علاوه بر عوامل فرآیند، سایر عوامل فرآیند جوشکاری مانند اندازه شیار و اندازه شکاف، زاویه شیب الکترود و قطعه کار، موقعیت مکانی اتصال و غیره نیز می توانند بر شکل گیری جوش و اندازه جوش تأثیر بگذارند.
1. تاثیر جریان جوشکاری در تشکیل جوش
تحت شرایط خاص دیگر، با افزایش جریان جوش قوس الکتریکی، عمق نفوذ و ارتفاع باقیمانده جوش افزایش می یابد و عرض نفوذ کمی افزایش می یابد. دلایل این امر به شرح زیر است:
1) با افزایش جریان جوشکاری جوش قوس الکتریکی، نیروی قوس وارد بر جوش افزایش می‌یابد، گرمای ورودی قوس به جوش افزایش می‌یابد و موقعیت منبع گرما به سمت پایین حرکت می‌کند که منجر به هدایت گرما به جوش می‌شود. عمق حوضچه مذاب را افزایش می دهد و عمق نفوذ را افزایش می دهد. عمق نفوذ تقریباً متناسب با جریان جوش است، یعنی عمق نفوذ جوش H تقریباً برابر با Km×I است. در فرمول Km ضریب نفوذ است (تعداد میلی متری که جریان جوش 100 آمپر افزایش می یابد تا نفوذ جوش افزایش یابد) که مربوط به روش جوشکاری قوس الکتریکی، قطر سیم، نوع جریان و غیره است. جدول {{2} را ببینید. }}.
2) سرعت ذوب هسته یا سیم جوش قوس الکتریکی با جریان جوشکاری متناسب است. با افزایش جریان جوشکاری جوش قوس الکتریکی، سرعت ذوب سیم جوش افزایش می یابد و مقدار ذوب سیم جوش تقریباً متناسب افزایش می یابد، در حالی که افزایش عرض ذوب کمتر است، بنابراین ارتفاع درز جوش افزایش می یابد.
3) هنگامی که جریان جوش افزایش می یابد، قطر ستون قوس افزایش می یابد، اما عمق قوس به قطعه کار افزایش می یابد و محدوده حرکت نقطه قوس محدود می شود، بنابراین افزایش عرض ذوب کم است.
در حین جوشکاری قوس فلزی محافظ گاز، جریان جوش افزایش می یابد و نفوذ جوش افزایش می یابد. اگر جریان جوش خیلی زیاد باشد و چگالی جریان خیلی زیاد باشد، احتمال نفوذ انگشتی شکل، به خصوص هنگام جوشکاری آلومینیوم وجود دارد.
2. تاثیر ولتاژ قوس بر تشکیل جوش
تحت شرایط خاص دیگر، هنگامی که ولتاژ قوس افزایش می یابد، قدرت قوس بر همین اساس افزایش می یابد و گرمای ورودی توسط جوش افزایش می یابد. با این حال، افزایش ولتاژ قوس با افزایش طول قوس به دست می آید. افزایش طول قوس باعث افزایش شعاع منبع حرارتی قوس، اتلاف حرارت قوس افزایش می‌شود و چگالی انرژی جوش ورودی کاهش می‌یابد، بنابراین عمق نفوذ کمی کاهش می‌یابد و عمق نفوذ افزایش می‌یابد. در عین حال، از آنجایی که جریان جوش بدون تغییر باقی می ماند، مقدار ذوب سیم جوش اساساً بدون تغییر است که باعث کاهش ارتفاع جوش می شود.
برای روش های مختلف جوشکاری قوس الکتریکی، روسیه و ژاپن نیاز به تشکیل جوش مناسب دارند، یعنی ضریب تشکیل جوش مناسب را حفظ کنند، ولتاژ قوس الکتریکی را به طور مناسب افزایش دهند و جریان جوشکاری را افزایش دهند، و نیاز به یک رابطه تطابق مناسب بین ولتاژ قوس و جریان جوشکاری . این بیشتر در جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود مذاب رایج است.
3. تاثیر سرعت جوش بر تشکیل جوش
تحت شرایط خاص دیگر، افزایش سرعت جوشکاری منجر به کاهش گرمای ورودی جوشکاری و در نتیجه کاهش عرض جوش و عمق نفوذ می شود. از آنجایی که میزان رسوب فلز سیم بر روی یک واحد طول جوش با سرعت جوش نسبت معکوس دارد، منجر به کاهش ارتفاع جوش نیز می شود.
