Kaynak proses faktörlerine ek olarak, oluk boyutu ve boşluk boyutu, elektrot ve iş parçasının eğim açısı, birleştirme yerinin mekansal konumu vb. gibi diğer kaynak proses faktörleri de kaynak oluşumunu ve kaynak boyutunu etkileyebilir.
1. Kaynak akımının kaynak oluşumuna etkisi
Diğer bazı koşullar altında, ark kaynak akımının artmasıyla birlikte, kaynak penetrasyon derinliği ve kalan yüksekliği artar ve penetrasyon genişliği hafifçe artar. Bunun nedenleri şunlardır:
1) Ark kaynağının kaynak akımı arttıkça, kaynak parçasına etki eden ark kuvveti artar, arkın kaynak parçasına olan ısı girişi artar ve ısı kaynağının konumu aşağı doğru hareket eder, bu da ısının erimiş havuzun derinliğine iletilmesine elverişlidir ve penetrasyon derinliğini artırır. Penetrasyon derinliği yaklaşık olarak kaynak akımıyla orantılıdır, yani kaynak penetrasyon derinliği H yaklaşık olarak Km×I'ye eşittir. Formülde Km, penetrasyon katsayısıdır (kaynak akımının kaynak penetrasyonunu artırmak için 100A artırıldığı milimetre sayısı), bu da ark kaynak yöntemi, tel çapı, akım türü vb. ile ilgilidir. Tablo 1-1'ye bakın.
2) Ark kaynağının çekirdek veya telinin erime hızı kaynak akımıyla orantılıdır. Ark kaynağının kaynak akımı arttıkça kaynak telinin erime hızı artar ve kaynak telinin erime miktarı yaklaşık olarak orantılı olarak artarken erime genişliğinin artışı daha az olduğundan kaynak dikişi yüksekliği artar.
3) Kaynak akımı arttıkça ark sütununun çapı artar, ancak arkın iş parçasına olan derinliği artar ve ark noktasının hareket aralığı sınırlanır, bu nedenle erime genişliğindeki artış küçük olur.
Gaz korumalı metal ark kaynağı sırasında kaynak akımı artar ve kaynak penetrasyonu artar. Kaynak akımı çok büyük ve akım yoğunluğu çok yüksekse, özellikle alüminyum kaynak yaparken parmak şeklinde penetrasyon oluşması muhtemeldir.
2. Ark voltajının kaynak oluşumuna etkisi
Diğer bazı koşullar altında, ark voltajı arttırıldığında, ark gücü de buna bağlı olarak artar ve kaynak tarafından giren ısı artar. Ancak, ark voltajının artışı ark uzunluğunun artırılmasıyla elde edilir. Ark uzunluğunun artması, ark ısı kaynağının yarıçapını artırır, arkın ısı dağılımı artar ve giriş kaynağının enerji yoğunluğu azalır, böylece penetrasyon derinliği biraz azalır ve penetrasyon derinliği artar. Aynı zamanda, kaynak akımı değişmeden kaldığından, kaynak telinin erime miktarı temelde değişmeden kalır, bu da kaynak yüksekliğini azaltır.
Çeşitli ark kaynak yöntemleri için, Rusya ve Japonya'nın uygun kaynak formasyonu elde etmesi, yani uygun bir kaynak formasyonu katsayısı φ koruması, kaynak akımını artırırken ark voltajını uygun şekilde artırması ve ark voltajı ile kaynak akımı arasında uygun bir eşleştirme ilişkisi gerektirmesi gerekir. Bu, erimiş elektrot ark kaynağında en yaygın olanıdır.
3. Kaynak hızının kaynak oluşumuna etkisi
Belirli diğer koşullar altında, kaynak hızının artırılması kaynak ısısı girdisinin azalmasına yol açacak ve böylece kaynak genişliği ve penetrasyon derinliği azalacaktır. Kaynak birim uzunluğundaki tel metal birikiminin miktarı kaynak hızıyla ters orantılı olduğundan, kaynak yüksekliğinde de azalmaya yol açacaktır.
