Apr 172013
 

Tipuri de curent si polaritate
La sudare se poate folosi atat curentul continuu cat si cel alternativ.

Sudare cu curent continuu
Creearea de particule incarcate in arc si de asemenea stabilitatea e mai buna cand se sudeaza cu curent continuu. In acest caz arcul este in general constant si poate fi intrerupt numai prin scurtcircuit pe timpul transferului picaturii.
Majoritatea electrozilor se pot topi,in cazul ambelor polaritati (+ sau -). In cazul electrozilor cu invelis acid sau rutilic polul negativ ete localizat uzual la electrod si polul pozitiv la piesa de lucru.
Patrunderea in cazul electrodului cu invelis rutilic este aproape egala daca se foloseste polaritate pozitiva sau negativa. Totusi exista o usoara tendinta de patrundere mai adanca in cazul utilizarii polaritatii pozitive la electrod.
Daca se foloseste polaritate pozitiva la electrodul bazic, patrunderea este semnificativ mai adanca. Aceste rezultate sunt conforme experientei de sudare prin MIG/MAG. Totusi se obtine o rata de depunere mai mare si o patrundere mai mica in cazul utilizarii polului negativ la electrod. Datorita aparitiei stropilor aceasta polaritate nu este folosita in mod normal la sudarea MIG/MAG.
De asemenea sunt importanti si alti factori. Electrozii cu invelis super mare sunt utilizati cu polaritate pozitiva deoarece in timpul disocierii fluoritului de calciu in invelis, polaritatea pozitiva impiedica ionizarea fluoritului in arc si o cantitate mare de energie ar putea fi luata din arc (ceea ce conduce la un arc instabil).
Toti electrozii inalt aliati sunt deasemenea utilizati cu polaritate pozitiva. In arc, in afara de particulele incarcate numai ionii prezinta proprietati materiale. Acestea sunt prin urmare contributiile de aprovizionare ale piesei de lucru, de la faza metal-vapor intre electrod si piesa si creste eficienta. Numai atunci cand electrodul este polarizat pozitiv ionii de transfer trec de la electrod la piesa de prelucrat.

La procesul de sudare cu gaz protector electrodul este de obicei conectat la polul negativ, pentru ca varful electrodului nu va fi supraincalzit.

Sudarea cu curent alternativ
La acest tip de curent, polaritatea este o stiinta neinteresanta, polaritatea se schimba constant cu o fregventa de 50 Hz .
Acest lucru inseamna ca arcul se stinge la schimbarea de directie si apoi trebuie sa fie aprins din nou cu o fregventa dubla de 100 de ori pe secunda.
Cu scaderea amperajului, energia de densitate mare, fluxul devine intradevar scazut care are efect de stingere a arcului . In decalajele de gaze dintre poli mai sunt inca electoni si ioni care sunt inca lichizi si au o temperatura ridicata; ei inca trimit particule incarcate in exterior care permit reaprinderea arcului dupa ce curentul si tensiunea au ajuns la valori suficiente dupa trecerea prin zero.
Aceasta reaprindere este posibila doar daca se produce o ionizare suficienta in zona arcului. Simplu precum si la electrozii cu invelis bazic , in cele din urma deoarece suma mare de amestecuri(e.g. CaF2), nu indeplinesc aceste conditii. Prin urmare acestea nu sunt adecvate pentru sudarea cu curent alternativ.
In timp ce sudarea WIG a aluminiului cu curent alternativ o aprindere auxiliara este necesara la trecrea prin zero. Sudabilitatea curentului alternativ este imbunatazit de un circuit de tensiune deschis superior al sursei de sudare, prin cresterea fregventei curentului alternativ si trecerea brusca prin zero cu viteza a curentului in forma patrata. In ambele cazuri momentul zero al arcului este coborat de o apropiere rapida de caracteristicile de reaprindere si de o trecere rapida prin zero.

Curba tensiunii si temperaturii arcului

Temperatura in centrul arcului este de aproximativ 6,000 °C, in arcul de plasma de inalta densitate poate atinge si 30,000 °C. Temperatura polului pozitiv este de obicei mai mare decat temperatura celui negativ.
O curba tipica a tensiunii este prezentata in imagine.
curba“Zona ayrton ” (caracteristici coboratoare pentru curent mic) nu este folosita la sudare.

“Zona ohm ” este caracterizata prin o crestere a tensiunii si a curentului. Acesta este motivul pentru o crestere a curbei de raspuns a arcului.
In imagine se observa ca pentru un arc lung este necesara o tensiune mai mare decat pentru un arc mic care are acelasi curent.
Este necesar sa consideram ca punctele de lucru rezulta de la intersectia curbei arcului si caracteristicile curbei sursei de sudare.

Elementele componente arcului
Caderea de tensiune in arc nu este liniara, avand valorile cele mai ridicate langa poli. Aceste origini numite anod sau catod realizeaza caderea de tensiune in avans care se numeste cadere anodica sau catodica. Intre cele doua se afla coloana arcului numita si arc plasma. In cazul acesta tensiunea scade foarte putin.

Temperaturile din arc
Temperatura anodului este mai mare decat temperatura catodului deoarece polul pozitiv este incalzit de catre electroni puternic accelerati. In plus, radacina anodica a arcului este relativ fixa in timp ce radacina catodica prezinta miscare mai mare si astfel caldura este mai disipata pe suprafata electrodului. Temperaturile difera de la arc la arc (arc de curent mic si curent mare). Acestea depind de tipul arcului plasma si deci sunt influentati de tipul gazului de protectie, invelis, cantitatea fluxului si materialul electrodului.

