Outre les facteurs de processus, d'autres facteurs de processus de soudage, tels que la taille de la rainure et la taille de l'espace, l'angle d'inclinaison de l'électrode et de la pièce, la position spatiale du joint, etc., peuvent également affecter la formation et la taille de la soudure.
1. Influence du courant de soudage sur la formation de la soudure
Dans certaines autres conditions, avec l'augmentation du courant de soudage à l'arc, la profondeur de pénétration et la hauteur résiduelle de la soudure augmentent, tandis que la largeur de pénétration augmente légèrement. Les raisons en sont les suivantes :
1) Lorsque le courant de soudage à l'arc augmente, la force de l'arc agissant sur la soudure augmente, l'apport de chaleur de l'arc à la soudure augmente et la position de la source de chaleur se déplace vers le bas, ce qui favorise la conduction de la chaleur jusqu'à la profondeur du bain de fusion et augmente la profondeur de pénétration. La profondeur de pénétration est approximativement proportionnelle au courant de soudage, c'est-à-dire que la profondeur de pénétration de la soudure H est approximativement égale à Km×I. Dans la formule, Km est le coefficient de pénétration (le nombre de millimètres dont le courant de soudage augmente de 100 A pour augmenter la pénétration de la soudure), qui est lié à la méthode de soudage à l'arc, au diamètre du fil, au type de courant, etc. Voir le tableau 1-1.
2) La vitesse de fusion du noyau ou du fil de soudage à l'arc est proportionnelle au courant de soudage. Lorsque le courant de soudage à l'arc augmente, la vitesse de fusion du fil de soudage augmente et la quantité de fusion du fil de soudage augmente approximativement proportionnellement, tandis que l'augmentation de la largeur de fusion est moindre, donc la hauteur du cordon de soudure augmente.
3) Lorsque le courant de soudage augmente, le diamètre de la colonne d'arc augmente, mais la profondeur de l'arc dans la pièce augmente et la plage de déplacement du point d'arc est limitée, de sorte que l'augmentation de la largeur de fusion est faible.
Lors du soudage à l'arc sous protection gazeuse, le courant de soudage augmente et la pénétration de la soudure augmente. Si le courant de soudage est trop important et la densité de courant trop élevée, une pénétration en forme de doigt est susceptible de se produire, en particulier lors du soudage de l'aluminium.
2. Influence de la tension de l'arc sur la formation de la soudure
Dans certaines autres conditions, lorsque la tension de l'arc augmente, la puissance de l'arc augmente en conséquence et l'apport de chaleur par la soudure augmente. Cependant, l'augmentation de la tension de l'arc est obtenue en augmentant la longueur de l'arc. L'augmentation de la longueur de l'arc augmente le rayon de la source de chaleur de l'arc, la dissipation de chaleur de l'arc augmente et la densité énergétique de la soudure d'entrée diminue, de sorte que la profondeur de pénétration diminue légèrement et la profondeur de pénétration augmente. Dans le même temps, comme le courant de soudage reste inchangé, la quantité de fusion du fil de soudage reste pratiquement inchangée, ce qui réduit la hauteur de soudure.
Pour diverses méthodes de soudage à l'arc, la Russie et le Japon doivent obtenir une formation de soudure appropriée, c'est-à-dire maintenir un coefficient de formation de soudure φ approprié, augmenter la tension de l'arc de manière appropriée tout en augmentant le courant de soudage et exiger une relation de correspondance appropriée entre la tension de l'arc et le courant de soudage. . Ceci est le plus courant dans le soudage à l'arc avec électrode fondue.
3. L'effet de la vitesse de soudage sur la formation de la soudure
Dans certaines autres conditions, l'augmentation de la vitesse de soudage entraînera une réduction de l'apport de chaleur de soudage, réduisant ainsi la largeur et la profondeur de pénétration de la soudure. Étant donné que la quantité de dépôt de fil métallique sur une unité de longueur de soudure est inversement proportionnelle à la vitesse de soudage, elle entraîne également une réduction de la hauteur de soudure.