Kaynak hızı, kaynak verimliliğini değerlendirmek için önemli bir endekstir. Kaynak verimliliğini iyileştirmek için kaynak hızı artırılmalıdır. Ancak, yapısal tasarım tarafından gerekli görülen kaynak boyutunu sağlamak için, kaynak hızı artırılırken kaynak akımı ve ark voltajı da buna uygun olarak artırılmalıdır. Bu üç nicelik birbirleriyle ilişkilidir. Aynı zamanda, kaynak akımı, ark voltajı ve kaynak hızı artırıldığında (yani, yüksek güçlü kaynak arkı, yüksek kaynak hızı kaynağı), erimiş havuzun oluşturulması sürecinde ve erimiş havuzun katılaşma sürecinde, kenarlar, çatlaklar vb. gibi kaynak kusurlarının oluşabileceği de dikkate alınmalıdır, bu nedenle kaynak hızını artırmanın bir sınırı vardır.
4. Kaynak akımı tipi ve polaritesi ile elektrot boyutunun kaynak oluşumuna etkisi
1). Kaynak akımının türü ve polaritesi
Kaynak akımı tipleri DC ve AC olarak ikiye ayrılır. Bunlar arasında DC ark kaynağı, akım darbesinin varlığına veya yokluğuna göre sabit DC ve darbeli DC olarak ikiye ayrılır; polariteye göre DC pozitif bağlantı (kaynak parçası pozitife bağlanır) ve DC ters bağlantı (kaynak parçası negatife bağlanır) olarak ikiye ayrılır. AC ark kaynağı, farklı akım dalga formlarına göre sinüs dalgası AC ve kare dalga AC olarak ikiye ayrılır. Kaynak akımının tipi ve polaritesi, arkın kaynak parçasına girdiği ısı miktarını etkiler, bu nedenle kaynak oluşumunu etkileyebilir ve ayrıca damlacık transfer sürecini ve temel metalin yüzeyindeki oksit filminin giderilmesini etkileyebilir.
Argon tungsten ark kaynağı çelik, titanyum ve diğer metal malzemeleri kaynaklamak için kullanıldığında, DC bağlandığında oluşan kaynağın nüfuz derinliği en büyük, DC ters çevrildiğinde ise en küçük olur ve AC ikisi arasındadır. Kaynak dikişinin nüfuziyeti DC pozitif kaynak sırasında en büyük ve tungsten elektrot yanma kaybı en küçük olduğundan, çelik, titanyum ve diğer metal malzemeleri kaynak yaparken DC pozitif kaynak kullanılmalıdır. TIG kaynağı darbeli DC kaynağını benimsediğinde, darbe parametreleri ayarlanabildiğinden, kaynak dikişi oluşturma boyutu gerektiği gibi kontrol edilebilir. Alüminyum, magnezyum ve alaşımlarını argon tungsten ark kaynağı ile kaynak yaparken, taban metalinin yüzeyindeki oksit filmini temizlemek için arkın katot temizleme etkisinden yararlanmak gerekir. AC kullanmak daha iyidir. Kare dalga AC'nin dalga formu parametreleri ayarlanabilir olduğundan, kaynak etkisi daha iyidir.
Füzyon elektrot ark kaynağında, DC ters bağlantısının kaynak penetrasyon derinliği ve genişliği DC pozitif bağlantıdan daha büyüktür ve AC kaynağının penetrasyon derinliği ve genişliği ikisi arasındadır. Bu nedenle, tozaltı ark kaynağında, daha büyük bir penetrasyon derinliği elde etmek için DC ters bağlantı kullanılırken; tozaltı ark yüzey kaynakta, penetrasyon derinliğini azaltmak için DC ileri bağlantı kullanılır. Gaz korumalı gaz korumalı ark kaynağında, DC ters bağlantısının yalnızca büyük bir penetrasyon derinliğine sahip olması nedeniyle değil, aynı zamanda kaynak arkı ve damlacık transfer sürecinin DC pozitif bağlantıdan ve AC'den daha kararlı olması ve katot temizleme etkisine sahip olması nedeniyle yaygın olarak kullanılır, bu nedenle yaygın olarak kullanılır. İletişim genellikle kullanılmaz.
2). Tungsten elektrot ucu şeklinin, tel çapının ve uzatma uzunluğunun etkisi
Tungsten elektrodun ön ucunun açısı ve şekli arkın konsantrasyonu ve ark basıncı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir ve kaynak akımının büyüklüğüne ve kaynak kalınlığına göre seçilmelidir. Genellikle, ark ne kadar yoğun ve ark basıncı ne kadar büyükse, penetrasyon derinliği ve penetrasyon genişliğindeki buna karşılık gelen azalma da o kadar büyük olur.
