece operasyonel güvenliği de artırabilir. Sistem geçici olarak çalışır ve ark yeniden ateşlendiğinde otomatik olarak kapanır.

Zamanlanmış voltaj dalgalanması yalnızca bir ark tutabilir, soğuktan veya her zaman anlık sönmeden sonra başlatamaz. Bir yüksek gerilim enjektörünün devre şeması ve bunun etkisi Şekil 9.11'de gösterilmektedir.

Adım # 5. AC Kaynaklı Akım Düzeltme:

AC ile GTAW'da stabil bir ark oluşturulduğunda, tungsten elektrotu kaynaklanacak metalin sıcaklığından çok daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılır. Bu, elektrot ya da iş parçasının elektron yayması için farklı yetenekleriyle sonuçlanır; Daha sıcak olan elektrot, iş parçasından çok daha kolay bir şekilde elektronlar yayar. Bu, Şekil 9.12'de gösterilen dengesiz ac üretme eğiliminde olan akım akışına karşı direnç farkı ile sonuçlanır.

Elektrot pozitif olduğunda daha yüksek voltaj gerektiğinden, kısmi düzeltmeye neden olan daha düşük akım akışı ile sonuçlanır. Bu kısmi düzeltme, doğal düzeltme olarak da bilinir ve bir d ile sonuçlanır. c, trafoyu doyurma eğiliminde olan, % 30'luk bir değer kaybıyla sonuçlanan akım bileşeni. Bu durum, meydana geldiklerinde mevcut sıfır duraklamalar nedeniyle daha da belirginleşmektedir.

İçsel düzeltmenin zararlı etkileri, Şekil 9.13'te gösterildiği gibi, güç devresinde 100 pF / A'ya kadar verebilen tersinir elektrolitik kapasitörlerin sıraları yerleştirilerek düzeltilebilir. Bu, elektrot negatif olduğunda, elektrot pozitif olduğunda akacak daha fazla akım yapan kapasitörlerde bir yük kalmasına neden olur.

Bununla birlikte, bu kondansatör bankasının rolü, ark akımın negatif döngüsü sırasında arızalandığında arkın başlangıcında tersine çevrilir. Bu nedenle, devrenin içine yerleştirilmiş olana ters polarite yükü veren ters doğrultma ile sonuçlanır. Bu nedenle, ark başlatılmasına karşı çıkıyor. Bunu önlemek için, bastırma kapasitörü ark başlatma döneminde kapatılır.

Yüksek frekanslı ac kullanıldığında, GTAW arkını başlatmak kolaydır ve HF ünitesi düzenli aralıklarla kullanılırsa, ark bakımı da sorun olmaz. Böyle bir durumda kaynak transformatörü, tungsten elektrodunu soğuk tutacak ve istenen sonucu verecek şekilde pozitif ve negatif yarım döngüleri değiştirerek gerekli ısı dengesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu amaçla, negatif bir yarı döngüye bir pozitif, 1: 20 kadar yüksek bir orana sahip olabilir ve Şekil 9.14'te gösterildiği gibi istenen herhangi bir konfigürasyonda olabilir.

Adım # 6. Kaynak Tekniği:

GTAW için hem manuel hem de mekanik çalışma modları kullanılır. Manuel kaynak için, ark başlatıldıktan sonra, kaynak torcu ön kaynak konumunda 70 ° ila 80 ° 'lik bir açıyla tutulur. Mekanik GTAW için kaynak torcu genellikle iş parçasına dik olarak tutulur.

Manuel kaynak işlemine başlamak için ark uygun büyüklükte bir kaynak havuzu oluşturmak için küçük bir dairede hareket ettirilir. Başlangıç ​​noktasında istenen büyüklükte bir kaynak havuzu oluşturulduktan sonra, torcu kaynak eklemi boyunca istenen kaynak hızında hareket ettirerek bir kaynak yapılır. Erimiş metalin katılaşması istenen kaynak boncuk şeklini verir ve kaynak elde edilir.

GTAW’da dolgu metalinin eklenmesi veya yokluğu, iş parçası kalınlığına ve mafsal tasarımına bağlıdır. Manuel kaynak sırasında dolgu metalinin eklenmesi gerektiğinde, kaynak çubuğunun kaynak havuzunun ön ucuna elle beslenmesiyle yapılır.

