Metalltransfermodi: 5 Typen

Diese Arten der Metallübertragung werden wie in Tabelle 6.1 gezeigt klassifiziert:

Aus Tabelle 6.1 ist ersichtlich, dass es grundsätzlich vier Arten der Metallübertragung gibt, nämlich Kurzschluss, Kugelstern, Sprühnebel und Schlacke, die jeweils mit einer oder mehreren Varianten versehen sind.

Typ # 1. Kurzschlussübertragung:

Bei der Kurzschlussübertragung wird der Spalt zwischen Elektrode und Werkstück periodisch überbrückt, wodurch der Lichtbogen gelöscht wird. Folglich tritt ein starker Stromfluss auf, der zu einer erhöhten Erwärmung der Brücke führt. Verminderte Viskosität und Oberflächenspannung, erhöhte elektromotorische und hydrodynamische Kräfte führen zur Übertragung von geschmolzenem Metall von der Elektrode in das Schweißbad. Mit der Übertragung von Metall wird die Brücke unterbrochen, und die Spannung neigt dazu, auf den Wert für den offenen Stromkreis zu springen, und der Lichtbogen wird neu gezündet.

Diese Art von Kurzschluss ist normalerweise mit einem Schweißen mit geringem Strom und kurzer Lichtbogenlänge mit beschichteten Elektroden verbunden, obwohl ein ähnlicher Übertragungsmodus auch beim MIG-Schweißen angetroffen werden kann, es ist jedoch nicht sehr bevorzugt, außer in einigen Fällen, wie beispielsweise Positionsschweißen.

Dip Transfer:

Dies ist auch eine Kurzschlussart der Metallübertragung, aber in diesem Fall wird die Elektrode mit hoher Geschwindigkeit in das Schweißbad eingeführt, so dass der Draht in das Becken eintaucht, bevor das Tröpfchen abgelöst wird. Wie bei der normalen Kurzschlußübertragung steigt der Strom zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses an, was zu einer übermäßigen Erwärmung und somit zum Brechen der Kurzschlußbrücke mit einer Übertragung von Metall von der Elektrode in das Schweißbad führt. Diese Art der Übertragung hängt mit der GMAW zusammen, insbesondere der CO ₂ -Variante.

Typ # 2. Globuläre Übertragung:

Bei der kugelförmigen Art der Metallübertragung löst sich der geschmolzene Metalltropfen aufgrund der Schwerkraft und anderer auf ihn einwirkender Kräfte wie bei der Kurzschlußübertragung von der Elektrodenspitze. Die abgelöste Kugel bewegt sich unter der Wirkung der Schwerkraft und der hydrodynamischen Kräfte direkt auf das Schweißbad zu und wird als "Drop Transfer" bezeichnet. Es besteht kaum eine Chance, dass der Lichtbogen gelöscht wird.

Diese Art der Übertragung wird angetroffen, wenn die Bogenlänge mittel bis lang ist, dh das größte erzeugte Tröpfchen ist nicht groß genug, um einen Kurzschluss zu verursachen. Aufgrund einer langen Haltezeit an der Elektrodenlippe ist der Tropfendurchmesser normalerweise größer als der Elektrodendurchmesser. Die Tropfentemperatur ist auch höher als bei einer Kurzschlussübertragung.

Abgelehnte Überweisung:

Wenn sich der Tropfen im globularen Modus der Metallübertragung nach dem Ablösen von der Elektrode nicht direkt in Richtung des Schweißbades bewegt und tatsächlich unter der Einwirkung bestimmter Kräfte, z. B. eines umgekehrten Plasmastrahls, von ihm abgestoßen wird, wird darauf hingewiesen als abgestoßene Übertragungsart.

Diese Art der Übertragung wird als unbefriedigend angesehen, da sie aufgrund der übermäßigen Verzögerung der Tropfenablösung zu einer schlechten Metallübertragungseffizienz führt und von übermäßigem Spritzen begleitet wird. Diese Art der Metallübertragung wird im Allgemeinen beim CO ₂ -Schweißen von Stahl mit mittlerer bis langer Lichtbogenlänge und niedrigem bis mittlerem Schweißstrom angetroffen.

Typ 3. Sprühübertragung:

Der Spritzmodus der Metallübertragung ist normalerweise mit hohen Stromdichten verbunden. Die hohe Stromdichte führt zu einer sehr hohen Temperatur des geschmolzenen Tropfens mit nachfolgender Verringerung der Oberflächenspannung. Wenn die Stromdichte erhöht wird, steigt die Tröpfchenwachstumsrate proportional zur Temperaturerhöhung, und elektromagnetische Kräfte in Form eines Quetscheffekts werden signifikant und überwiegen die Oberflächenspannung.

Bei hohen Quetschkräften ist das Ende der Elektrode zu jeder Zeit eingeengt. Tröpfchen werden abgequetscht, bevor sie die durch die Oberflächenspannung zulässige Größe erreichen, und dies führt zu einem sogenannten Sprühmodus der Metallübertragung. Abhängig von der Stromdichte hat der Sprühmodus drei verschiedene Stufen, nämlich projizierte, strömende und rotierende Übertragungen.

Im kugelförmigen Bereich der Metallübertragung ist der Strom zu gering, um die notwendigen Strahl- und Klemmkräfte zum Ablösen des Tropfens zu bilden. Wenn der Strom erhöht wird, tritt der Übergang vom globularen zum projizierten Spray auf, wobei sich die Tröpfchen von der Elektrodenspitze lösen, wenn sie viel kleiner sind als bei der Tropfenübertragung.

