skanuj0027

62 2. Spawanie metodą MIG/MAC

większa ocl średnicy drutu elektrodowego (przy dużych natężeniach prądu), to siła ta dąży do oderwania kropli, bez względu na kierunek działania siły grawitacyjnej, i przeciwdziała siłom napięcia powierzchniowego (rys. 2.1 Ob). Gdy kropla ulega miejscowemu przewężeniu (np. w chwili, kiedy siła grawitacji zaczyna przeważać nad siłami napięcia powierzchniowego), wówczas pojawiają się jednocześnie dwie siły Lorentza o przeciwnych zwrotach, działające od micjscą przewężenia kropli w kierunkach wzrastających przekrojów (rys. 2. lOc).

Na kroplę oddziałuje także siła ściskająca - promieniowa składowa siły elektromagnetycznej, proporcjonalna do kwadratu natężenia prądu spawania. Wywiera ona ciśnienie na ciekły metal w kierunku od powierzchni kropli do jej osi i wyciska ciekły metal w kierunku osiowym (tym samym pośrednio sprzyja oddzieleniu kropli). Siła ta zawsze sprzyja oddzielaniu kropli, ułatwiając utworzenie przewężenia (szyjki) i powodując jego ściskanie aż do oderwania kropli. Z powodu efektu ściskającego wywołanego przez tę składową siły elektromagnetycznej mechanizm oddziaływania tej siły na ciekły przewodnik w literaturze nosi nazwę pinch-cffect (ang. pinch - ściskanie).

Siła aerodynamiczna powstaje w wyniku obecności w luku strumieni silnie zjonizowanego gazu, przy tym, zgodnie z zasadami aerodynamiki, z dołu kropli tworzy się strefa obniżonego ciśnienia, prowadząca do tego, że kropla jest wyciągana (rys. 2.11). Im większa jest kropla i większa prędkość strumienia plazmy, tym bardziej istotne jest oddziaływanie tej siły, która zawsze sprzyja oddzielaniu kropli. Siła aerodynamiczna zależy od

l

Rysunek 2.11. Siła aerodynamiczna (fj oddziałująca na kroplę metalu; ) gaz osłonowy, 2 luk spawalniczy, .1 - Strumień plazmy

f

Rysunek 2.12. Unoszenie kropli w wyniku oddziaływania siły reakcyjnej par metalu, 1 - strumień plazmy i gazu odbity od jeziorka spawalniczego, 2 - całkowity strumień plazmowy (zjonizowane gazy, pary metalu i gazy wciągnięte do wnętrza strumienia plazmowego)

rozmiaru kropli, gęstości i prędkości strumienia plazmy i gazu oraz odpowiedniego współczynnika oporu aerodynamicznego systemu.

Siła reakcyjna par metalu powstaje w wyniku reakcyjnego oddziaływania na kroplę ciśnienia strumienia par metalu wychodzącego ze strefy aktywnej (strefa, przez którą przechodzi prąd spawania, obszai powierzchni kropli o najwyższej temperaturze). Siła ta wzrasta ze zwiększaniem natężenia prądu spawania i zawartości w drucie elektrodowym pierwiastków o większej prężności pary. Efekt oddziaływania siły reakcyjnej na kroplę zwiększa się także w miarę wzrostu przewodności cieplnej gazu osłonowego (jak np. w przypadku helu lub C0₂), co prowadzi do zawężenia przewodzącego ciepło kanału luku. Przyłożenie siły reakcyjnej do strefy o mniejszej powierzchni w dolnej części kropli może prowadzić do jej odchylenia od osi elektrody. Po odchyleniu kropli może ona być podtrzymywana w takiej pozycji przez strumienie plazmy i gazu odbite od powierzchni materiału rodzimego, co jest typowe dla spawania w osłonie CO_? (rys. 2.12).

Istnieje przypuszczenie, że określoną rolę w odchyleniu kropli i jej podniesieniu w przypadku spawania w osłonie C0₂ odgrywa także dysocjacja dwutlenku węgla, przebiegająca ze wzrostem objętości: 2C0₂ > 2CO + 0₂ Reakcja ta jest endotermieżna, dlatego zachodzi w obszarze największego wydzielenia energii, w aktywnych strefach luku. Nadciśnienie w tej strefie, spowodowane dysocjacją gazu, wpływa na kształtowanie kropel ciekłego metalu i jest jedną z podstawowych przyczyn odchylenia kropli od osi elektrody i jej podnoszenia.

Siła reakcyjna par metalu przeciwdziała oddzieleniu kropli od końca elektrody, a ponieważ jest znaczna, więc może spowodować przenoszenie metalu z charakterystycznym odpychaniem kropel w bok od luku, któremu towarzyszą grubokroplowe rozpryski metalu. Oddziaływanie tej siły jest

0    rząd wielkości mniejsze w przypadku spawania z biegunowością dodatnią niż ujemną.

Według niektórych publikacji jeszcze większy wpływ na efekt odchylania kropli podczas spawania z biegunowością ujemną wywiera siła ciśnienia jonów, która może przewyższać silę reakcyjną par metalu 10-f- 100-krotnic. Wskutek braku oddziaływania siły ciśnienia jonów na kroplę metalu elektrodowego w czasie spawania z biegunowością dodatnią, krople mają mniejsze rozmiary niż krople w czasie spawania z biegunowością ujemną

1    ich przenoszenie jest bardziej spokojne przy pozostałych jednakowych warunkach.

W zależności od rodzaju i wielkości działających sil kropla tworząca się na końcu elektrody może przybierać różną wielkość i kształt. Siły kształtujące kroplę określają również warunki jej odrywania i poruszania w strefie luku spawalniczego, a tym samym decydują o sposobie przenoszenia kropli metalu elektrodowego do jeziorka spawalniczego.