سرعت جوش یک شاخص مهم برای ارزیابی بهره وری جوش است. به منظور بهبود بهره وری جوشکاری، سرعت جوشکاری باید افزایش یابد. با این حال، به منظور اطمینان از اندازه جوش مورد نیاز توسط طراحی سازه، جریان جوش و ولتاژ قوس باید به طور متناظر افزایش یابد و سرعت جوشکاری افزایش یابد. این سه کمیت با هم مرتبط هستند. در عین حال، باید در نظر داشت که وقتی جریان جوش، ولتاژ قوس و سرعت جوش افزایش می‌یابد (یعنی قوس جوشکاری با قدرت بالا، جوشکاری با سرعت بالا)، ممکن است در فرآیند تشکیل مذاب، عیوب جوش رخ دهد. حوضچه و در طول فرآیند انجماد حوضچه مذاب، مانند گالینگ. لبه ها، ترک ها و غیره، بنابراین محدودیتی برای افزایش سرعت جوش وجود دارد.
4. تأثیر نوع جریان جوشکاری و قطبیت و اندازه الکترود بر تشکیل جوش
1). نوع و قطبیت جریان جوش
انواع جریان جوش به دو دسته DC و AC تقسیم می شوند. در میان آنها، جوش قوس DC با توجه به وجود یا عدم وجود پالس جریان به DC ثابت و DC پالسی تقسیم می شود. با توجه به قطبیت، آن را به اتصال DC مثبت (قطع جوشکاری به مثبت متصل می شود) و اتصال معکوس DC (قطعه جوشکاری به منفی وصل می شود) تقسیم می شود. جوشکاری قوس AC با توجه به شکل موج های مختلف جریان به AC موج سینوسی و AC موج مربعی تقسیم می شود. نوع و قطبیت جریان جوش بر میزان گرمای ورودی توسط قوس به جوش تأثیر می‌گذارد، بنابراین می‌تواند بر شکل‌گیری جوش تأثیر بگذارد و همچنین بر فرآیند انتقال قطرات و حذف لایه اکسید روی سطح فلز پایه تأثیر بگذارد.
هنگامی که از جوشکاری قوسی تنگستن آرگون برای جوشکاری فولاد، تیتانیوم و سایر مواد فلزی استفاده می‌شود، عمق نفوذ جوشی که هنگام اتصال DC ایجاد می‌شود، بزرگترین است و زمانی که DC معکوس می‌شود، کمترین میزان نفوذ است و AC بین این دو از آنجایی که نفوذ درز جوش در طول جوشکاری مثبت DC بیشترین میزان نفوذ را دارد و اتلاف سوزاندن الکترود تنگستن کمترین میزان را دارد، جوشکاری DC مثبت باید هنگام جوشکاری فولاد، تیتانیوم و سایر مواد فلزی استفاده شود. هنگامی که جوشکاری TIG از جوشکاری DC پالسی استفاده می کند، از آنجایی که پارامترهای پالس را می توان تنظیم کرد، اندازه تشکیل درز جوش را می توان در صورت لزوم کنترل کرد. هنگام جوشکاری آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای آنها با جوشکاری قوسی تنگستن آرگون، لازم است از اثر تمیز کنندگی کاتد قوس برای تمیز کردن لایه اکسید روی سطح فلز پایه استفاده شود. بهتر است از AC استفاده کنید. از آنجایی که پارامترهای شکل موج AC موج مربعی قابل تنظیم هستند، اثر جوشکاری بهتر است. .
در جوشکاری قوس الکتریکی الکترود ذوبی، عمق نفوذ جوش و عرض اتصال معکوس DC بیشتر از اتصال DC مثبت است و عمق نفوذ و عرض جوش AC بین این دو است. بنابراین، در جوشکاری زیرپودری، از اتصال معکوس DC برای به دست آوردن عمق نفوذ بیشتر استفاده می شود. در حالی که در جوشکاری با سطح قوس زیردریایی، از اتصال رو به جلو DC برای کاهش عمق نفوذ استفاده می شود. در جوشکاری قوس محافظ گاز محافظ گاز، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد زیرا اتصال معکوس DC نه تنها عمق نفوذ زیادی دارد، بلکه فرآیند قوس جوش و انتقال قطرات نیز پایدارتر از اتصال DC مثبت و AC است و دارای کاتد است. اثر تمیز کردن، بنابراین به طور گسترده ای استفاده می شود. معمولاً از ارتباطات استفاده نمی شود.
2). تأثیر شکل نوک الکترود تنگستن، قطر سیم و طول امتداد
زاویه و شکل انتهای جلوی الکترود تنگستن تأثیر زیادی بر غلظت قوس و فشار قوس دارد و باید با توجه به اندازه جریان جوشکاری و ضخامت جوش انتخاب شود. به طور کلی، هرچه قوس متمرکزتر و فشار قوس بیشتر باشد، عمق نفوذ بیشتر و کاهش متناظر در عرض نفوذ بیشتر می‌شود.
