Selain faktor proses, faktor proses kimpalan lain, seperti saiz alur dan saiz jurang, sudut kecondongan elektrod dan bahan kerja, dan kedudukan ruang sambungan, juga boleh memberi kesan kepada pembentukan kimpalan dan saiz kimpalan.
Pengaruh Arus Kimpalan pada Pembentukan Kimpalan
Dalam keadaan tertentu, apabila arus kimpalan arka meningkat, kedalaman penembusan dan tetulang jahitan kimpalan meningkat, dan lebar kimpalan meningkat sedikit. Sebabnya adalah seperti berikut:
1) Apabila arus kimpalan kimpalan arka meningkat, daya arka yang bertindak pada kimpalan meningkat, input haba arka ke kimpalan meningkat, dan kedudukan sumber haba bergerak ke bawah, yang kondusif untuk pengaliran haba dalam arah kedalaman kolam lebur dan meningkatkan kedalaman penembusan. Kedalaman penembusan adalah hampir berkadar dengan arus kimpalan. Kedalaman penembusan kimpalan H adalah hampir sama dengan Km × I. Dalam formula, Km ialah pekali penembusan (bilangan milimeter di mana kedalaman penembusan kimpalan meningkat apabila arus kimpalan ditingkatkan sebanyak 100 A), yang berkaitan dengan kaedah kimpalan arka, diameter dawai, jenis arus, dsb. seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1-1.
| kaedah kimpalan arka | diameter elektrod/mm | arus kimpalan/A | voltan/V | kelajuan kimpalan/mh-1 | pekali penembusan/m m-100A-1 |
kimpalan arka argon tungsten | 3.2 | 100~350 | 10~16 | 6~18 | 0.8~1.8 |
| | Apertur muncung 1.6 | 50~100 | 20~26 | 10~60 | 1.2~2 |
| Apertur muncung 3.4 | 220~300 | 28~36 | 18~30 | 1.5~2.4 |
| | 2 | 200~700 | 32~40 | 15~100 | 1.0~1.7 |
| 5 | 450~1200 | 34~44 | 30~60 | 0.7~1.3 |
kimpalan arka argon elektrod gabungan | 1.2~2.4 | 210~550 | 24~42 | 40~120 | 1.5~1.8 |
| Kimpalan CO2 | 0.8~1.6 | 70~300 | 16~23 | 30~150 | 0.8~1.2 |
| 2~4 | 500~900 | 35~45 | 40~80 | |
Jadual 1-1 Pekali kedalaman lebur Km untuk pelbagai kaedah dan parameter kimpalan arka (kimpalan keluli)
2) Kelajuan lebur teras kimpalan atau dawai kimpalan dalam kimpalan arka adalah berkadar terus dengan arus kimpalan. Oleh kerana peningkatan arus kimpalan dalam kimpalan arka membawa kepada peningkatan kelajuan lebur dawai kimpalan, jumlah dawai kimpalan yang dicairkan meningkat secara berkadar terus, manakala lebar kimpalan meningkat kurang, jadi tetulang kimpalan meningkat.
3) Selepas arus kimpalan meningkat, diameter lajur arka meningkat. Walau bagaimanapun, kedalaman arka menembusi bahan kerja meningkat, dan julat pergerakan titik arka adalah terhad. Oleh itu, peningkatan lebar kimpalan adalah agak kecil.
Dalam kimpalan gas lengai logam berpelindung gas (MIG), apabila arus kimpalan meningkat, kedalaman penembusan kimpalan juga meningkat. Jika arus kimpalan terlalu besar dan ketumpatan arus terlalu tinggi, penembusan seperti jari mudah berlaku, terutamanya semasa mengimpal aluminium.
