プロセス要因に加えて、溝のサイズとギャップのサイズ、電極とワークピースの傾斜角度、接合部の空間的位置などの他の溶接プロセス要因も溶接の形成と溶接のサイズに影響を与える可能性があります。
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1. 溶接シーム形成に対する溶接電流の影響
他の特定の条件下では、アーク溶接電流が増加するにつれて、溶け込み深さと溶接の残留高さが増加し、溶け込み幅がわずかに増加します。その理由は次のとおりです。
アーク溶接電流が増加すると、溶接部に作用するアーク力が増加し、溶接部へのアークの入熱が増加し、熱源位置が下方に移動するため、溶融池深部への熱伝導が促進され、熱伝導が増加します。浸透深さ。溶け込み深さは溶接電流にほぼ比例し、溶け込み深さＨはＫｍ×Ｉにほぼ等しい。
2) アーク溶接コアまたは溶接ワイヤの溶解速度は溶接電流に比例します。アーク溶接の溶接電流が増加すると、溶接ワイヤの溶融速度が増加し、ほぼ比例して溶接ワイヤの溶融量が増加しますが、溶融幅の増加は少なくなるため、溶接補強量は増加します。
3) 溶接電流増加後、アーク柱径は増加しますが、ワークへのアークの侵入深さが増加し、アークスポットの移動範囲が制限されるため、溶融幅の増加は小さいです。
ガスシールドアーク溶接中は、溶接電流が増加し、溶け込み深さが増加します。溶接電流が大きすぎ、電流密度が高すぎると、特にアルミニウムの溶接でフィンガー状の溶け込みが発生しやすくなります。
2. 溶接シーム形成に対するアーク電圧の影響
他の条件が確実である場合、アーク電圧を増加させると、それに応じてアーク出力も増加し、溶接部への入熱が増加します。ただし、アーク電圧の増加は、アーク長を長くすることによって達成されます。アーク長の増加により、アーク熱源半径が増加し、アーク熱放散が増加し、入力溶接物のエネルギー密度が減少します。したがって、侵入深さはわずかに減少しますが、侵入深さは増加します。一方、溶接電流は変化しないため、溶接ワイヤの溶ける量はほとんど変化せず、溶接補強量は減少します。
適切な溶接シーム形成、つまり適切な溶接シーム形成係数φを維持し、溶接電流を増加させながら適切にアーク電圧を増加させるために、様々なアーク溶接法が用いられている。アーク電圧と溶接電流は適切なマッチング関係にあることが必要です。 。これは金属アーク溶接で最も一般的です。
3. 溶接速度が溶接部の形成に及ぼす影響
他の特定の条件下では、溶接速度を上げると溶接入熱が減少し、溶接幅と溶け込み深さの両方が減少します。溶接部の単位長さあたりのワイヤ金属の溶着量は溶接速度に反比例するため、溶接補強も減少します。
溶接速度は溶接の生産性を評価する重要な指標です。溶接の生産性を向上させるためには、溶接速度を上げる必要があります。しかし、構造設計において必要な溶接サイズを確保するには、溶接速度を上げながら、それに応じて溶接電流とアーク電圧を増やす必要があります。これら 3 つの量は相互に関係しています。同時に、溶接電流、アーク電圧、溶接速度を増加させる（つまり、高出力溶接アークと高速溶接を使用する）場合、溶融部の形成中に溶接欠陥が発生する可能性があることも考慮する必要があります。バイトや溶融池の凝固過程など。エッジやクラックなどがあるため、溶接速度を上げるにも限界があります。
4. 溶接電流の種類と極性、電極サイズが溶接部の形成に及ぼす影響
1. 溶接電流の種類と極性
溶接電流の種類は直流と交流に分けられます。このうち、直流アーク溶接は電流のパルスの有無により定常直流とパルス直流に分けられます。極性に応じて、DC順接続（溶接部がプラスに接続される）とDC逆接続（溶接部がマイナスに接続される）に分けられます。交流アーク溶接は電流波形の違いにより正弦波交流と方形波交流に分けられます。溶接電流の種類と極性は、アークによる溶接部への入熱量に影響を及ぼし、溶接部の形成に影響を与えます。また、液滴転写プロセスや母材表面の酸化皮膜の除去にも影響を与える可能性があります。