در جوشکاری قوس فلزی گاز، زمانی که جریان جوش ثابت باشد، هرچه سیم جوش نازک‌تر باشد، حرارت قوس الکتریکی متمرکزتر باشد، عمق نفوذ افزایش یافته و عرض همجوشی کاهش می‌یابد. با این حال، هنگام انتخاب قطر سیم در پروژه جوشکاری واقعی، اندازه فعلی و شکل حوضچه مذاب نیز باید در نظر گرفته شود تا از تشکیل جوش ضعیف جلوگیری شود.
هنگامی که طول سیم جوش جوشکاری MIGAW افزایش می یابد، گرمای مقاومت ایجاد شده توسط جریان جوش از طریق قسمت کشیده سیم جوش افزایش می یابد، به طوری که سرعت ذوب سیم جوش افزایش می یابد، بنابراین ارتفاع باقیمانده جوشکاری می شود. درز افزایش می یابد، در حالی که عمق نفوذ کاهش می یابد. با توجه به مقاومت نسبتاً زیاد مفتول فولادی، تأثیر طول امتداد سیم بر روی تشکیل جوش در جوشکاری سیم‌های فولادی و نازک مشهود است. مقاومت سیم جوش آلومینیوم نسبتاً کم است و تأثیر آن زیاد نیست. اگرچه افزایش طول امتداد سیم جوش می تواند ضریب ذوب سیم جوش را بهبود بخشد، اما با توجه به پایداری ذوب سیم جوش و تشکیل درز جوش، دامنه تغییرات مجاز در طول امتداد سیم جوش وجود دارد.
5. تأثیر سایر عوامل فرآیند بر عوامل تشکیل درز جوش
علاوه بر عوامل فرآیند ذکر شده در بالا، سایر عوامل فرآیند جوشکاری مانند اندازه شیار و اندازه شکاف، زاویه شیب الکترود و قطعه کار و موقعیت مکانی اتصال نیز می توانند بر شکل گیری جوش و اندازه جوش تأثیر بگذارند.
1). شیار و شکاف
هنگام جوشکاری اتصالات لب به لب با جوش قوس الکتریکی، معمولاً تعیین می شود که آیا شکاف رزرو شود، اندازه شکاف و شکل شیار با توجه به ضخامت صفحه جوش داده شده است. تحت شرایط خاص دیگر، هرچه اندازه شیار یا شکاف بزرگتر باشد، ارتفاع باقیمانده درز جوش داده شده کمتر می شود که معادل کاهش موقعیت درز جوش است و نسبت همجوشی در این زمان کاهش می یابد. بنابراین، می توان از شکاف یا اریب برای کنترل اندازه اورهنگ و تنظیم نسبت همجوشی استفاده کرد. در مقایسه با اریب کردن با شکاف و بدون شکاف، شرایط اتلاف حرارت این دو تا حدودی متفاوت است. به طور کلی، شرایط کریستالیزاسیون اریب مطلوب تر است.
2). شیب الکترود (سیم جوش).
در حین جوشکاری قوس الکتریکی، با توجه به رابطه بین جهت شیب الکترود و جهت جوش، می توان آن را به دو نوع تقسیم کرد: شیب الکترود به جلو و الکترود به سمت عقب. هنگامی که سیم جوش کج می شود، محور قوس نیز بر این اساس کج می شود. هنگامی که سیم جوش به جلو متمایل می شود، اثر نیروی قوس بر تخلیه رو به عقب فلز حوض مذاب ضعیف می شود، لایه فلزی مایع در پایین حوضچه مذاب ضخیم تر می شود، عمق نفوذ کاهش می یابد، عمق قوس کاهش می یابد. به داخل جوش کاهش می یابد، دامنه حرکتی نقطه قوس گسترش می یابد و عرض ذوب کاهش می یابد. افزایش، ارتفاع باقی مانده کاهش می یابد. هر چه زاویه شیب سیم به جلو کمتر باشد، تأثیر آن آشکارتر است. هنگامی که سیم به عقب متمایل می شود، برعکس است. در جوشکاری قوس الکترود بیشتر از روش شیب به عقب الکترود استفاده می شود و زاویه شیب بین 65 درجه تا 80 درجه مناسب تر است.