Pengaruh voltan arka pada pembentukan kimpalan
Dalam keadaan tertentu, apabila voltan arka ditingkatkan, kuasa arka meningkat, dan input haba ke kimpalan juga meningkat. Walau bagaimanapun, peningkatan voltan arka dicapai dengan meningkatkan panjang arka. Peningkatan panjang arka membawa kepada peningkatan jejari sumber haba arka dan peningkatan pelesapan haba arka. Akibatnya, input ketumpatan tenaga ke kimpalan berkurangan, jadi kedalaman penembusan sedikit berkurangan manakala lebar manik kimpalan meningkat. Pada masa yang sama, memandangkan arus kimpalan kekal tidak berubah dan jumlah lebur dawai kimpalan tidak berubah, tetulang manik kimpalan berkurangan.
Bagi pelbagai kaedah kimpalan arka, untuk mendapatkan pembentukan kimpalan yang betul, iaitu, mengekalkan pekali pembentukan kimpalan φ yang sesuai. Semasa meningkatkan arus kimpalan, voltan arka perlu ditingkatkan dengan sewajarnya. Adalah dikehendaki bahawa voltan arka dan arus kimpalan mempunyai hubungan yang sepadan yang sesuai. Ini paling biasa berlaku dalam kimpalan arka elektrod guna habis.
Pengaruh kelajuan kimpalan terhadap pembentukan kimpalan
Di bawah keadaan tertentu, peningkatan kelajuan kimpalan akan menyebabkan pengurangan input haba kimpalan, sekali gus mengurangkan lebar dan penembusan manik kimpalan. Oleh kerana jumlah logam dawai yang termendap bagi setiap unit panjang kimpalan adalah berkadar songsang dengan kelajuan kimpalan, ia juga menyebabkan pengurangan tetulang manik kimpalan.
Kelajuan kimpalan merupakan petunjuk penting untuk menilai produktiviti kimpalan. Untuk meningkatkan produktiviti kimpalan, kelajuan kimpalan perlu ditingkatkan. Walau bagaimanapun, untuk memastikan saiz kimpalan yang diperlukan dalam reka bentuk struktur, sambil meningkatkan kelajuan kimpalan, arus kimpalan dan voltan arka perlu ditingkatkan dengan sewajarnya. Ketiga-tiga kuantiti ini saling berkaitan. Pada masa yang sama, perlu juga dipertimbangkan bahawa apabila meningkatkan arus kimpalan, voltan arka dan kelajuan kimpalan (iaitu, menggunakan arka kimpalan berkuasa tinggi dan kimpalan berkelajuan kimpalan tinggi), kecacatan kimpalan seperti potongan bawah dan retakan mungkin berlaku semasa pembentukan kolam lebur dan proses pemejalan kolam lebur. Oleh itu, peningkatan kelajuan kimpalan adalah terhad.
Pengaruh jenis arus kimpalan dan kekutuban serta saiz elektrod terhadap pembentukan kimpalan
1. Jenis dan kekutuban arus kimpalan
Jenis-jenis arus kimpalan dibahagikan kepada arus terus dan arus ulang-alik. Antaranya, kimpalan arka arus terus dibahagikan lagi kepada arus terus malar dan arus terus berdenyut mengikut sama ada terdapat denyut dalam arus; ia dibahagikan kepada sambungan positif arus terus (kimpalan disambungkan ke positif) dan sambungan songsang arus terus (kimpalan disambungkan ke negatif) mengikut kekutuban. Kimpalan arka arus ulang-alik dibahagikan lagi kepada arus ulang-alik gelombang sinus dan arus ulang-alik gelombang segi empat sama mengikut bentuk gelombang arus yang berbeza. Jenis dan kekutuban arus kimpalan boleh mempengaruhi jumlah input haba dari arka ke kimpalan, jadi ia boleh mempengaruhi pembentukan kimpalan. Pada masa yang sama, ia juga boleh mempengaruhi proses pemindahan titisan dan penyingkiran filem oksida pada permukaan logam asas.
