Be proceso veiksnių, kiti suvirinimo proceso veiksniai, tokie kaip griovelio dydis ir tarpo dydis, elektrodo ir ruošinio polinkio kampas bei jungties erdvinė padėtis, taip pat gali turėti įtakos suvirinimo siūlės formavimui ir dydžiui.
Suvirinimo srovės įtaka suvirinimo siūlės formavimui
Tam tikromis sąlygomis, didėjant lankinio suvirinimo srovei, padidėja suvirinimo siūlės įsiskverbimo gylis ir sutvirtinimas, o suvirinimo plotis šiek tiek padidėja. Priežastys yra šios:
1) Didėjant lankinio suvirinimo srovei, didėja suvirinimo siūlę veikianti lanko jėga, didėja lanko šilumos tiekimas į suvirinimo siūlę, o šilumos šaltinio padėtis juda žemyn, o tai skatina šilumos laidumą išlydyto metalo gylio kryptimi ir didina įsiskverbimo gylį. Įsiskverbimo gylis yra maždaug proporcingas suvirinimo srovei. Suvirinimo siūlės įsiskverbimo gylis H yra maždaug lygus Km × I. Formulėje Km yra įsiskverbimo koeficientas (milimetrų skaičius, kuriuo padidėja suvirinimo siūlės įsiskverbimo gylis, kai suvirinimo srovė padidinama 100 A), kuris yra susijęs su lankinio suvirinimo metodu, vielos skersmeniu, srovės tipu ir kt., kaip parodyta 1-1 lentelėje.
| lankinio suvirinimo metodai | elektrodo skersmuo/mm | suvirinimo srovė/A | įtampa/V | suvirinimo greitis/mh-1 | skverbties koeficientas/m⁻¹⁸A-1 |
volframo argono lanko suvirinimas | 3.2 | 100–350 | 10–16 | 6–18 val. | 0,8–1,8 |
plazminio lanko suvirinimas | 1,6 purkštuko anga | 50–100 | 20–26 | 10–60 | 1,2–2 |
| 3,4 purkštuko anga | 220–300 | 28–36 | 18–30 val. | 1,5–2,4 |
suvirinimas panardintu lanku | 2 | 200–700 | 32–40 | 15–100 | 1,0–1,7 |
| 5 | 450–1200 | 34–44 | 30–60 | 0,7–1,3 |
lydymosi elektrodų argono lanko suvirinimas | 1,2–2,4 | 210–550 | 24–42 | 40–120 | 1,5–1,8 |
| CO2 suvirinimas | 0,8–1,6 | 70–300 | 16–23 val. | 30–150 | 0,8–1,2 |
| 2–4 | 500–900 | 35–45 | 40–80 | |
1-1 lentelė. Lydymosi gylio koeficientas Km, taikomas įvairiems lankinio suvirinimo metodams ir parametrams (suvirinamas plienas)
2) Lankinio suvirinimo metu suvirinimo šerdies arba suvirinimo vielos lydymosi greitis yra proporcingas suvirinimo srovei. Kadangi padidėjus suvirinimo srovei lankinio suvirinimo metu, padidėja suvirinimo vielos lydymosi greitis, išsilydžiusios suvirinimo vielos kiekis padidėja maždaug proporcingai, o suvirinimo plotis padidėja mažiau, todėl padidėja suvirinimo siūlės armatūra.
3) Padidėjus suvirinimo srovei, padidėja lanko stulpelio skersmuo. Tačiau padidėja lanko įsiskverbimo į ruošinį gylis, o lanko taško judėjimo diapazonas yra ribotas. Todėl suvirinimo siūlės plotis padidėja santykinai nedaug.
Suvirinant inertinių dujų aplinkoje (MIG) ekranuoto metalo aplinkoje, didėjant suvirinimo srovei, padidėja ir siūlės įsiskverbimo gylis. Jei suvirinimo srovė per didelė, o srovės tankis per didelis, gali susidaryti piršto formos įsiskverbimas, ypač suvirinant aliuminį.