Das projizierte Spray wurde auch als "Drop Spray" bezeichnet und der Strombereich, über den es in Konstantstromquellen betrieben wird, ist als eng eingestuft worden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass Tropfenspray am wenigsten Spritzer und Rauch mit höherer Abscheidungseffizienz als andere Varianten des Sprühmodus aufweist.

Bei noch höheren Strömen verjüngt sich das Ende der Elektrode und ein feiner Sprühnebel strömt ab. Diese Art der Übertragung ist mit einem gut entwickelten Plasmastrahl verbunden, wie durch den Dampfstrom nachgewiesen wird. Diese Art der Übertragung wird manchmal als "puckering transfer" bezeichnet und führt zu einer Perle mit "Finger" -Durchdringung. Dies wird durch die Bildung eines Ionisationskerns in der Bogensäule verursacht und das Temperaturprofil der Bogensäule wird durch den geschmolzenen Bereich auf der Platte abgebildet.

Bei sehr hohen Strömen (über 750 A) wird der Schweißlichtbogen unregelmäßig, da der Zuführdraht zu vibrieren beginnt und der Lichtbogen in eine Rotationsform übergeht. Dieser Mechanismus ist bei manchen Schweißwerkstoffen vorherrschender als bei anderen. Der Grund für dieses Verhalten kann der Tatsache zugeschrieben werden, dass der hohe Strom, der im Zuführdraht fließt, bewirkt, dass er aufgrund der Joule- oder PR-Erwärmung des Drahts plastisch wird.

Die Reaktionskraft des Plasmastrahls am Ende des Drahts erzeugt Kräfte auf den Schweißdraht, die denen eines Kunststoffschlauchrohrs ähneln, das an einem Ende frei ist und Wasser unter hohem Druck trägt. Somit wird das Drahtende oszillieren, und wenn der Draht zurückschmilzt, werden die in den Plasmastrahl eintretenden Tröpfchen in verschiedenen Winkeln entsprechend der Strahlrichtung zu dieser Zeit ausgestoßen.

Die oben beschriebenen Sprühmodi der Metallübertragung sind mit GMAW mit mittleren bis langen Lichtbogenlängen verbunden. Zum Zeitpunkt der Metallübertragung ist bei diesen Metallübertragungsarten keine Lichtbogenlöschung in Frage.

Explosive Übertragung:

Manchmal wird durch Filmfotografie beobachtet, dass der Tropfen entweder noch an der Elektrodenspitze oder kurz nach dem Ablösen zerbrochen wird. Diese Art der Metallübertragung ist als explosive Übertragung bekannt und wird der Bildung von Gasblasen im Flüssigkeitstropfen an der Elektrodenspitze zugeschrieben. Die Blasen können durch die Bildung von CO im Fall von Stählen und einige absorbierte Gase im Fall von Nichteisenmetallen gebildet werden.

Diese Blasen wachsen und platzen schließlich, wobei kleine Tröpfchen von der Elektrode weggestreut werden. Derartige platzende Tropfen wurden beim Schweißen mit beschichteten Elektroden (SMAW) und beim Schutzgasschweißen mit Schutzgas (GMAW) beobachtet. Eine explosive Art der Metallübertragung kann zu übermäßigem Spritzen und schlechtem Aussehen führen.

Typ # 4: Schlackengeschützte Übertragung:

Die Röntgenkinematographie hat gezeigt, dass der Metalltransfer beim Unterpulverschweißen dem mit blanken Drahtelektroden beobachteten ähnlich ist wie bei der GMAW. Das Tröpfchen wird nach dem Ablösen entweder direkt in das Schweißbad projiziert oder zur Seite geschleudert.

Im letzteren Fall berührt das Tröpfchen die Wand des Flusslichthohlraums, die den Lichtbogen umgibt, und gleitet ihm entlang zum Schweißbad (siehe Abb. 6.2). Dies führt zu einer langsameren Metallübertragungsrate. Es ist als "flusswandgeführte Übertragung" bekannt und führt aus naheliegenden Gründen zu verstärkten Metallschlackenreaktionen.

Eine schlackengeschützte Übertragung findet auch beim Elektroschlackeschweißen statt, bei dem kein Durchflußhohlraum mit fester Wand vorhanden ist, die Elektrode jedoch kontinuierlich in einem Becken aus geschmolzener Hochtemperaturschlacke schmilzt.

Im Fall des Lichtbogenschweißens mit Fülldraht werden auch Tröpfchen von geschmolzener Schlacke umhüllt, aber darin ist die Übertragung ähnlich wie bei der GMAW.

Typ # 5. Metallübertragung von zusätzlichem Einfülldraht:

Die Metallübertragung von zusätzlichem Fülldraht findet statt, wenn ein solcher Draht oder Stab wie beim Wolfram-Lichtbogenschweißen, beim Plasmaschweißen und beim Autogengasschweißen verwendet wird. Bei diesen Prozessen wird der Zusatzdraht durch Anwendung von Wärme geschmolzen, ohne einen Teil des Stromkreises zu bilden.

Die auf das geschmolzene Tröpfchen wirkenden Kräfte sind ähnlich wie bei SMAW und GMAW, jedoch spielt der elektromagnetische Quetscheffekt keine Rolle, da er nicht vorhanden ist. Die Übertragung kann sich daher nicht dem Sprühmodus nähern. Am häufigsten wird der Kurzschluss (oder Überbrückungsmodus) der Metallübertragung verwendet, um die Wärme maximal auszunutzen. Falls erforderlich, kann auch die Tropfenübertragung verwendet werden. Globuläre oder Tropfenübertragung führt bei Verwendung zu einer geringeren Abscheidungseffizienz aufgrund einer verzögerten Ablösung des Tröpfchens vom Zusatzdraht.