La vitesse de soudage est un indice important pour évaluer la productivité du soudage. Afin d'améliorer la productivité du soudage, la vitesse de soudage doit être augmentée. Cependant, afin de garantir la taille de soudure requise par la conception structurelle, le courant de soudage et la tension de l'arc doivent être augmentés en conséquence tout en augmentant la vitesse de soudage. Ces trois quantités sont liées les unes aux autres. Dans le même temps, il faut également tenir compte du fait que lorsque le courant de soudage, la tension de l'arc et la vitesse de soudage sont augmentés (c'est-à-dire, soudage à l'arc à haute puissance, soudage à grande vitesse de soudage), des défauts de soudage peuvent survenir lors du processus de formation du bain de fusion et pendant le processus de solidification du bain de fusion, tels que le grippage. Bords, fissures, etc., il y a donc une limite à l'augmentation de la vitesse de soudage.
4. Influence du type et de la polarité du courant de soudage et de la taille de l'électrode sur la formation de la soudure
1). Type et polarité du courant de soudage
Les types de courant de soudage sont divisés en courant continu et courant alternatif. Parmi eux, le soudage à l'arc CC est divisé en courant continu constant et courant continu pulsé selon la présence ou l'absence d'impulsion de courant ; selon la polarité, il est divisé en connexion positive CC (la partie à souder est connectée au positif) et connexion inverse CC (la partie à souder est connectée au négatif). Le soudage à l'arc CA est divisé en courant alternatif sinusoïdal et courant alternatif carré selon les différentes formes d'onde de courant. Le type et la polarité du courant de soudage affectent la quantité de chaleur apportée par l'arc dans la soudure, ce qui peut affecter la formation de la soudure, ainsi que le processus de transfert des gouttelettes et l'élimination du film d'oxyde à la surface du métal de base.
FrançaisLorsque le soudage à l'arc sous argon tungstène est utilisé pour souder l'acier, le titane et d'autres matériaux métalliques, la profondeur de pénétration de la soudure formée lorsque le courant continu est connecté est la plus grande, et la pénétration est la plus petite lorsque le courant continu est inversé et le courant alternatif est entre les deux. Étant donné que la pénétration du cordon de soudure est la plus grande pendant le soudage positif CC et que la perte de combustion de l'électrode en tungstène est la plus faible, le soudage positif CC doit être utilisé pour souder l'acier, le titane et d'autres matériaux métalliques. Lorsque le soudage TIG adopte le soudage CC pulsé, étant donné que les paramètres d'impulsion peuvent être ajustés, la taille de formation du cordon de soudure peut être contrôlée selon les besoins. Lors du soudage de l'aluminium, du magnésium et de leurs alliages par soudage à l'arc sous argon tungstène, il est nécessaire d'utiliser l'effet de nettoyage de la cathode de l'arc pour nettoyer le film d'oxyde à la surface du métal de base. Il est préférable d'utiliser le courant alternatif. Étant donné que les paramètres de forme d'onde du courant alternatif à onde carrée sont réglables, l'effet de soudage est meilleur.
Dans le soudage à l'arc avec électrode de fusion, la profondeur de pénétration et la largeur de la soudure de la connexion inverse CC sont supérieures à celles de la connexion positive CC, et la profondeur de pénétration et la largeur du soudage CA se situent entre les deux. Par conséquent, dans le soudage à l'arc submergé, la connexion inverse CC est utilisée pour obtenir une plus grande profondeur de pénétration ; tandis que dans le soudage de surface à l'arc submergé, la connexion directe CC est utilisée pour réduire la profondeur de pénétration. Dans le soudage à l'arc sous protection gazeuse, il est largement utilisé car la connexion inverse CC a non seulement une grande profondeur de pénétration, mais aussi l'arc de soudage et le processus de transfert de gouttelettes sont plus stables que la connexion positive CC et CA, et ont un effet de nettoyage de la cathode, il est donc largement utilisé. La communication n'est généralement pas utilisée.
2). Influence de la forme de la pointe de l'électrode en tungstène, du diamètre du fil et de la longueur d'extension
L'angle et la forme de l'extrémité avant de l'électrode en tungstène ont une grande influence sur la concentration de l'arc et la pression de l'arc, et doivent être sélectionnés en fonction de l'intensité du courant de soudage et de l'épaisseur de la soudure. En général, plus l'arc est concentré et plus la pression de l'arc est élevée, plus la profondeur de pénétration est importante et plus la largeur de pénétration est réduite en conséquence.