Lanko įtampos įtaka suvirinimo siūlės formavimuisi
Tam tikromis sąlygomis, didinant lanko įtampą, didėja lanko galia ir šilumos tiekimas į suvirinimo siūlę. Tačiau lanko įtampos padidėjimas pasiekiamas didinant lanko ilgį. Padidinus lanko ilgį, padidėja lanko šilumos šaltinio spindulys ir lanko šilumos išsklaidymas. Dėl to sumažėja į suvirinimo siūlę tiekiamo energijos tankio tankis, todėl šiek tiek sumažėja įsiskverbimo gylis, o suvirinimo siūlės plotis padidėja. Tuo pačiu metu, kadangi suvirinimo srovė išlieka nepakitusi, o suvirinimo vielos lydymosi kiekis nekinta, sumažėja suvirinimo siūlės armatūra.
Įvairiems lankinio suvirinimo metodams, norint gauti tinkamą suvirinimo siūlės formavimąsi, t. y. išlaikyti tinkamą suvirinimo siūlės formavimo koeficientą φ, reikia atitinkamai padidinti lanko įtampą, didinant suvirinimo srovę. Reikalaujama, kad lanko įtampa ir suvirinimo srovė atitiktų vienas kitą. Tai dažniausiai pasitaiko suvirinant su lydomaisiais elektrodais.
Suvirinimo greičio įtaka suvirinimo siūlės formavimuisi
Tam tikromis sąlygomis padidinus suvirinimo greitį, sumažėja suvirinimo šilumos tiekimas, todėl sumažėja ir suvirinimo siūlės plotis, ir įsiskverbimo gylis. Kadangi nusodinto vielos metalo kiekis suvirinimo siūlės ilgio vienete yra atvirkščiai proporcingas suvirinimo greičiui, tai taip pat sumažina suvirinimo siūlės sutvirtinimą.
Suvirinimo greitis yra svarbus rodiklis vertinant suvirinimo našumą. Norint pagerinti suvirinimo našumą, reikia didinti suvirinimo greitį. Tačiau norint užtikrinti konstrukcijų projekte reikalaujamą suvirinimo siūlės dydį, didinant suvirinimo greitį, atitinkamai reikia didinti ir suvirinimo srovę bei lanko įtampą. Šie trys dydžiai yra tarpusavyje susiję. Kartu reikėtų atsižvelgti į tai, kad didinant suvirinimo srovę, lanko įtampą ir suvirinimo greitį (t. y. naudojant didelės galios suvirinimo lanką ir didelį suvirinimo greitį), išlydyto metalo susidarymo ir išlydyto metalo stingimo metu gali atsirasti suvirinimo defektų, tokių kaip įpjovimas ir įtrūkimai. Todėl suvirinimo greičio didinimas yra ribotas.
Suvirinimo srovės tipo, poliškumo ir elektrodo dydžio įtaka suvirinimo siūlės formavimuisi
1. Suvirinimo srovės tipai ir poliškumas
Suvirinimo srovės tipai skirstomi į nuolatinę srovę ir kintamąją srovę. Iš jų nuolatinės srovės lankinis suvirinimas pagal tai, ar srovėje yra impulsas, dar skirstomas į pastovią nuolatinę srovę ir impulsinę nuolatinę srovę; pagal poliškumą jis skirstomas į teigiamą nuolatinės srovės jungimą (suvirinimo detalė prijungta prie teigiamo poliaus) ir atvirkštinę nuolatinės srovės jungimą (suvirinimo detalė prijungta prie neigiamo poliaus). Kintamosios srovės lankinis suvirinimas pagal skirtingas srovės bangos formas dar skirstomas į sinusinės bangos kintamąją srovę ir stačiakampės bangos kintamąją srovę. Suvirinimo srovės tipas ir poliškumas gali turėti įtakos šilumos tiekimui iš lanko į suvirinimo detalę, todėl tai gali turėti įtakos suvirinimo susidarymui. Tuo pačiu metu tai taip pat gali turėti įtakos lašelių perdavimo procesui ir oksido plėvelės pašalinimui nuo pagrindinio metalo paviršiaus.