Gaz metal ark kaynağında, kaynak akımı sabit olduğunda, kaynak teli ne kadar ince olursa ark ısıtması o kadar yoğunlaşır, penetrasyon derinliği artar ve füzyon genişliği azalır. Ancak, gerçek kaynak projesinde tel çapını seçerken, zayıf kaynak oluşumunu önlemek için akım boyutu ve erimiş havuzun şekli de dikkate alınmalıdır.
MIGAW ark kaynağında kaynak telinin uzama uzunluğu arttıkça, kaynak akımının kaynak telinin uzayan kısmı üzerinden ürettiği direnç ısısı artar, böylece kaynak telinin erime hızı artar, böylece kaynak dikişinin kalan yüksekliği artarken, penetrasyon derinliği azalır. Çelik telin nispeten büyük özdirenci nedeniyle, tel uzama uzunluğunun kaynak oluşumu üzerindeki etkisi çelik ve ince tellerin kaynağında belirgindir. Alüminyum kaynak telinin özdirenci nispeten küçüktür ve etkisi büyük değildir. Kaynak telinin uzama uzunluğunu artırmak kaynak telinin erime katsayısını iyileştirebilse de, kaynak telinin erimesinin ve kaynak dikişi oluşumunun kararlılığı göz önünde bulundurulduğunda kaynak telinin uzama uzunluğunda izin verilen bir değişim aralığı vardır.
5. Diğer işlem faktörlerinin kaynak dikişi oluşturma faktörleri üzerindeki etkisi
Yukarıda belirtilen işlem faktörlerine ek olarak, oluk boyutu ve boşluk boyutu, elektrot ve iş parçasının eğim açısı ve birleştirme yerinin mekansal konumu gibi diğer kaynak işlemi faktörleri de kaynak oluşumunu ve kaynak boyutunu etkileyebilir.
1). Oluk ve boşluk
Kaynaklı birleştirmeleri ark kaynağı ile yaparken, genellikle kaynaklanmış plakanın kalınlığına göre boşluk bırakılıp bırakılmayacağı, boşluğun büyüklüğü ve oluğun şekli belirlenir. Bazı diğer koşullar altında, oluğun veya boşluğun büyüklüğü ne kadar büyükse, kaynaklı dikişin kalan yüksekliği o kadar küçük olur, bu da kaynak dikişinin konumunun azalmasına eşdeğerdir ve bu sırada füzyon oranı azalır. Bu nedenle, boşluk veya eğim, çıkıntının boyutunu kontrol etmek ve füzyon oranını ayarlamak için kullanılabilir. Boşluklu ve boşluksuz eğimle karşılaştırıldığında, ikisinin ısı dağılım koşulları biraz farklıdır. Genel olarak, eğimin kristalleşme koşulları daha uygundur.
2). Elektrot (kaynak teli) eğimi
Ark kaynağı sırasında, elektrot eğim yönü ile kaynak yönü arasındaki ilişkiye göre, elektrot ileri eğim ve elektrot geri eğim olmak üzere iki türe ayrılabilir. Kaynak teli eğildiğinde, ark ekseni de buna göre eğilir. Kaynak teli öne eğildiğinde, ark kuvvetinin erimiş havuz metalinin geriye doğru boşalması üzerindeki etkisi zayıflar, erimiş havuzun altındaki sıvı metal tabakası kalınlaşır, penetrasyon derinliği azalır, arkın kaynak dikişine olan derinliği azalır, ark noktasının hareket aralığı genişler ve erime genişliği azalır. artar, artık yükseklik azalır. Telin ileri eğim açısı ne kadar küçükse, etki o kadar belirgindir. Tel geri eğildiğinde ise tam tersi geçerlidir. Elektrot ark kaynağında, çoğunlukla elektrot geri eğim yöntemi kullanılır ve eğim açısı 65 derece ile 80 derece arasında daha uygundur.