Lors du soudage à l'arc sous gaz métal, lorsque le courant de soudage est constant, plus le fil de soudage est fin, plus le chauffage de l'arc est concentré, la profondeur de pénétration augmente et la largeur de fusion diminue. Cependant, lors de la sélection du diamètre du fil dans le projet de soudage réel, la taille du courant et la forme du bain de fusion doivent également être prises en compte pour éviter une mauvaise formation de la soudure.
Lorsque la longueur d'extension du fil de soudage du soudage à l'arc MIGAW augmente, la chaleur de résistance générée par le courant de soudage à travers la partie allongée du fil de soudage augmente, de sorte que la vitesse de fusion du fil de soudage augmente, de sorte que la hauteur résiduelle du cordon de soudure augmente, tandis que la profondeur de pénétration diminue. En raison de la résistivité relativement importante du fil d'acier, l'influence de la longueur d'extension du fil sur la formation de la soudure est évidente dans le soudage de fils d'acier et de fils fins. La résistivité du fil de soudage en aluminium est relativement faible et son influence n'est pas grande. Bien que l'augmentation de la longueur d'extension du fil de soudage puisse améliorer le coefficient de fusion du fil de soudage, il existe une plage de variation admissible dans la longueur d'extension du fil de soudage compte tenu de la stabilité de la fusion du fil de soudage et de la formation du cordon de soudure.
5. Influence d'autres facteurs de processus sur les facteurs de formation du cordon de soudure
Outre les facteurs de processus mentionnés ci-dessus, d'autres facteurs de processus de soudage, tels que la taille de la rainure et la taille de l'espace, l'angle d'inclinaison de l'électrode et de la pièce et la position spatiale du joint, peuvent également affecter la formation de la soudure et la taille de la soudure.
1). Rainure et espace
Lors du soudage bout à bout par soudage à l'arc, on détermine généralement s'il faut réserver un espace, la taille de l'espace et la forme de la rainure en fonction de l'épaisseur de la plaque soudée. Dans certaines autres conditions, plus la taille de la rainure ou de l'espace est grande, plus la hauteur résiduelle du cordon de soudure est petite, ce qui équivaut à la diminution de la position du cordon de soudure, et le rapport de fusion est réduit à ce moment. Par conséquent, l'espace ou le chanfrein peuvent être utilisés pour contrôler la taille du surplomb et ajuster le rapport de fusion. Par rapport au chanfrein avec espace et sans espace, les conditions de dissipation de chaleur des deux sont quelque peu différentes. D'une manière générale, les conditions de cristallisation du chanfrein sont plus favorables.
2). Inclinaison de l'électrode (fil de soudage)
Lors du soudage à l'arc, selon la relation entre la direction d'inclinaison de l'électrode et la direction de soudage, il peut être divisé en deux types : l'inclinaison vers l'avant de l'électrode et l'inclinaison vers l'arrière de l'électrode. Lorsque le fil de soudage est incliné, l'axe de l'arc est également incliné en conséquence. Lorsque le fil de soudage est incliné vers l'avant, l'effet de la force de l'arc sur la décharge vers l'arrière du métal en fusion est affaibli, la couche de métal liquide au fond du bain de fusion devient plus épaisse, la profondeur de pénétration diminue, la profondeur de l'arc dans la soudure diminue, la plage de déplacement du point d'arc s'élargit et la largeur de fusion diminue. augmente, la hauteur résiduelle diminue. Plus l'angle d'inclinaison vers l'avant du fil est petit, plus l'effet est évident. Lorsque le fil est incliné vers l'arrière, l'inverse est vrai. Dans le soudage à l'arc avec électrode, la méthode d'inclinaison vers l'arrière de l'électrode est principalement utilisée et l'angle d'inclinaison est plus approprié entre 65 degrés et 80 degrés.