Kai volframo inertinių dujų lankinis suvirinimas naudojamas metalinėms medžiagoms, tokioms kaip plienas ir titanas, suvirinimo siūlės įsiskverbimas yra giliausias, kai nuolatinė srovė prijungiama teigiama kryptimi, prasiskverbimas yra sekliausias, kai nuolatinė srovė prijungiama atvirkštine kryptimi, o tarp jų yra kintamoji srovė. Kadangi suvirinimo siūlės įsiskverbimas yra giliausias, kai nuolatinė srovė prijungiama teigiama kryptimi, o volframo elektrodas turi mažiausius degimo nuostolius, suvirinant metalines medžiagas, tokias kaip plienas ir titanas, volframo inertinių dujų lankiniu suvirinimu, naudojant impulsinį nuolatinės srovės suvirinimą, impulso parametrus galima reguliuoti, todėl suvirinimo siūlės dydį galima valdyti pagal poreikį. Kai volframo inertinių dujų lankinis suvirinimas naudojamas aliuminiui, magniui ir jų lydiniams suvirinti, būtina naudoti lanko katodo valymo efektą, kad būtų nuvalyta oksido plėvelė ant pagrindinio metalo paviršiaus. Kintamoji srovė yra geresnė. Kadangi galima reguliuoti stačiakampės bangos kintamosios srovės bangos formos parametrus, suvirinimo efektas yra geresnis.
Dujinio metalo lankinio suvirinimo metu, kai nuolatinė srovė prijungiama atvirkščiai, suvirinimo siūlės įsiskverbimas ir siūlės plotis yra didesni nei nuolatinės srovės teigiamo jungimo atveju. Kintamosios srovės suvirinimo įsiskverbimas ir siūlės plotis yra tarp šių dviejų dydžių. Todėl suvirinant po fliusu, siekiant didesnio įsiskverbimo, paprastai naudojamas tiesioginės srovės atvirkštinis jungimas; o suvirinant po fliusu, siekiant sumažinti įsiskverbimą, naudojamas tiesioginės srovės teigiamas jungimas. Suvirinant dujiniu metalu su apsauginėmis dujomis, atvirkštinis nuolatinės srovės jungimas ne tik turi didelį įsiskverbimo gylį, bet ir suvirinimo lankas bei lašelių perdavimo procesas yra stabilesni nei nuolatinės srovės teigiamo ir kintamosios srovės jungčių, be to, jis turi katodo valymo efektą, todėl jis plačiai naudojamas. Tiesioginės srovės teigiamas ir kintamosios srovės jungtys paprastai nenaudojamos.
2. Volframo elektrodo antgalio formos, suvirinimo vielos skersmens ir prailginimo ilgio įtaka
Suvirinimo elektrodo priekinio galo kampas ir forma turi didesnę įtaką lanko koncentracijai ir lanko slėgiui. Juos reikia pasirinkti atsižvelgiant į suvirinimo srovę ir ruošinio storį. Paprastai kuo labiau koncentruotas lankas ir didesnis lanko slėgis, tuo didesnis susidaręs įsiskverbimo gylis, o suvirinimo plotis atitinkamai mažėja.
Suvirinant dujiniu metaliniu lanku, kai suvirinimo srovė yra pastovi, kuo plonesnė suvirinimo viela, tuo labiau koncentruotas lanko kaitinimas, didėja įsiskverbimo gylis ir mažėja suvirinimo siūlės plotis. Tačiau renkantis suvirinimo vielos skersmenį realiuose suvirinimo projektuose, taip pat reikėtų atsižvelgti į srovės dydį ir suvirinimo vonios morfologiją, kad būtų išvengta prastos suvirinimo siūlės susidarymo.
