Sualtı ark kaynağı esas olarak düz kaynak pozisyonu kaynağı için uygundur. Belirli takım yardımcıları kullanılırsa, köşe kaynağı ve yatay kaynak pozisyonu kaynağı da gerçekleştirilebilir. Sualtı ark kaynağında kaynağın şeklini ve performansını etkileyen ana faktörler kaynak işlemi parametreleri ve işlem koşullarıdır. Aşağıda esas olarak düz kaynak pozisyonunun durumunu tartışıyoruz.
Kaynak parametrelerinin etkisi
Tozaltı ark kaynak dikişinin şeklini ve büyüklüğünü etkileyen kaynak işlemi parametreleri arasında kaynak akımı, ark voltajı, kaynak hızı ve tel çapı yer almaktadır.
(1) Kaynak akımı
Diğer koşullar değişmeden kaldığında, kaynak akımını artırmanın kaynak penetrasyonuna etkisi (Şekil 1'de gösterildiği gibi), ister Y şeklinde bir oluk ister I şeklinde bir oluk olsun, normal kaynak koşullarında, penetrasyon kaynak akımının değişimine orantılıdır, yani etki Şekil 2'de gösterilmiştir. Akım küçük, penetrasyon derinliği sığ ve aşırı yükseklik ve genişlik yetersizdir; akım çok büyükse, penetrasyon derinliği büyüktür ve aşırı yükseklik çok büyüktür, bu da yüksek sıcaklıkta çatlakların oluşmasını kolaylaştırır.
a) I-eklem b) Y-eklem
(2) Ark gerilimi
Ark voltajı ark uzunluğuyla orantılıdır. Aynı ark voltajı ve kaynak akımı altında, seçilen akı farklıysa ve ark boşluğundaki elektrik alan şiddeti farklıysa, ark uzunluğu farklı olacaktır. Diğer koşullar değişmeden kalırsa, ark voltajının değiştirilmesinin kaynak şekli üzerindeki etkisi Şekil 3'te gösterilmiştir.
Ark voltajı düşüktür, penetrasyon büyüktür, kaynak genişliği dardır ve sıcak çatlakların oluşması kolaydır: Ark voltajı yüksek olduğunda, kaynak genişliği artar ve aşırı yükseklik yeterli olmaz. Sualtı ark kaynağı sırasında, ark voltajı kaynak akımına göre ayarlanır, yani belirli bir kaynak akımı, kaynak arkının kararlı yanmasını sağlamak için belirli bir ark uzunluğunu korumalıdır, bu nedenle ark voltajının değişim aralığı sınırlıdır.
a) I-eklem b) Y-eklem
(3) Kaynak hızı
Kaynak hızı, penetrasyon derinliği ve genişliği üzerinde bir etkiye sahiptir. Genellikle kaynak hızı küçüktür, kaynak havuzu büyüktür ve kaynak penetrasyonu ve genişliği her ikisi de daha büyüktür. Yani, penetrasyon derinliği ve penetrasyon genişliği, Şekil 4'te gösterildiği gibi kaynak hızıyla ters orantılıdır. Kaynak hızının kaynak bölümünün şekli üzerindeki etkisi Şekil 5'te gösterilmiştir.
Kaynak hızı çok düşük, erimiş metal miktarı büyük ve kaynak dikişi kötü oluşmuş: kaynak hızı yüksek olduğunda, erimiş metal miktarı yetersizdir ve alt kesim kolayca oluşur. Gerçek kaynakta, verimliliği artırmak için ark gücü artırılmalı ve kaynak kalitesini sağlamak için kaynak hızı artırılmalıdır.
H - penetrasyon derinliği B - penetrasyon genişliği
Şekil 5 Kaynak hızının kaynak kesitinin şekli üzerindeki etkisi
a) I-eklem b) Y-eklem
(4) Kaynak teli çapı
Kaynak akımı, ark gerilimi ve kaynak hızı sabit olduğunda, kaynak telinin çapının farklı olması nedeniyle kaynak dikişinin şekli değişecektir.
Tablo 1'de gösterilen akım yoğunluğunun kaynak şekli ve boyutu üzerindeki etkisi tablodan görülebilir, diğer koşullar değişmeden kalır, penetrasyon derinliği kaynak telinin çapıyla ters orantılıdır, ancak bu ilişki akım yoğunluğunun artmasıyla zayıflar. Akım yoğunluğunun artmasıyla erimiş havuzdaki erimiş metal miktarı artmaya devam eder ve erimiş metalin geriye doğru hareket etmesi zorlaşır ve penetrasyon derinliği yavaşça artar. Kaynak dikişinin kalitesini sağlamak için ark voltajı kaynak akımıyla aynı anda artırılmalıdır.
