En plus des facteurs de processus, d'autres facteurs de processus de soudage, tels que la taille des rainures et la taille de l'espace, l'angle d'inclinaison de l'électrode et de la pièce à usiner et la position spatiale du joint, peuvent également affecter la formation et la taille de la soudure.
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1. L'influence du courant de soudage sur la formation des cordons de soudure
Dans certaines autres conditions, à mesure que le courant de soudage à l'arc augmente, la profondeur de pénétration et la hauteur résiduelle de la soudure augmentent, et la largeur de pénétration augmente légèrement. Les raisons sont les suivantes :
À mesure que le courant de soudage à l'arc augmente, la force de l'arc agissant sur la construction soudée augmente, l'apport de chaleur de l'arc à la construction soudée augmente et la position de la source de chaleur se déplace vers le bas, ce qui favorise la conduction thermique vers la profondeur du bain de fusion et augmente. la profondeur de pénétration. La profondeur de pénétration est approximativement proportionnelle au courant de soudage, c'est-à-dire que la profondeur de pénétration de la soudure H est approximativement égale à KmxI.
2) La vitesse de fusion du noyau de soudage à l'arc ou du fil de soudage est proportionnelle au courant de soudage. À mesure que le courant de soudage du soudage à l'arc augmente, la vitesse de fusion du fil de soudage augmente et la quantité de fil de soudage fondu augmente approximativement proportionnellement, tandis que la largeur de fusion augmente moins, de sorte que le renforcement de la soudure augmente.
3) Après l'augmentation du courant de soudage, le diamètre de la colonne d'arc augmente, mais la profondeur de l'arc pénétrant dans la pièce augmente et la plage de déplacement du point d'arc est limitée, de sorte que l'augmentation de la largeur de fusion est faible.
Lors du soudage à l'arc sous protection gazeuse, le courant de soudage augmente et la profondeur de pénétration de la soudure augmente. Si le courant de soudage est trop important et la densité de courant trop élevée, une pénétration en forme de doigt est susceptible de se produire, en particulier lors du soudage de l'aluminium.
2. L'influence de la tension de l'arc sur la formation des cordons de soudure
Lorsque d'autres conditions sont certaines, l'augmentation de la tension de l'arc augmentera la puissance de l'arc en conséquence et l'apport de chaleur à la soudure augmentera. Cependant, l’augmentation de la tension de l’arc s’obtient en augmentant la longueur de l’arc. L'augmentation de la longueur de l'arc augmente le rayon de la source de chaleur de l'arc, augmente la dissipation thermique de l'arc et réduit la densité énergétique de la soudure d'entrée. Par conséquent, la profondeur de pénétration diminue légèrement tandis que la profondeur de pénétration augmente. Dans le même temps, puisque le courant de soudage reste inchangé, la quantité de fusion du fil de soudage reste fondamentalement inchangée, ce qui entraîne une diminution du renforcement de la soudure.
Divers procédés de soudage à l'arc sont utilisés pour obtenir une formation de cordon de soudure appropriée, c'est-à-dire pour maintenir un coefficient de formation de cordon de soudure approprié et pour augmenter la tension de l'arc de manière appropriée tout en augmentant le courant de soudage. Il est nécessaire que la tension de l'arc et le courant de soudage aient une relation appropriée. . Ceci est le plus courant dans le soudage à l’arc métallique.
3. Effet de la vitesse de soudage sur la formation de la soudure
Dans certaines autres conditions, l’augmentation de la vitesse de soudage entraînera une réduction de l’apport de chaleur de soudage, réduisant ainsi à la fois la largeur de la soudure et la profondeur de pénétration. Étant donné que la quantité de fil métallique déposée par unité de longueur de soudure est inversement proportionnelle à la vitesse de soudage, le renforcement de la soudure est également réduit.