Didėjant vielos pailgėjimo ilgiui dujinio metalo lankinio suvirinimo metu, padidėja suvirinimo srovės, einančios per pailgintą vielos dalį, sukuriama varžos šiluma, todėl padidėja vielos lydymosi greitis. Todėl suvirinimo siūlės sutvirtinimas padidėja, o įsiskverbimo gylis šiek tiek sumažėja. Dėl gana didelės plieninių suvirinimo vielų varžos, vielos pailgėjimo ilgio įtaka suvirinimo siūlės formavimuisi yra gana akivaizdi suvirinant plieninėmis ir plonomis vielomis. Aliuminio suvirinimo vielų varža yra gana maža, todėl jos įtaka nėra reikšminga. Nors padidinus vielos pailgėjimo ilgį galima pagerinti vielos lydymosi koeficientą, visapusiškai atsižvelgiant į vielos lydymosi stabilumo ir suvirinimo siūlės formavimo aspektus, yra leistinas vielos pailgėjimo ilgio kitimo diapazonas.
Kitų proceso veiksnių įtaka suvirinimo formavimo veiksniams
Be minėtų proceso veiksnių, kiti suvirinimo proceso veiksniai, tokie kaip griovelio dydis ir tarpo dydis, elektrodo ir ruošinio polinkio kampas bei jungties erdvinė padėtis, taip pat gali turėti įtakos suvirinimo siūlės formavimui ir dydžiui.
1. Griovelis ir tarpas
Suvirinant užpakalines jungtis elektriniu lankiniu suvirinimu, paprastai nustatoma, ar palikti tarpą, tarpo dydis ir atveriamo griovelio forma pagal suvirinimo plokštės storį. Esant tam tikroms kitoms sąlygoms, kuo didesnis griovelio ar tarpo dydis, tuo mažesnė suvirinto suvirinimo armatūra, o tai atitinka suvirinimo padėties sumažėjimą. Šiuo atveju suvirinimo santykis mažėja. Todėl paliekant tarpą arba atidarant griovelį galima kontroliuoti armatūros dydį ir reguliuoti suvirinimo santykį. Palyginti su tarpo palikimu, tarpo nepalikimu ir griovelio atidarymu, šilumos išsklaidymo sąlygos šiek tiek skiriasi. Apskritai, atidarant griovelį kristalizacijos sąlygos yra palankesnės.
2. Elektrodo (suvirinimo vielos) pasvirimas
Lankinio suvirinimo metu, atsižvelgiant į elektrodo polinkio krypties ir suvirinimo krypties santykį, jis skirstomas į du tipus: elektrodo polinkio į priekį ir elektrodo polinkio atgal. Kai suvirinimo viela pakreipta, atitinkamai pakrypsta ir lanko ašis. Kai suvirinimo viela pakreipta į priekį, lanko jėgos poveikis išlydyto metalo išleidimui atgal susilpnėja. Skysto metalo sluoksnis išlydyto metalo vonelės apačioje tampa storesnis, sumažėja įsiskverbimo gylis, sumažėja lanko įsiskverbimo į suvirinimo siūlę gylis, išsiplečia lanko taško judėjimo diapazonas, padidėja suvirinimo plotis ir sumažėja armatūra. Kuo mažesnis suvirinimo vielos polinkio į priekį kampas α, tuo labiau pastebima ši įtaka. Kai suvirinimo viela pakreipta atgal, situacija yra priešinga. Ekranuoto metalo lankinio suvirinimo metu dažniausiai naudojamas elektrodo polinkio atgal metodas, o polinkio kampas α yra nuo 65° iki 80°.
3. Suvirinimo detalės pasvirimas
Suvirinimo siūlės posvyris dažnai pasitaiko realioje gamyboje ir gali būti suskirstytas į suvirinimą įkalnėn ir suvirinimą nuokalnėn. Šiuo atveju, veikiant gravitacijai, išlydytas metalas linkęs tekėti žemyn išilgai nuolydžio. Suvirinant įkalnėn, gravitacija padeda išlydytam metalui patekti į išlydyto metalo vonelės galą, todėl įsiskverbimas yra gilus, suvirinimo siūlės plotis siauras, o armatūra didelė. Kai įkalnės kampas α yra nuo 6° iki 12°, armatūra yra per didelė, ir abiejose pusėse lengvai susidaro įpjovos. Suvirinant nuokalnėn, šis efektas neleidžia išlydytam metalui patekti į išlydyto metalo vonelės galą. Lankas negali giliai įkaitinti metalo išlydyto metalo vonelės dugne, sumažėja įsiskverbimas, išsiplečia lanko taško judėjimo diapazonas, padidėja suvirinimo siūlės plotis ir sumažėja armatūra. Jei suvirinimo siūlės posvyrio kampas per didelis, įsiskverbimas bus nepakankamas, o išlydytas metalas perpils.