Radiatia arcului
Arcul emite radiatii in spectrul vizibil cat si raze ultraviolete spre domeniul infrarosu. Dar nu emite raze X nocive cum se credea inainte. Radiatiile infrarosii pot provoca arsuri ce pot fi evitate prin purtarea de haine corespunzatoare de protectie.
Radiatia infrarosie conduce la arsuri similare cu cele solare, exfolieri ale pielii si poate cauza orbirea.
Ochii se protejeaza cu ochelari de protectie conform SR EN 166/169. Acestia sunt impartiti in clase separate de protectie care se refera la gradul de transmitere. Clasa 9 de exemplu este folosita pentru sudarea cu electrozi de marime medie sau mare in timp ce clasa 11 se foloseste pentru sudare in mediu de gaz protector.
Ochelarii de protectie sunt fixati in masti protectoare pentru a proteja fata operatorului. Cand se sudeaza in mediu de gaz protector, care emite o radiatie foarte mare este bine ca sudarea sa se faca cu masti protectoare care protejeaza capul operatorului si pe laterale si in spate de scanteile survenite din proces. O protectie aditionala este vopsirea peretilor zonei de lucru cu vopsea mata.

Caderea de tensiune pe catod UC
In fata anodului se formeaza un nor de electroni iar in fata catodului se formeaza un strat de particule incarcate pozitiv. Aceste straturi sunt foarte fine. Dar intre aceste straturi si poli apare o cadere de tensiune ce poarta denumirea de cadere catodica sau anodica. Tensiunea este foarte mare in zona polilor daca o cadere de tensiune este foarte mica in arcul plasma. Tensiunea este foarte mare in zona polilor daca o cadere de tensiune este foarte mica in arcul plasma. Aceasta inseamna ca exista o conditie de ionizare favorabila pentru gaze iar in cazul materialului este posibila cu arc scurt si tensiune redusa.

Arc (plasma)
Spatiul dintre caderea anodica si catodica se numeste arc plasma cu coloana pozitiva, datorita unei viteze mici de deplasare, majoritatea fiind particule incarcate pozitiv. Pe langa ionii pozitivi, coloana arcului mai este compusa din electroni, atomi neutri si molecule. De-a lungul plasmei tensiunea scade constant ce are ca rezultat o crestere a tensiunii arcului odata cu marirea acestuia.

Caderea de tensiune pe anod UA
In fata anodului se formeaza un nor de electroni iar in fata catodului se formeaza un strat de particule incarcate pozitiv. Aceste straturi sunt foarte fine. Dar intre aceste straturi si poli apare o cadere de tensiune ce poarta denumirea de cadere catodica sau anodica. Tensiunea este foarte mare in zona polilor daca o cadere de tensiune este foarte mica in arcul plasma. Tensiunea este foarte mare in zona polilor daca o cadere de tensiune este foarte mica in arcul plasma. Aceasta inseamna ca exista o conditie de ionizare favorabila pentru gaze iar in cazul materialului este posibila cu arc scurt si tensiune redusa.

Curba tensiunii si temperaturii arcului

Transferul materialului in timpul sudarii
Transferul materialului la un electrod ce se topeste are loc sub forma unei picaturi. Formarea picaturii, marimea acesteia si felul in care este transferata in baia de metal topit este determinata de catre fortele fizice si electromagnetice.
Influenta vascozitatii si a tensiunii suprafetei
O scadere a vascozitatii sau o crestere a temperaturii pot fi responsabile pentru o tensiunea mai mica a suprafetei avand ca rezultat picaturi de dimensiuni mai mici. Efect il are si un continut mai mare de oxigen in materialele feroase. Un exemplu pentru aceasta sunt electrozii inveliti (rutilici sau acizi) care au un continut mai mare de oxigen.
Influenta gazelor asupra descarcarii materialului
La temperaturi mari picatura, care este formata in arc, poate sa absoarba mai multe gaze. Rezultatul este re-eliminarea gazelor. Aceasta re-eliminare conduce la o marire a picaturii. Dilatarea gazului CO 2este cel mai important mecanism de descarcare pentru electrozii inveliti.
Transferul de material în scurtcircuit
Daca nu exista vreun mecanism special de descarcare atunci picatura se mareste pana genereaza un scurtcircuit intre electrod si materialul depus.
In acest caz baia de metal topit desprinde picatura din varful electrodului pentru a reduce suprafata baii topite.

efectul pinchTransferul de material cauzat de “efectul Pinch”
Fiecare conductor are un camp magnetic format de un curent care trece prin acesta. Fortele radiale incearca sa constranga conductorul. Aceasta forta Lorenz (sau forta pinch) creste proportional cu patratul densitatii curentului. Consecinta este o constrangere totala si descarcarea picaturii.
La o densitate de curent mare se poate forma o forma permanent ascutita a electrodului. Aceasta conduce la eliberarea de picaturi fine intr-un mod rapid.
In timpul constrangerii picaturii apar si elemente ale fortei axiale care accelereaza detasarea picaturii din electrod in directia polului reciproc.

 

 

 

 

 

*Toate articolele de la sectiunea Ingineria Sudarii sunt utile in promovarea examenului IWE/IWI            ISIM Timisoara

 Leave a Reply

(required)

(required)

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>