Metalltransfer in Argon

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, lernen Sie den Prozess des Metalltransfers in Argon mit positiven und negativen Elektroden kennen.

Metalltransfer in Argon mit Elektrode positiv:

Stahl, Aluminium, Kupfer, Nickel, Titan, Molybdän und Wolfram zeigen alle glatte Übertragungseigenschaften mit positiven Elektroden. In all diesen Metallen übertragen die Tröpfchen unter dem Einfluss elektromagnetischer Kräfte und die Tröpfchengröße nimmt mit zunehmendem Schweißstrom ab. Bei Aluminium, Titan, Molybdän und Wolfram nimmt der Tropfen zwar mit der Stromstärke ab, es wird jedoch kaum eine Änderung der Ablösegeometrie beobachtet.

Bei einer Argon-Abschirmung und positiven Elektroden wird jedoch festgestellt, dass bei Verringerung des Stroms eine Schwelle vorhanden ist, unter der die Metallübertragung kugelförmig wird. Die Verwendung von 1, 5% CO ₂ enthaltendem Argon senkt diese Grenze erheblich und verbessert insgesamt die Stabilität sowohl bei rostfreien Stählen als auch bei gewöhnlichen Stählen. Sauerstoff scheint die Oberflächenspannung und Viskosität des Schmelzbades zu verringern, wodurch das Ablösen des Tropfens durch den Quetscheffekt erleichtert wird.

Kupfer unterscheidet sich geringfügig dadurch, dass das Ablösen des Tropfens von einer schnellen seitlichen Bewegung des Halses begleitet wird. Stahl und Nickel weichen von dem allgemeinen Muster bei hohen Strömen ab, indem sich das Ende der Elektrode verjüngt und ein Tröpfchenstrom daraus fließt.

Bei Molybdän gibt es einen zweiten Dampfstrom von der Platte, der mit dem von der Elektrode in Wechselwirkung tritt, ohne die Tropfenablösung irgendwie zu beeinträchtigen.

Metalltransfer in Argon mit Elektroden negativ

Bei GMAW mit Elektroden-Negativ können die oft geschweißten Metalle in zwei Gruppen unterteilt werden:

a) Stahl, Aluminium, Kupfer und Nickel:

Bei Stahl, Aluminium, Kupfer und Nickel nimmt die Tröpfchengröße mit der Stromzunahme ab, jedoch weniger als bei einer positiven Elektrode. Eine abstoßende Kraft von der Platte wirkt auf das Tröpfchen. Diese Abstoßung ist mit der Bildung eines unbefriedigenden Kathodenflecks auf der Elektrodenspitze verbunden. Der Abstoßungseffekt ist bei Aluminium am geringsten, mit dem sich schnell bewegende Mehrfachpunkte kontinuierlich beobachten können. Dies führt zu Faltenbildung (Faltenbildung) der Tropfenoberfläche, jedoch ohne nennenswerte Änderung der Gesamtkontur.

Bei Stahl bei niedrigen Strömen ist der Lichtbogen meist diffus und die Tropfenbildung bleibt ungestört. Gelegentlich findet eine Kathodenpunktbildung statt, die die Tropfenoberfläche modifiziert und sie anhebt. Mit Zunahme des Stroms neigt die Metallübertragung dazu, vom projizierten Sprühtyp zu sein, wobei sich das Elektrodenende wie bei der Elektrode positiv verjüngt, jedoch nimmt auch die Häufigkeit der Fleckbildung zu, was zu einer groben und ungleichmäßigen Übertragung führt.

Bei Nickel und insbesondere Kupfer erfolgt die Bildung von Kathodenflecken kontinuierlich, was effektiv zu einem dauerhaften Abheben des Tröpfchens führt und die Tropfengröße im Gegensatz zu Aluminium und Stahl nicht mit dem Strom abnimmt.

Aluminium unterscheidet sich von Stahl dadurch, dass es einen Schwellenstrom gibt, bei dem die Tropfen klein sind und eine Anfangsgeschwindigkeit und -beschleunigung aufweisen. Bei einem Draht mit einem Durchmesser von 1 bis 6 mm liegen die großen Tröpfchen beispielsweise im Durchmesser zwischen 6 mm und 3 mm, und oberhalb des Schwellenstroms haben sie einen Durchmesser von 2 mm oder weniger. Die Schwelle liegt in diesem Fall knapp über 100A. Abb. 6.10 zeigt Übertragungsraten für drei verschiedene Größen von Aluminiumelektroden.