4. Suvirinimo medžiaga ir storis
Suvirinimo skvarba yra susijusi su suvirinimo srove, taip pat su medžiagos šilumos laidumu ir tūrine šilumos talpa. Kuo geresnis medžiagos šilumos laidumas ir didesnė tūrinė šilumos talpa, tuo daugiau šilumos reikia metalo tūrio vienetui išlydyti ir temperatūrai pakelti tokiu pačiu kiekiu. Todėl esant tam tikroms kitoms sąlygoms, tokioms kaip suvirinimo srovė, skvarbos gylis ir suvirinimo siūlės plotis mažėja. Kuo didesnis medžiagos tankis arba skysčio klampumas, tuo sunkiau lankui išstumti skystą išlydyto metalo telkinį ir tuo mažesnis suvirinimo siūlės skvarba. Suvirintos detalės storis turi įtakos šilumos laidumui suvirintos detalės viduje. Kai kitos sąlygos yra vienodos, didėjant suvirintos detalės storiui, didėja šilumos išsklaidymas, o suvirinimo siūlės plotis ir skvarbos gylis mažėja.
5. Fliusas, elektrodų danga ir apsauginės dujos
Skirtingos fliuso ar elektrodų dangų sudėties lemia skirtingus įtampos kritimus lanko elektrodų srityse ir skirtingus lanko stulpelio potencialo gradientus, o tai neišvengiamai paveiks suvirinimo siūlės formavimąsi. Kai fliuso tankis mažas, dalelės didelės arba sukrautos mažu aukščiu, slėgis aplink lanką mažas, lanko stulpelis plečiasi, o lanko taškas juda dideliu diapazonu. Todėl prasiskverbimas mažas, suvirinimo siūlės plotis didelis, o armatūra maža. Kai storiems ruošiniams suvirinti naudojamas didelės galios lankinis suvirinimas, pemzos pavidalo fliusas gali sumažinti lanko slėgį, prasiskverbimą ir padidinti suvirinimo siūlės plotį. Be to, suvirinimo šlakas turi būti tinkamo klampumo ir lydymosi temperatūros. Jei klampumas per didelis arba lydymosi temperatūra gana aukšta, šlakas prastai vėdinsis, o suvirinimo paviršiuje lengvai susidarys daug įdubimų, todėl suvirinimo siūlės paviršius bus prastai suformuotas.
Lankinio suvirinimo apsauginių dujų (pvz., Ar, He, N2, CO2) sudėtis skiriasi, taip pat skiriasi ir jų fizikinės savybės, tokios kaip šilumos laidumas. Dėl to skiriasi lanko poliarinės srities įtampos kritimas ir lanko stulpelio potencialo gradientas, lanko stulpelio laidumo skerspjūvis, plazmos srauto jėga ir savitojo šilumos srauto pasiskirstymas. Visi šie veiksniai turi įtakos suvirinimo siūlių susidarymui.
Trumpai tariant, suvirinimo siūlės formavimąsi įtakoja daug veiksnių. Norint gauti gerą suvirinimo siūlės formavimąsi, būtina pasirinkti tinkamus suvirinimo metodus ir suvirinimo sąlygas pagal suvirinamos detalės medžiagą ir storį, suvirinimo siūlės erdvinę padėtį, jungties formą, darbo sąlygas, jungties našumo reikalavimus ir suvirinimo siūlės dydį. Tuo pačiu metu svarbiausia yra suvirintojo požiūris į suvirinimą! Priešingu atveju suvirinimo siūlės formavimas ir jos našumas gali neatitikti reikalavimų, gali atsirasti net įvairių suvirinimo defektų.