Proses Koşullarının Kaynak Şekillendirme Üzerindeki Etkisi
(1) Popo oluğu şeklinin ve boşluğunun etkisi
Diğer koşullar aynı olduğunda, oluk derinliği ve genişliği artırıldığında, kaynak penetrasyonu artar, füzyon genişliği hafifçe azalır ve fazla yükseklik önemli ölçüde azalır, Şekil 6'da gösterildiği gibi. Alın kaynağında, boşluk boyutu değiştirilirse, kaynağın şekli de ayarlanabilir. Aynı zamanda, plakanın kalınlığı ve ısı dağılımı koşulları da Tablo 2'de gösterildiği gibi kaynak genişliği ve fazla yükseklik üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
(2) Tel eğiminin ve iş parçası eğiminin etkisi
Kaynak telinin eğim yönü, Şekil 7'de gösterildiği gibi, iki türe ayrılır: ileri eğim ve geri eğim. Eğimin yönü ve boyutu farklıdır, arkın üfleme kuvveti ve erimiş havuzun ısısı üzerindeki etkisi farklıdır ve kaynak dikişi oluşumu üzerindeki etkisi de farklıdır. Şekil 7a, kaynak telinin ileri eğimini ve Şekil 7b, kaynak telinin geri eğimini göstermektedir. Kaynak teli belirli bir eğim açısı içinde geriye eğildiğinde, ark kuvvetinin erimiş havuz metali üzerindeki etkisi zayıflar ve erimiş havuzun altındaki sıvı metal kalınlaşır, böylece penetrasyon derinliği azalır. Bununla birlikte, arkın erimiş havuzun önündeki temel metal üzerindeki ön ısıtma etkisi güçlenir, böylece erime genişliği artar. Şekil 7c, geri eğimin penetrasyon derinliği ve penetrasyon genişliği üzerindeki etkisini göstermektedir. Gerçekte kaynak telinin öne doğru eğilmesi sadece bazı özel durumlarda, örneğin küçük çaplı silindirik iş parçalarının dairesel dikişinin kaynaklanmasında kullanılır.
İş parçası eğimli kaynaklandığında, yukarı eğimli kaynak ve aşağı eğimli kaynak olmak üzere iki durum vardır ve bunların kaynak oluşumu üzerindeki etkileri, Şekil 8'de gösterildiği gibi açıkça farklıdır. Yukarı eğimli kaynak sırasında (Şekil 8a, b), eğim açısı 6 dereceden 12 dereceye kadar büyükse, kaynağın aşırı yüksekliği çok büyüktür, her iki tarafta da girintiler oluşur ve şekillendirme önemli ölçüde bozulur. Uygulamada, yukarı eğimli kaynaktan kaçınılmalıdır. Aşağı eğimli kaynağın etkisi, yukarı eğimli kaynağın etkisinin tersidir, bkz. Şekil 8c, d.
a) İleri eğim b) Geri eğim c) Tel geri eğim açısının kaynak oluşumuna etkisi
(3) Akı birikiminin etkisi
Batık ark kaynak akısının yüksekliği genellikle 25-40mm'dir ve ark, filamentin etrafına gömülmelidir. Bağlı akı veya sinterlenmiş akı kullanıldığında, akı yığınının yüksekliği, düşük yoğunluğu nedeniyle eritilmiş akıdan %20 ila %50 daha yüksektir. Akı birikimi yüksekliği ne kadar büyükse, kaynak yüksekliği de o kadar büyük ve penetrasyon derinliği o kadar sığdır.
Kaynak İşlemi Koşullarının Kaynak Metal Özellikleri Üzerindeki Etkisi
Kaynak koşulları değiştiğinde, temel metalin seyreltme oranı ve akı erime oranı (akı erime miktarı/kaynak teli erime miktarı) değişir ve bu da kaynak metalinin özelliklerini etkiler, bunlar arasında kaynak akımı ve ark voltajı daha büyük bir etkiye sahiptir. Şekil 9 ila 11, kaynak akımının, ark voltajının ve kaynak hızının akı erime oranı üzerindeki etkilerini göstermektedir.
Akı erime oranının değişmesi nedeniyle kaynak metalinin kimyasal bileşimi ve mekanik özellikleri değişir, özellikle sinterlenmiş akıya alaşım elementlerinin eklenmesi kaynak metalinin kimyasal bileşimi üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Şekil 12 ila 14, çeşitli kaynak koşullarının kaynak metalinin Mn ve Si içerikleri üzerindeki etkilerini göstermektedir.
,