3). Kaynak açısı
Kaynak eğimi, gerçek üretimde sıklıkla karşılaşılır ve yokuş yukarı kaynak ve yokuş aşağı kaynak olarak ikiye ayrılabilir. Bu sırada, erimiş havuz metali yerçekiminin etkisi altında eğimden aşağı akma eğilimindedir. Yokuş yukarı kaynak yaparken, yerçekimi erimiş havuz metalinin erimiş havuzun kuyruğuna boşalmasına yardımcı olur, böylece penetrasyon derinliği büyük, erime genişliği dar ve aşırı yükseklik büyüktür. Yukarı eğim açısı 6 derece -12 derece olduğunda, aşırı yükseklik çok büyüktür ve her iki tarafta da alt kesimler oluşması kolaydır. Yokuş aşağı kaynak yaparken, bu etki erimiş havuz metalinin erimiş havuzun kuyruğuna boşalmasını önler ve ark, erimiş havuzun altındaki metali derinlemesine ısıtamaz. Kaynak eğim açısı çok büyükse, yetersiz penetrasyona ve erimiş havuzda sıvı metalin taşmasına yol açacaktır.
4). Kaynak malzemesi ve kalınlığı
Kaynak penetrasyonu, kaynak akımının yanı sıra malzemenin ısıl iletkenliği ve hacimsel ısı kapasitesi ile ilgilidir. Malzemenin ısıl iletkenliği ne kadar iyi ve hacimsel ısı kapasitesi ne kadar büyükse, birim hacim başına metali eritmek ve aynı sıcaklığı yükseltmek için o kadar fazla ısı gerekir. Bu nedenle, kaynak akımı gibi belirli koşullar altında, penetrasyon derinliği ve penetrasyon genişliği azalır. Malzemenin yoğunluğu veya sıvının viskozitesi ne kadar büyükse, arkın sıvı erimiş havuzdaki metali yerinden oynatması o kadar zor olur ve penetrasyon o kadar sığ olur. Kaynaklamanın kalınlığı, kaynaklamanın içindeki ısı iletimini etkiler. Diğer koşullar aynı olduğunda, kaynaklamanın kalınlığı artar, ısı dağılımı artar ve füzyon genişliği ve penetrasyon derinliği azalır.
5). Akı, elektrot kaplaması ve koruyucu gaz
Akı veya elektrot kaplamasının bileşimi farklıdır, bu da farklı ark voltaj düşüşü ve ark kolon potansiyel gradyanı ile sonuçlanır ve bu da kaçınılmaz olarak kaynak oluşumunu etkiler. Akı yoğunluğu küçük olduğunda, parçacık boyutu büyük olduğunda veya istifleme yüksekliği küçük olduğunda, ark etrafındaki basınç düşük olduğunda, ark kolonu genişlediğinde ve ark noktası hareket aralığı büyük olduğunda, penetrasyon derinliği küçük, erime genişliği büyük olduğunda ve artık yükseklik küçük olduğunda. Kalın parçaları kaynaklamak için yüksek güçlü ark kaynağı kullanıldığında, pomza benzeri akının kullanılması ark basıncını azaltabilir, penetrasyon derinliğini azaltabilir ve füzyon genişliğini artırabilir. Ek olarak, kaynak cürufu uygun bir viskoziteye ve erime sıcaklığına sahip olmalıdır. Viskozite çok yüksekse veya erime sıcaklığı çok yüksekse, cüruf zayıf bir şekilde havalandırılacak ve kaynak yüzeyinde birçok basınç çukuru oluşması kolay olacak ve kaynak yüzeyi bozulacaktır.
Ark kaynağı için kullanılan koruyucu gazın (Ar, He, N2, CO2 gibi) bileşimi farklıdır ve ısıl iletkenlik gibi fiziksel özellikleri de farklıdır, bu da ark kutbu basınç düşüşünü ve ark kolonu potansiyel gradyanını, ark kolonu iletken kesit alanını, plazma akış kuvvetini, özgül ısı akış dağılımını vb. etkiler ki bunların hepsi kaynak oluşumunu etkiler.
Kısacası, kaynak oluşumunu etkileyen birçok faktör vardır. İyi bir kaynak oluşumu elde etmek için, kaynak malzemesine ve kalınlığına, kaynağın mekansal konumuna, birleştirme şekline ve birleştirme performansı ve kaynak boyutu üzerindeki çalışma koşullarının gereksinimlerine göre seçim yapmak gerekir. Kaynak için uygun kaynak yöntemleri ve kaynak koşulları kullanılır ve en önemlisi kaynakçının kaynağa karşı tutumudur! Aksi takdirde, kaynak oluşumu ve performansı gereksinimleri karşılamayabilir ve hatta çeşitli kaynak kusurları ortaya çıkabilir.