タングステンアーク溶接を使用して鋼、チタン、その他の金属材料を溶接する場合、形成される溶接部の溶け込み深さは、直流接続した場合に最も大きくなり、直流逆接続した場合に最も小さくなります。二。直流接続時は溶け込みが最も大きく、タングステン電極の焼損が最も小さいため、タングステン電極アルゴンアーク溶接で鋼、チタンなどの金属材料を溶接する場合は直流接続を使用してください。タングステン・アルゴンアーク溶接でパルスDC溶接を使用する場合、パルスパラメータを調整できるため、溶接シームの形成サイズを必要に応じて制御できます。アルミニウム、マグネシウムおよびそれらの合金をタングステンアーク溶接で溶接する場合、アークの陰極洗浄効果を利用して母材表面の酸化皮膜を洗浄する必要があります。 ACを使用した方が良いです。方形波ACの波形パラメータは調整可能であるため、溶接効果はより優れています。 。
金属アーク溶接では、直流逆接続よりも直流逆接続の方が溶け込み深さと溶け込み幅が大きく、交流溶接はその中間の溶け込み深さと溶け込み幅になります。したがって、サブマージアーク溶接では、より大きな溶け込みを得るために直流逆接続が使用されます。一方、サブマージアーク肉盛溶接では、溶け込みを低減するために DC 順接続が使用されます。ガスシールドアーク溶接では、直流逆接続時の溶け込み深さが大きいだけでなく、直流接続や交流接続に比べて溶接アークや溶滴移行過程が安定しており、陰極のクリーニング効果もありますので、は広く使用されていますが、DC 順方向接続と通信は一般に使用されません。
2. タングステンチップの先端形状、線径、延長長さの影響
タングステン電極先端の角度や形状はアーク集中やアーク圧力に大きな影響を与えるため、溶接電流の大きさや溶接部の厚さに応じて選択する必要があります。一般に、アークが集中し、アーク圧力が大きくなるほど、溶け込み深さが大きくなり、それに対応して溶け込み幅が減少します。
ガスメタルアーク溶接では、溶接電流が一定の場合、溶接ワイヤが細いほどアーク加熱が集中し、溶け込み深さが増加し、溶け込み幅が減少します。ただし、実際の溶接プロジェクトで溶接ワイヤ径を選択する場合は、溶接部の形成不良を避けるために、電流のサイズと溶融池の形状も考慮する必要があります。
ガスメタルアーク溶接における溶接ワイヤの延長長さが長くなると、溶接ワイヤの延長部分を通る溶接電流による抵抗熱が増加し、溶接ワイヤの溶解速度が速くなるため、溶接補強量が増加し、侵入深さが減少します。鋼溶接ワイヤの抵抗率は比較的大きいため、溶接シームの形成に対する溶接ワイヤの延長長さの影響は、鋼および細線溶接においてより顕著になります。アルミニウム溶接ワイヤの抵抗率は比較的小さいため、その影響は大きくありません。溶接ワイヤの伸び長さを長くすることで溶接ワイヤの溶融係数を向上させることができますが、溶接ワイヤの溶融や溶接シームの形成の安定性を考慮すると、溶接ワイヤの伸び長さのばらつきには許容範囲があります。溶接ワイヤー。
5. 溶接シーム形成要因に対する他のプロセス要因の影響
上述のプロセス要因に加えて、溝のサイズとギャップのサイズ、電極とワークピースの傾斜角度、接合部の空間的位置などの他の溶接プロセス要因も溶接の形成と溶接のサイズに影響を与える可能性があります。
1. 溝と隙間
突合せ継手をアーク溶接で溶接する場合、通常、隙間の有無や隙間の大きさ、開先の形状は溶接板の厚さによって決まります。その他の条件が一定の場合、開先や隙間が大きくなるほど溶接部の補強量は小さくなり、溶接部の位置が小さくなることに相当し、このとき溶融率は低下する。したがって、隙間を残したり、溝を開けたりすることで、鉄筋のサイズを制御したり、溶融率を調整したりすることができます。隙間を残さずに面取りする場合と比べて、両者の放熱条件は若干異なります。一般に面取り加工の方が結晶化条件は良好です。
2. 電極（溶接ワイヤ）の傾斜角度