Apabila kimpalan arka gas lengai tungsten digunakan untuk mengimpal bahan logam seperti keluli dan titanium, penembusan kimpalan adalah paling dalam apabila arus terus disambungkan ke arah positif, penembusan adalah paling cetek apabila arus terus disambungkan ke arah sebaliknya, dan arus ulang-alik adalah di antara keduanya. Memandangkan penembusan kimpalan adalah paling dalam apabila arus terus disambungkan ke arah positif dan elektrod tungsten mempunyai kehilangan pembakaran yang paling rendah, sambungan positif arus terus harus digunakan apabila kimpalan arka gas lengai tungsten digunakan untuk mengimpal bahan logam seperti keluli dan titanium. Apabila kimpalan arus terus berdenyut digunakan dalam kimpalan arka gas lengai tungsten, memandangkan parameter denyut boleh dilaraskan, saiz pembentukan kimpalan boleh dikawal mengikut keperluan. Apabila kimpalan arka gas lengai tungsten digunakan untuk mengimpal aluminium, magnesium dan aloinya, adalah perlu untuk menggunakan kesan pembersihan katod arka untuk membersihkan filem oksida pada permukaan logam asas. Arus ulang-alik adalah lebih baik. Memandangkan parameter bentuk gelombang arus ulang-alik gelombang segi empat sama boleh dilaraskan, kesan kimpalan adalah lebih baik.
Dalam kimpalan arka logam gas, apabila arus terus disambungkan secara songsang, penembusan kimpalan dan lebar kimpalan adalah lebih besar daripada sambungan positif arus terus. Penembusan dan lebar kimpalan arus ulang-alik adalah antara kedua-duanya. Oleh itu, dalam kimpalan arka tenggelam, sambungan songsang arus terus biasanya digunakan untuk mendapatkan penembusan yang lebih besar; manakala dalam kimpalan permukaan arka tenggelam, sambungan positif arus terus digunakan untuk mengurangkan penembusan. Dalam kimpalan arka logam gas dengan gas pelindung, memandangkan sambungan arus terus songsang bukan sahaja mempunyai kedalaman penembusan yang besar, tetapi juga proses pemindahan arka dan titisan kimpalan adalah lebih stabil daripada sambungan positif arus terus dan arus ulang-alik, dan ia mempunyai kesan pembersihan katod, ia digunakan secara meluas. Sambungan positif arus terus dan arus ulang-alik biasanya tidak digunakan.
2. Pengaruh bentuk hujung elektrod tungsten, diameter dawai kimpalan & panjang sambungan
Sudut dan bentuk hujung hadapan elektrod tun, gsten mempunyai pengaruh yang lebih besar terhadap kepekatan arka dan tekanan arka. Ia harus dipilih mengikut arus kimpalan dan ketebalan bahan kerja. Secara amnya, semakin pekat arka dan semakin besar tekanan arka, semakin besar kedalaman penembusan yang terbentuk, manakala lebar kimpalan berkurangan.
Dalam kimpalan arka logam gas, apabila arus kimpalan adalah malar, semakin nipis dawai kimpalan, semakin pekat pemanasan arka, kedalaman penembusan meningkat, dan lebar kimpalan berkurangan. Walau bagaimanapun, apabila memilih diameter dawai kimpalan dalam projek kimpalan sebenar, magnitud arus dan morfologi kolam kimpalan juga harus dipertimbangkan untuk mengelakkan pembentukan kimpalan yang lemah.
Apabila panjang sambungan dawai dalam kimpalan arka logam gas meningkat, haba rintangan yang dihasilkan oleh arus kimpalan yang melalui bahagian dawai yang dilanjutkan meningkat, yang menjadikan kelajuan peleburan dawai meningkat. Oleh itu, tetulang kimpalan meningkat, manakala kedalaman penembusan berkurangan sedikit. Disebabkan oleh kerintangan dawai kimpalan keluli yang agak besar, pengaruh panjang sambungan dawai terhadap pembentukan kimpalan agak jelas dalam kimpalan dengan dawai keluli dan halus. Kerintangan dawai kimpalan aluminium agak kecil, jadi pengaruhnya tidak ketara. Walaupun meningkatkan panjang sambungan dawai boleh meningkatkan pekali peleburan dawai, dengan mempertimbangkan secara menyeluruh aspek kestabilan peleburan dawai dan pembentukan kimpalan, terdapat julat variasi yang dibenarkan untuk panjang sambungan dawai.