La vitesse de soudage est un indicateur important pour évaluer la productivité du soudage. Afin d'améliorer la productivité du soudage, la vitesse de soudage doit être augmentée. Cependant, afin de garantir la taille de soudure requise dans la conception structurelle, le courant de soudage et la tension de l'arc doivent être augmentés en conséquence tout en augmentant la vitesse de soudage. Ces trois quantités sont interdépendantes. Dans le même temps, il convient également de considérer que lors de l'augmentation du courant de soudage, de la tension de l'arc et de la vitesse de soudage (c'est-à-dire en utilisant un arc de soudage de haute puissance et un soudage à vitesse de soudage élevée), des défauts de soudage peuvent survenir lors de la formation du matériau fondu. piscine et le processus de solidification de la piscine fondue, comme la morsure. Bords, fissures, etc., il y a donc une limite à l'augmentation de la vitesse de soudage.
4. L'influence du type de courant de soudage, de la polarité et de la taille de l'électrode sur la formation de la soudure
1. Type et polarité du courant de soudage
Les types de courant de soudage sont divisés en DC et AC. Parmi eux, le soudage à l'arc DC est divisé en DC constant et DC pulsé en fonction de la présence ou de l'absence d'impulsions de courant ; selon la polarité, il est divisé en connexion directe CC (la construction soudée est connectée au positif) et en connexion inverse CC (la construction soudée est connectée au négatif). Le soudage à l'arc AC est divisé en AC à onde sinusoïdale et AC à onde carrée en fonction de différentes formes d'onde de courant. Le type et la polarité du courant de soudage affectent la quantité de chaleur apportée par l'arc à la construction soudée, affectant ainsi la formation de la soudure. Cela peut également affecter le processus de transfert de gouttelettes et l’élimination du film d’oxyde à la surface du métal de base.
Lorsque le soudage à l'arc au tungstène est utilisé pour souder l'acier, le titane et d'autres matériaux métalliques, la profondeur de pénétration de la soudure formée est la plus grande lorsque le courant continu est connecté, la pénétration est la plus petite lorsque le courant continu est connecté en inverse et le courant alternatif se situe entre le deux. Étant donné que la pénétration de la soudure est la plus importante lors d'une connexion en courant continu et que la perte par combustion de l'électrode de tungstène est la plus petite, une connexion en courant continu doit être utilisée lors du soudage de l'acier, du titane et d'autres matériaux métalliques avec le soudage à l'arc sous argon avec électrode de tungstène. Lorsque le soudage à l'arc tungstène-argon utilise le soudage DC pulsé, les paramètres d'impulsion peuvent être ajustés, de sorte que la taille de formation du cordon de soudure peut être contrôlée selon les besoins. Lors du soudage de l'aluminium, du magnésium et de leurs alliages avec le soudage à l'arc au tungstène, il est nécessaire d'utiliser l'effet de nettoyage cathodique de l'arc pour nettoyer le film d'oxyde à la surface du matériau de base. Il est préférable d'utiliser AC. Étant donné que les paramètres de forme d'onde de l'onde carrée AC sont réglables, l'effet de soudage est meilleur. .
Lors du soudage à l'arc métallique, la profondeur et la largeur de pénétration de la soudure en connexion inverse CC sont plus grandes que celles en connexion en courant continu, et la profondeur et la largeur de pénétration en soudage AC se situent entre les deux. Par conséquent, lors du soudage à l’arc submergé, une connexion inverse CC est utilisée pour obtenir une plus grande pénétration ; tandis que lors du soudage de surface à l'arc submergé, une connexion directe CC est utilisée pour réduire la pénétration. Lors du soudage à l'arc sous protection gazeuse, la profondeur de pénétration est non seulement plus grande lors d'une connexion inverse en courant continu, mais les processus de soudage à l'arc et de transfert de gouttelettes sont également plus stables que ceux lors d'une connexion en courant continu et en courant alternatif, et il a également un effet de nettoyage de cathode, de sorte qu'il est largement utilisé, tandis que la connexion directe CC et la communication ne sont généralement pas utilisées.
2. Influence de la forme de la pointe en tungstène, du diamètre du fil et de la longueur d'extension
L'angle et la forme de l'extrémité avant de l'électrode en tungstène ont une grande influence sur la concentration de l'arc et la pression de l'arc et doivent être sélectionnés en fonction de la taille du courant de soudage et de l'épaisseur de la soudure. Généralement, plus l'arc est concentré et plus la pression de l'arc est élevée, plus la profondeur de pénétration est grande et la réduction correspondante de la largeur de pénétration.