アーク溶接時、電極の傾斜方向と溶接方向の関係により、電極前傾と電極後傾の2種類に分けられます。溶接ワイヤが傾くと、それに応じてアーク軸も傾きます。溶接ワイヤが前方に傾くと、溶融池金属の後方排出に対するアーク力の影響が弱まり、溶融池底部の液体金属層が厚くなり、溶け込み深さが減少し、アーク溶け込み深さが減少します。溶接部への流入が減少し、アークスポットの移動範囲が拡大し、溶融幅が増加し、コハイトが減少します。溶接ワイヤの前進角αが小さいほど、この効果はより顕著になります。溶接ワイヤを後方に傾けると、状況は逆になります。電極アーク溶接では電極バックチルト法が多く用いられ、傾斜角αは65°～80°となります。
3. 溶接部の傾斜角度
溶接部の傾きは実際の生産においてよく発生するもので、上り勾配溶接と下り勾配溶接に分けられます。このとき、溶融池金属は重力の作用により斜面に沿って下方に流れようとする。上り溶接では、重力により溶融池金属が溶融池後方に移動するため、溶け込み深さが大きく、溶融幅が狭く、残留高さが大きくなります。上り勾配角度αが６°〜１２°の場合、補強材が大きすぎて両側にアンダーカットが発生しやすくなる。この効果により、ダウンスロープ溶接中、溶融池内の金属が溶融池の後方に排出されるのが防止されます。アークは溶融池の底の金属を深く加熱することはできません。溶け込み深さが減少し、アークスポットの移動範囲が拡大し、溶融幅が増加し、残留高さが減少します。溶接部の傾斜角度が大きすぎると、溶け込みが不十分となり、溶融池内で液体金属が溢れ出すおそれがある。
4. 溶接材料と厚さ
溶接溶け込みは、溶接電流、材料の熱伝導率および体積熱容量に関係します。材料の熱伝導率が高く、体積熱容量が大きいほど、単位体積の金属を溶かして同じ温度を上げるためにより多くの熱が必要になります。したがって、溶接電流やその他の条件によっては、溶け込み深さおよび溶け込み幅が減少するだけです。材料の密度または液体の粘度が大きいほど、アークが液体の溶融池金属を移動させるのはより困難になり、溶け込み深さは浅くなります。溶接部の厚さは、溶接部内の熱の伝導に影響します。他の条件が同じ場合、溶接部の厚さは増加し、熱放散は増加し、溶け込み幅と溶け込み深さは減少します。
5. フラックス、電極コーティング、シールドガス
フラックスや電極コーティングの組成が異なると、極性の電圧降下やアークのアーク柱電位勾配が異なり、必然的に溶接部の形成に影響を及ぼします。磁束密度が小さい、粒子サイズが大きい、または積層高さが小さい場合、アーク周囲の圧力が低く、アーク柱が膨張し、アークスポットが広い範囲で移動するため、溶け込み深さが浅くなり、溶融幅が大きく、残留高さが小さい。高出力アーク溶接で厚い部品を溶接する場合、軽石状のフラックスを使用すると、アーク圧力が低下し、溶け込み深さが減少し、溶け込み幅が増加します。さらに、溶接スラグは適切な粘度および溶融温度を有する必要があります。粘度が高すぎたり、溶融温度が高すぎると、スラグの通気性が悪くなり、溶接部の表面に圧力ピットが多数発生しやすくなり、溶接部の表面変形が悪くなる。
アーク溶接で使用されるシールドガス (Ar、He、N2、CO2 など) の組成が異なり、熱伝導率などの物理的特性が異なるため、アークの極圧力降下やアークの電位勾配に影響を与えます。アーク柱、アーク柱の導電性断面積、およびプラズマ流力。 、比熱流分布など、これらすべてが溶接の形成に影響します。
つまり、溶接の形成に影響を与える要因は数多くあります。良好な溶接形状を得るには、溶接部の材質や厚さ、溶接部の空間位置、継手の形状、作業条件、継手の性能や溶接部のサイズなどの要件に基づいて選択する必要があります。 適切な溶接方法と溶接には溶接条件があり、最も重要なのは溶接者の溶接に対する姿勢です。そうしないと、溶接シームの形状や性能が要件を満たさなくなり、さまざまな溶接欠陥が発生する可能性があります。
投稿日時: 2024 年 2 月 27 日