(b) Titan, Wolfram und Molybdän:

Bei Titan, Wolfram und Molybdän zeichnet sich der Metalltransfer durch wesentlich stabilere Kathodenpunkte und die Tröpfchen unterschiedlicher Größe aus. Bei geringen Strömen bilden sich große Tropfen, die sich ablösen, ohne dass Anzeichen einer auf sie wirkenden Ablösekraft auftreten. Bei Titan bewegt sich der Kathodenfleck vergleichsweise langsam über die Tropfenoberfläche und der Tropfen stößt leicht von der Wurzel des Lichtbogens ab.

Wenn der Strom ansteigt, beginnt die Elektrode schnell zu schmelzen und anfänglich wird ein kontinuierlicher Sprühnebel von kleinen Tropfen abgegeben. Das geschmolzene Metall wird nicht so schnell entfernt, wie es gebildet wird, und dies führt zur Entwicklung eines großen Tropfens an der Elektrodenspitze, der die Übertragung kleiner Tröpfchen verhindert. Das so gebildete große Tröpfchen ist länglich, wobei der Boden eine Spitzenbildung aufweist. Schließlich wächst das Tröpfchen instabil und wird abgelöst, und der Zyklus wird wiederholt.

Bei einer weiteren Erhöhung des Stroms bleibt der Prozess des Metalltransfers mehr oder weniger unverändert, aber die Emission kleiner Tröpfchen setzt sich fort. Das Phänomen der langsamen Lichtbogenbewegung, begleitet von der Abstoßung des großen Tropfens, wird selbst bei einem höheren Strombereich mit Titan und in begrenztem Maße mit Molybdän, nicht jedoch mit Wolfram beobachtet.

Abgesehen von den oben beschriebenen Eigenschaften des Metalltransfers in GMAW spielt auch der Dampfdruck, die Wärmeleitfähigkeit, der Schmelzpunkt und die Art des Schutzgases eine entscheidende Rolle.

Bei Metallen mit niedrigem Dampfdruck mit Argon-Abschirmung und positivem Elektrodenwechsel ändert die globuläre Übertragung mit zunehmendem Strom zur Sprühübertragung. Dies ist auf die Bildung eines Plasmastrahls bei höheren Strömen zurückzuführen. Wenn das Metall eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, beispielsweise Aluminium und Kupfer, nimmt die Tropfengröße mit dem Strom ab, ohne dass sich die Geometrie der Elektrodenspitze ändert.

Wenn jedoch die Wärmeleitfähigkeit niedriger ist, z. B. bei Stahl, verjüngt sich die Elektrodenspitze, und als Folge einer elektromagnetischen Kraft (Lorentz-Kraft) wird ein Sprühnebel aus feinen Tropfen abgegeben (Lorentz-Kraft), durch die die Flüssigkeit am konischen Ende nach unten bewegt wird.

Wenn das Metall einen hohen Dampfdruck aufweist, z. B. Magnesium, Zink und Cadmium, werden die Tropfen unabhängig von der Elektrodenpolarität vom Schweißbad abgestoßen. Dies ist auf den Rückreaktionsschub des austretenden Dampfstroms zurückzuführen.

Bei Argon-Abschirmung und Elektroden-Negativ zeigen die Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt einen abgestoßenen Übertragungsmodus. Dies ist in erster Linie auf den Mechanismus der Elektronenemission zurückzuführen, obwohl die Lortenz-Kraft innerhalb des Abfalls und der Rückstoß des Dampfstroms auch eine Abstoßung induzieren.

In dissoziierbaren Gasen wie CO ₂ ist der Metalltransfer kugelförmig, da der für den Sprühtransfer erforderliche Plasmastrahl fehlt. Dies liegt an dem hohen Energieverbrauch in der Bogensäule, um das Gas zu dissoziieren, und verhindert, dass der Lichtbogen steigt die Elektrode, die für die Plasmastrahlbildung erforderlich ist. Diese Situation kann jedoch durch die Verwendung von Emissionsschichten behoben werden.