Kaynak torcu ve dolgu çubuğu, tutarlı boyutta bir kaynak havuzunu korumak için bağlantı kenarları boyunca yumuşak bir şekilde hareket eder. Koruyucu gaz örtüsünün, katılaşıncaya kadar erimiş metal üzerinde tutulması ve dolgu çubuğunun sıcak ucunun ayrıca oksidasyon olasılığını önlemek için koruyucu gaz zarfının içinde tutulması sağlanır.

Dolgu malzemesinin kaynak havuzuna beslenmesi için farklı yöntemler benimsenmiştir. İnce malzeme için en çok önerilen, doldurma çubuğunun, torcun önündeki iş parçası yüzeyine 15 ° 'de tutulduğu ve Şekil 9.15'te gösterildiği gibi, kaynak havuzuna tekrar tekrar eklendiğidir. İkinci yöntemde, dolgu teli kaynak dikişi boyunca iş parçasına karşı tutulur ve bağlantı kenarı ile birlikte eritilir. Büyük kaynak için dolgu teli sürekli olarak kaynak havuzuna beslenir; Hem torç hem de dolgu teli salınır ancak tersi yönde. Otomatik GTAW'da dolgu teli, bir kılavuz üzerinden kaynak havuzuna düzgün bir oranda mekanik olarak beslenir.

İyi penetrasyon, uygun donatı, kaynak kalitesi ve ekonomi, elle veya düz kaynak açısından en uygun GTAW için uygundur. Bununla birlikte, dikey kaynakta iyi penetrasyon da sağlanabilir. GTAW torcu genellikle hem dikey hem de dikey kaynak için iş parçasına önden kaynak pozisyonunda 75 ° 'de tutulur. Düşey aşağı kaynak genellikle tatmin edici değildir; metal düşebilir ve penetrasyon eksikliği sıklıkla ortaya çıkar.

Mekanize GTAW sıklıkla kullanılır ve çoğu zaman derzler dolgu teli ihtiyacını ortadan kaldıracak şekilde tasarlanmıştır. Bununla birlikte, gerektiğinde, istenen boyuttaki yeke teli kaynak havuzuna bir makaradan beslenir. Mekanize üniteler genellikle, GTAW torçunun doğrusal bir aktüatöre kenetlendiği ve torcun bunun boyunca hareket etmesinin ark voltajındaki değişiklik açısından elde edilen geri bildirime dayanan ark uzunluğu kontrol cihazlarını kullanır.

Bu cihaz tutarlı yay uzunluğunu korumak için çok kullanışlıdır ve böylece iş parçası konturundaki küçük değişiklikler nedeniyle kaynak geometrisindeki değişimi kolayca ortadan kaldırabilir. Bununla birlikte, bir turun çok geçişli bir çevresel kaynakta her tamamlanışında torç pozisyonunu değiştirerek ark uzunluğunu otomatik olarak ayarladığı boru hatlarının otomatik GTAW'ında da kullanılır. Bu, ark voltajının ve kaynak akımının kaynak kalitesinde ortaya çıkan tutarlılık ile tutarlı kalmasını sağlar.

Adım # 7. Arkın Durdurulması:

Kaynak işleminin sonunda arkın sönmesi gerekir ve bunun aniden değil, yavaş yavaş yapılması gerekir. Ani kaynak durması, merkezi boru ve pençe çatlakları gibi kusurlara yol açabilir. Bu kusurlar, özellikle vakumda veya basınç altında kullanılması amaçlanan eklemlerde sızıntılara neden olabilir.

Bu nedenle yayı durdurmanın normal yöntemi, kaynak hızını azaltmak ve krateri tamamen dolana kadar torcu kademeli olarak çekmektir. Ayrıca DC kaynakta ark, kaynak güç kaynağının volt karakteristiğine bağlı olarak yüksek voltaj ve düşük akıma neden olacak şekilde uzatılarak söndürülür.

Mekanize kaynakta, kapatmadan önce kaynak hızı arttırılarak uç krater azaltılır. Krater borusu ayrıca, krater dolgusu adı verilen bir cihaz kullanılarak, durmadan önce akımı yavaş yavaş azaltarak da giderilebilir.

Bütün bu durumlarda kaynak devresi, kaynak devresindeki akımın akışı başlamadan önce koruma gazını açacak şekilde tasarlanmıştır ve torç kapatıldığı sırada akımın akışı derhal durur ancak koruyucu gaz akışı sıcak katılaşan kaynak metalinin korunmasını sağlamak için birkaç saniye daha. Bu, devrede solenoid valfler sağlayarak sağlanır.