Lors du soudage à l'arc sous gaz métallique, lorsque le courant de soudage est constant, plus le fil de soudage est fin, plus le chauffage de l'arc sera concentré, la profondeur de pénétration augmentera et la largeur de pénétration diminuera. Cependant, lors de la sélection du diamètre du fil de soudage dans les projets de soudage réels, la taille actuelle et la forme du bain de fusion doivent également être prises en compte pour éviter une mauvaise formation de soudure.
Lorsque la longueur d'extension du fil de soudage dans le soudage à l'arc sous gaz augmente, la chaleur de résistance générée par le courant de soudage à travers la partie étendue du fil de soudage augmente, ce qui augmente la vitesse de fusion du fil de soudage, de sorte que le renforcement de la soudure augmente et le la profondeur de pénétration diminue. Étant donné que la résistivité du fil de soudage en acier est relativement grande, l'influence de la longueur d'extension du fil de soudage sur la formation du cordon de soudure est plus évidente dans le soudage de l'acier et du fil fin. La résistivité du fil de soudage en aluminium est relativement faible et son influence n'est pas significative. Bien que l'augmentation de la longueur d'extension du fil de soudage puisse améliorer le coefficient de fusion du fil de soudage, compte tenu de la stabilité de la fusion du fil de soudage et de la formation du cordon de soudure, il existe une plage de variation admissible dans la longueur d'extension du fil de soudage. fil de soudure.
5. L'influence d'autres facteurs de processus sur les facteurs de formation des cordons de soudure
En plus des facteurs de processus mentionnés ci-dessus, d'autres facteurs de processus de soudage, tels que la taille des rainures et la taille de l'espace, l'angle d'inclinaison de l'électrode et de la pièce et la position spatiale du joint, peuvent également affecter la formation et la taille de la soudure.
1. Rainures et espaces
Lorsque le soudage à l'arc est utilisé pour souder des joints bout à bout, la nécessité de réserver un espace, la taille de l'espace et la forme de la rainure sont généralement déterminées en fonction de l'épaisseur de la plaque soudée. Lorsque les autres conditions sont constantes, plus la taille de la rainure ou de l'espace est grande, plus le renforcement du cordon de soudure est petit, ce qui équivaut à une diminution de la position du cordon de soudure, et à ce moment le taux de fusion diminue. Par conséquent, laisser des espaces ou ouvrir des rainures peut être utilisé pour contrôler la taille du renfort et ajuster le taux de fusion. Par rapport au biseautage sans laisser d'espace, les conditions de dissipation thermique des deux sont quelque peu différentes. D'une manière générale, les conditions de cristallisation du biseautage sont plus favorables.
2. Angle d'inclinaison de l'électrode (fil à souder)
Lors du soudage à l'arc, selon la relation entre la direction d'inclinaison de l'électrode et la direction de soudage, il est divisé en deux types : l'inclinaison de l'électrode vers l'avant et l'inclinaison de l'électrode vers l'arrière. Lorsque le fil de soudage s'incline, l'axe de l'arc s'incline également en conséquence. Lorsque le fil de soudage s'incline vers l'avant, l'effet de la force de l'arc sur la décharge vers l'arrière du métal en fusion est affaibli, la couche de métal liquide au fond du bain en fusion devient plus épaisse, la profondeur de pénétration diminue, la profondeur de l'arc pénétrant dans la construction soudée diminue, la plage de mouvement du point d'arc s'étend, la largeur de fusion augmente et la cohauteur diminue. Plus l’angle avant α du fil de soudage est petit, plus cet effet est évident. Lorsque le fil de soudage est incliné vers l'arrière, la situation est inverse. Lors de l'utilisation du soudage à l'arc avec électrode, la méthode d'inclinaison vers l'arrière de l'électrode est souvent utilisée et l'angle d'inclinaison α est compris entre 65° et 80°.