Pengaruh faktor proses lain terhadap faktor pembentukan kimpalan
Selain faktor proses di atas, faktor proses kimpalan lain, seperti saiz alur dan saiz jurang, sudut kecondongan elektrod dan bahan kerja, dan kedudukan ruang sambungan, juga boleh mempengaruhi pembentukan kimpalan dan saiz kimpalan.
1. Alur dan celah
Apabila mengimpal sambungan punggung dengan kimpalan arka elektrik, biasanya menentukan sama ada untuk menyimpan jurang, saiz jurang dan bentuk alur yang dibuka mengikut ketebalan plat kimpalan. Di bawah keadaan tertentu yang lain, semakin besar saiz alur atau jurang, semakin kecil tetulang kimpalan yang dikimpal, yang bersamaan dengan penurunan kedudukan kimpalan. Pada masa ini, nisbah pelakuran berkurangan. Oleh itu, meninggalkan jurang atau membuka alur boleh digunakan untuk mengawal saiz tetulang dan melaraskan nisbah pelakuran. Berbanding dengan meninggalkan jurang dan tidak meninggalkan jurang dan membuka alur, keadaan pelesapan haba kedua-duanya agak berbeza. Secara amnya, keadaan penghabluran membuka alur adalah lebih baik.
2. Kecondongan elektrod (wayar kimpalan)
Semasa kimpalan arka, mengikut hubungan antara arah kecondongan elektrod dan arah kimpalan, ia dibahagikan kepada dua jenis: kecondongan elektrod ke hadapan dan kecondongan elektrod ke belakang. Apabila dawai kimpalan condong, paksi arka juga condong sewajarnya. Apabila dawai kimpalan condong ke hadapan, kesan daya arka pada pelepasan logam kolam lebur ke belakang akan dilemahkan. Lapisan logam cecair di bahagian bawah kolam lebur menjadi lebih tebal, kedalaman penembusan berkurangan, kedalaman di mana arka menembusi kimpalan berkurangan, julat pergerakan titik arka diperluas, lebar kimpalan meningkat, dan tetulang berkurangan. Semakin kecil sudut kecondongan hadapan α dawai kimpalan, semakin jelas pengaruh ini. Apabila dawai kimpalan condong ke belakang, keadaannya adalah sebaliknya. Dalam kimpalan arka logam berpelindung, kaedah kecondongan elektrod ke belakang kebanyakannya diguna pakai, dan sudut kecondongan α antara 65° dan 80° adalah agak sesuai.
3. Kecondongan bahagian kimpalan
Kecondongan kimpalan sering ditemui dalam pengeluaran sebenar dan boleh dibahagikan kepada kimpalan menanjak dan kimpalan menurun. Pada masa ini, di bawah tindakan graviti, logam kolam cair cenderung mengalir ke bawah di sepanjang cerun. Dalam kimpalan menanjak, graviti membantu melepaskan logam kolam cair ke ekor kolam cair, jadi penembusannya dalam, lebar kimpalan sempit, dan tetulangnya tinggi. Apabila sudut menanjak α ialah 6° hingga 12°, tetulang terlalu besar, dan potongan bawah mudah dihasilkan pada kedua-dua belah pihak. Dalam kimpalan menurun, kesan ini menghalang logam kolam cair daripada dilepaskan ke ekor kolam cair. Arka tidak dapat memanaskan logam di bahagian bawah kolam cair secara mendalam, penembusan berkurangan, julat pergerakan titik arka dikembangkan, lebar kimpalan ditingkatkan, dan tetulang dikurangkan. Jika sudut kecondongan kimpalan terlalu besar, ia akan menyebabkan penembusan yang tidak mencukupi dan limpahan logam cecair kolam cair.