3). Angle de soudage
L'inclinaison de la soudure est souvent rencontrée dans la production réelle, qui peut être divisée en soudage en montée et en soudage en descente. À ce moment, le métal du bain de fusion a tendance à s'écouler vers le bas de la pente sous l'action de la gravité. Lors du soudage en montée, la gravité aide le métal du bain de fusion à s'évacuer vers la queue du bain de fusion, de sorte que la profondeur de pénétration est grande, la largeur de fusion est étroite et la hauteur excédentaire est grande. Lorsque l'angle de pente ascendante est de 6 degrés -12 degrés, la hauteur excédentaire est trop grande et des contre-dépouilles sont faciles à se produire des deux côtés. Pendant le soudage en descente, cet effet empêche le métal du bain de fusion d'être évacué vers la queue du bain de fusion, et l'arc ne peut pas chauffer en profondeur le métal au fond du bain de fusion. Si l'angle d'inclinaison de la soudure est trop grand, cela entraînera une pénétration insuffisante et un débordement de métal liquide dans le bain de fusion.
4). Matériau et épaisseur de la soudure
La pénétration de la soudure est liée au courant de soudage, ainsi qu'à la conductivité thermique et à la capacité thermique volumétrique du matériau. Plus la conductivité thermique du matériau est élevée et plus la capacité thermique volumétrique est élevée, plus il faut de chaleur pour faire fondre le métal par unité de volume et augmenter la même température. Par conséquent, dans certaines conditions telles que le courant de soudage, la profondeur et la largeur de pénétration diminuent. Plus la densité du matériau ou la viscosité du liquide sont élevées, plus il est difficile pour l'arc de déloger le métal dans le bain de fusion liquide et moins la pénétration est profonde. L'épaisseur de la soudure affecte la conduction thermique à l'intérieur de la soudure. Lorsque les autres conditions sont les mêmes, l'épaisseur de la soudure augmente, la dissipation thermique augmente et la largeur de fusion et la profondeur de pénétration diminuent.
5). Flux, revêtement d'électrode et gaz de protection
La composition du flux ou du revêtement de l'électrode est différente, ce qui entraîne une chute de tension d'arc et un gradient de potentiel de colonne d'arc différents, ce qui affectera inévitablement la formation de la soudure. Lorsque la densité du flux est faible, la taille des particules est grande ou la hauteur d'empilement est petite, la pression autour de l'arc est faible, la colonne d'arc se dilate et la plage de déplacement du point d'arc est grande, de sorte que la profondeur de pénétration est faible, la largeur de fusion est grande et la hauteur résiduelle est faible. Lorsque le soudage à l'arc à haute puissance est utilisé pour souder des pièces épaisses, l'utilisation d'un flux de type pierre ponce peut réduire la pression de l'arc, réduire la profondeur de pénétration et augmenter la largeur de fusion. De plus, le laitier de soudage doit avoir une viscosité et une température de fusion appropriées. Si la viscosité est trop élevée ou la température de fusion est trop élevée, le laitier sera mal ventilé et il est facile de former de nombreuses piqûres de pression à la surface de la soudure, et la surface de la soudure se détériorera.
La composition du gaz de protection (tel que Ar, He, N2, CO2) pour le soudage à l'arc est différente, et ses propriétés physiques telles que la conductivité thermique sont différentes, ce qui entraîne une chute de pression du pôle d'arc et un gradient de potentiel de la colonne d'arc, une section conductrice de la colonne d'arc, une force d'écoulement du plasma, une distribution spécifique du flux de chaleur, etc., qui affectent tous la formation de la soudure.
En bref, de nombreux facteurs affectent la formation de la soudure. Afin d'obtenir une bonne formation de soudure, il est nécessaire de sélectionner en fonction du matériau et de l'épaisseur de la soudure, de la position spatiale de la soudure, de la forme du joint et des exigences des conditions de travail sur les performances du joint et la taille de la soudure. Des méthodes de soudage et des conditions de soudage appropriées sont utilisées pour le soudage, et le plus important est l'attitude du soudeur envers le soudage ! Sinon, la formation de la soudure et ses performances peuvent ne pas répondre aux exigences, et même divers défauts de soudage peuvent apparaître.