3. Angle d'inclinaison de la soudure
L'inclinaison de la construction soudée est souvent rencontrée dans la production réelle et peut être divisée en soudage en pente ascendante et en soudage en pente descendante. A ce moment, le métal en fusion a tendance à s'écouler vers le bas le long de la pente sous l'action de la gravité. Lors du soudage en montée, la gravité aide le métal du bain en fusion à se déplacer vers l'arrière du bain en fusion, de sorte que la profondeur de pénétration est grande, la largeur en fusion est étroite et la hauteur restante est grande. Lorsque l’angle de pente ascendante α est compris entre 6° et 12°, le renfort est trop grand et des contre-dépouilles ont tendance à se produire des deux côtés. Lors du soudage en aval, cet effet empêche le métal présent dans le bain de fusion d'être évacué vers l'arrière du bain de fusion. L’arc ne peut pas chauffer profondément le métal au fond du bain de fusion. La profondeur de pénétration diminue, la plage de mouvement du point d'arc s'étend, la largeur fondue augmente et la hauteur résiduelle diminue. Si l'angle d'inclinaison de la construction soudée est trop grand, cela entraînera une pénétration insuffisante et un débordement de métal liquide dans le bain de fusion.
4. Matériau et épaisseur de soudure
La pénétration de la soudure est liée au courant de soudage, ainsi qu'à la conductivité thermique et à la capacité thermique volumétrique du matériau. Plus la conductivité thermique du matériau est bonne et plus la capacité thermique volumétrique est grande, plus il faut de chaleur pour faire fondre le volume unitaire de métal et élever la même température. Par conséquent, dans certaines conditions telles que le courant de soudage et d'autres conditions, la profondeur et la largeur de pénétration seront simplement diminuées. Plus la densité du matériau ou la viscosité du liquide est grande, plus il est difficile pour l'arc de déplacer le métal liquide en fusion et plus la profondeur de pénétration est faible. L'épaisseur de la construction soudée affecte la conduction de la chaleur à l'intérieur de la construction soudée. Lorsque les autres conditions sont les mêmes, l'épaisseur de la construction soudée augmente, la dissipation thermique augmente et la largeur et la profondeur de pénétration diminuent.
5. Flux, revêtement d'électrode et gaz de protection
Différentes compositions de flux ou de revêtement d'électrode conduisent à différentes chutes de tension polaire et gradients de potentiel de colonne d'arc de l'arc, ce qui affectera inévitablement la formation de la soudure. Lorsque la densité de flux est faible, la taille des particules est grande ou la hauteur d'empilement est petite, la pression autour de l'arc est faible, la colonne d'arc se dilate et le point d'arc se déplace dans une large plage, donc la profondeur de pénétration est petite, la largeur de fusion est grande et la hauteur résiduelle est petite. Lors du soudage de pièces épaisses avec un soudage à l'arc à haute puissance, l'utilisation d'un flux de type pierre ponce peut réduire la pression de l'arc, réduire la profondeur de pénétration et augmenter la largeur de pénétration. De plus, le laitier de soudage doit avoir une viscosité et une température de fusion appropriées. Si la viscosité est trop élevée ou la température de fusion est élevée, les scories auront une mauvaise perméabilité à l'air, et il est facile de former de nombreux puits de pression sur la surface de la soudure, et la déformation de la surface de la soudure sera médiocre.
La composition du gaz de protection (tel que Ar, He, N2, CO2) utilisé dans le soudage à l'arc est différente et ses propriétés physiques telles que la conductivité thermique sont différentes, ce qui affecte la chute de pression polaire de l'arc, le gradient de potentiel du colonne d'arc, la section transversale conductrice de la colonne d'arc et la force d'écoulement du plasma. , répartition du flux de chaleur spécifique, etc., qui affectent tous la formation de la soudure.
En bref, de nombreux facteurs affectent la formation des soudures. Pour obtenir une bonne formation de soudure, vous devez effectuer une sélection en fonction du matériau et de l'épaisseur de la construction soudée, de la position spatiale de la soudure, de la forme du joint, des conditions de travail, des exigences en matière de performances du joint et de taille de la soudure, etc. Méthodes de soudage et les conditions de soudage sont utilisées pour le soudage, et le plus important est l'attitude du soudeur envers le soudage ! Sinon, la formation et les performances du cordon de soudure pourraient ne pas répondre aux exigences et divers défauts de soudage pourraient même survenir.
Heure de publication : 27 février 2024