4. Bahan dan ketebalan kimpalan
Penembusan kimpalan berkaitan dengan arus kimpalan dan juga kekonduksian terma dan kapasiti haba isipadu bahan. Semakin baik kekonduksian terma bahan dan semakin besar kapasiti haba isipadu, semakin banyak haba diperlukan untuk mencairkan satu unit isipadu logam dan meningkatkan suhu dengan jumlah yang sama. Oleh itu, di bawah keadaan tertentu seperti arus kimpalan, kedalaman penembusan dan lebar kimpalan akan berkurangan. Semakin besar ketumpatan atau kelikatan cecair bahan, semakin sukar bagi arka untuk menyesarkan logam kolam cair cecair, dan semakin cetek penembusan kimpalan. Ketebalan bahagian yang dikimpal mempengaruhi pengaliran haba di dalam bahagian yang dikimpal. Apabila keadaan lain adalah sama, apabila ketebalan bahagian yang dikimpal meningkat, pelesapan haba meningkat, dan lebar kimpalan dan kedalaman penembusan berkurangan.
5. Fluks, salutan elektrod dan gas pelindung
Komposisi fluks atau salutan elektrod yang berbeza menyebabkan penurunan voltan yang berbeza pada kawasan elektrod arka dan kecerunan potensi lajur arka yang berbeza, yang pasti akan mempengaruhi pembentukan kimpalan. Apabila fluks mempunyai ketumpatan rendah, saiz zarah yang besar, atau ketinggian susunan yang kecil, tekanan di sekitar arka adalah rendah, lajur arka mengembang, dan titik arka mempunyai julat pergerakan yang besar. Oleh itu, penembusan adalah kecil, lebar kimpalan adalah besar, dan tetulang adalah kecil. Apabila kimpalan arka berkuasa tinggi digunakan untuk mengimpal benda kerja yang tebal, penggunaan fluks seperti batu apung boleh mengurangkan tekanan arka, mengurangkan penembusan, dan meningkatkan lebar kimpalan. Di samping itu, sanga kimpalan harus mempunyai kelikatan dan suhu lebur yang sesuai. Jika kelikatan terlalu tinggi atau suhu lebur agak tinggi, sanga akan mempunyai pengudaraan yang lemah, dan mudah untuk membentuk banyak lekukan pada permukaan kimpalan, mengakibatkan pembentukan permukaan kimpalan yang lemah.
Komposisi gas pelindung untuk kimpalan arka (seperti Ar, He, N2, CO2) adalah berbeza, dan sifat fizikalnya seperti kekonduksian terma juga berbeza. Ini menjadikan penurunan voltan kawasan kutub arka dan kecerunan keupayaan lajur arka, keratan rentas konduktif lajur arka, daya aliran plasma, dan taburan fluks haba tentu berbeza. Semua faktor ini mempengaruhi pembentukan lipit kimpalan.
Pendek kata, terdapat banyak faktor yang mempengaruhi pembentukan kimpalan. Untuk mendapatkan pembentukan kimpalan yang baik, adalah perlu untuk memilih kaedah kimpalan dan keadaan kimpalan yang sesuai untuk kimpalan mengikut bahan dan ketebalan bahagian yang dikimpal, kedudukan ruang kimpalan, bentuk sambungan, keadaan kerja, keperluan prestasi sambungan dan saiz kimpalan. Pada masa yang sama, perkara yang paling penting ialah sikap pengimpal terhadap kimpalan! Jika tidak, pembentukan dan prestasi kimpalan mungkin tidak memenuhi keperluan, malah pelbagai kecacatan kimpalan mungkin muncul.