3). زاویه جوش
تمایل جوش اغلب در تولید واقعی مشاهده می شود که می توان آن را به جوشکاری سربالایی و جوشکاری سرپایینی تقسیم کرد. در این زمان، فلز حوضچه مذاب تحت تأثیر گرانش تمایل دارد به سمت پایین شیب جریان یابد. هنگام جوشکاری در سربالایی، گرانش به فلز مذاب کمک می کند تا به دم حوضچه مذاب تخلیه شود، بنابراین عمق نفوذ زیاد، عرض ذوب باریک و ارتفاع اضافی زیاد است. هنگامی که زاویه شیب 6 درجه -12 درجه باشد، ارتفاع اضافی بسیار زیاد است و زیر برش‌ها به راحتی در هر دو طرف ایجاد می‌شوند. در حین جوشکاری سراشیبی، این اثر از تخلیه فلز مذاب حوضچه به دم حوض مذاب جلوگیری می کند و قوس نمی تواند فلز را در کف حوضچه مذاب عمیقا گرم کند. اگر زاویه شیب جوش خیلی زیاد باشد، منجر به نفوذ ناکافی و سرریز فلز مایع در حوضچه مذاب می شود.
4). مواد و ضخامت جوش
نفوذ جوش به جریان جوشکاری و همچنین هدایت حرارتی و ظرفیت حرارتی حجمی ماده مربوط می شود. هرچه رسانایی حرارتی ماده بهتر باشد و ظرفیت حرارتی حجمی بیشتر باشد، گرمای بیشتری برای ذوب فلز در واحد حجم و افزایش همان دما لازم است. بنابراین تحت شرایط خاصی مانند جریان جوشکاری، عمق نفوذ و عرض نفوذ کاهش می یابد. هرچه چگالی ماده یا ویسکوزیته مایع بیشتر باشد، برای قوس سخت‌تر است که فلز را در حوضچه مذاب مایع جابجا کند و نفوذ آن کمتر است. ضخامت جوش بر هدایت گرما در داخل جوش تاثیر می گذارد. هنگامی که سایر شرایط یکسان باشد، ضخامت جوش افزایش می یابد، اتلاف حرارت افزایش می یابد و عرض همجوشی و عمق نفوذ کاهش می یابد.
5). شار، پوشش الکترود و گاز محافظ
ترکیب پوشش شار یا الکترود متفاوت است و در نتیجه افت ولتاژ قوس و شیب پتانسیل ستون قوس متفاوت است که به طور اجتناب ناپذیری بر شکل گیری جوش تأثیر می گذارد. هنگامی که چگالی شار کوچک است، اندازه ذرات بزرگ است یا ارتفاع انباشته کوچک است، فشار اطراف قوس کم است، ستون قوس منبسط می شود، و محدوده حرکت نقطه قوسی بزرگ است، بنابراین عمق نفوذ کوچک است، ذوب می شود. عرض بزرگ است و ارتفاع باقیمانده کوچک است. هنگامی که از جوش قوسی با قدرت بالا برای جوش دادن قطعات ضخیم استفاده می شود، استفاده از شار پوکه مانند می تواند فشار قوس را کاهش دهد، عمق نفوذ را کاهش دهد و عرض همجوشی را افزایش دهد. علاوه بر این، سرباره جوش باید دارای ویسکوزیته و دمای ذوب مناسب باشد. اگر ویسکوزیته خیلی زیاد باشد یا دمای ذوب خیلی بالا باشد، سرباره به خوبی تهویه می شود و به راحتی می توان حفره های فشار زیادی روی سطح جوش ایجاد کرد و سطح جوش خراب می شود.
ترکیب گاز محافظ (مانند Ar، He، N2، CO2) برای جوشکاری قوس الکتریکی متفاوت است و خواص فیزیکی آن مانند هدایت حرارتی متفاوت است که باعث افت فشار قطب قوس و گرادیان پتانسیل ستون قوس، ستون قوس الکتریکی می شود. مقطع، نیروی جریان پلاسما. ، توزیع ویژه جریان گرما و غیره که همگی در شکل گیری جوش تاثیر می گذارند.
به طور خلاصه، عوامل زیادی در شکل گیری جوش موثر هستند. برای به دست آوردن یک شکل جوش خوب، لازم است با توجه به مواد و ضخامت جوش، موقعیت مکانی جوش، فرم اتصال و الزامات شرایط کار بر روی عملکرد اتصال و اندازه جوش انتخاب شود. برای جوشکاری از روش ها و شرایط جوشکاری مناسب استفاده می شود و مهم ترین نکته نگرش جوشکار نسبت به جوشکاری است! در غیر این صورت ممکن است تشکیل جوش و عملکرد آن مطابق با الزامات نباشد و حتی عیوب جوشکاری مختلف ظاهر شود.
