The ABC’s of Arc Welding
How Polarity Affects Electrode Performance in Arc Welding
Käsitteellä ’polariteetti’ kuvataan elektrodin sähköistä kytkentää suhteessa virtalähteen napaan. Kun tasavirralla (DC) elektrodi on kytketty positiiviseen napaan, napaisuutta nimitetään tasavirtaelektrodin positiiviseksi (DCEP). Kun elektrodi on kytketty negatiiviseen napaan, napaisuutta nimitetään tasavirtaelektrodin negatiiviseksi (DCEN). Kun käytetään vaihtovirtaa (AC), polariteetti vaihtuu joka puolijakso 50 tai 60 Hz:n taajuudella.
Miksi GMAW käyttää enimmäkseen DCEP:tä
Valtaosa kaasumetallikaarihitsaussovelluksista (GMAW) käyttää DCEP:tä. Tämä tila tuottaa vakaan valokaaren, tasaisen metallinsiirron, suhteellisen vähän roiskeita, hyvät hitsauspullan ominaisuudet ja syvän tunkeuman laajalla hitsausvirta-alueella. Sitä vastoin DCEN-tilassa sulan pisarakoko pyrkii kasvamaan ja pisaransiirto muuttuu epäsäännölliseksi, jolloin suurirakeiset roiskeet lisääntyvät. Joitakin erityisiä lankoja, joilla on ainutlaatuinen kemiallinen koostumus, on kuitenkin kehitetty nimenomaan DCEN-hitsausta varten, mikä tarjoaa erinomaisen suorituskyvyn sinkityille levyille. Yritykset käyttää tavanomaista vaihtovirtapiiriä ovat yleensä epäonnistuneet GMAW:n epävakaan valokaaren vuoksi. Nykyaikaisella invertteri- ja digitaalisella ohjaustekniikalla on kuitenkin kehitetty AC-pulssitoimisia GMAW-virtalähteitä ohutlevyjä varten.
SMAW on polariteetiltaan monipuolisin hitsausprosessi
Päällystetyille elektrodeille tarkoitettujen pinnoitevirtojen laajan valikoiman ansiosta SMAW-prosessi on polariteetiltaan monipuolisin. Suurin osa päällystetyistä elektrodeista käyttää joko vaihtovirta- tai tasavirtaelektrodeja. Jotkin elektrodit, erityisesti E6013 (RB-26), E6019 (B-17) ja E7024 (ZERODE-43F), toimivat hyvin vaihtovirralla, DCEP:llä tai DCEN:llä. Sitä vastoin korkeaselluloosaiset elektrodit, kuten E6010 (KOBE-6010), E7010-P1 (KOBE-7010S) ja E8010-P1 (KOBE-8010S), jotka on tarkoitettu putkihitsaukseen, on suunniteltu käytettäväksi ainoastaan DCEP:n kanssa tasaisemman pisaransiirron varmistamiseksi. Vähähiiliset Cr-Mo-elektrodit, kuten E7015-B2L (CMB-95) ja E8015-B3L (CMB-105), on myös suunniteltu käytettäväksi vain DCEP:n kanssa paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi. Joitakin erityisiä elektrodeja, kuten LB-80UL lujille teräksille ja NB-1SJ matalalämpötilateräksille, suositellaan käytettäväksi vain vaihtovirtaelektrodeina, jotta voidaan taata hitsiaineen lujuudelle ja iskunkestävyydelle asetetut tiukat vaatimukset valmistuksessa.
Miten polariteetti vaikuttaa SAW:hen
Langan ja vuon erityinen yhdistelmä määrää AC-, DCEP- tai DCEN-menetelmän valinnan SAW:ssa. DCEP:llä vuon kulutussuhde (kuonamäärän suhde laskeutuneen metallin määrään) on korkeampi kuin AC:llä noin 10-30 % riippuen vuon tyypistä. Näin ollen polariteetti voi vaikuttaa hitsiaineen kemialliseen koostumukseen – ja siten mekaanisiin ominaisuuksiin – vaikkakin vaikutuksen suuruus riippuu vuoatyypistä. Tämän vuoksi langan ja hitsausliuoksen yhdistelmä on valittava huolellisesti ottaen huomioon käytettävän virtalähteen napaisuus, kun hitsiaineen laatuvaatimukset ovat tiukat. Taulukossa 1 on esimerkki napaisuuden vaikutuksesta hitsiaineen kemialliseen koostumukseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Näissä testituloksissa on havaittavissa huomattavia eroja hiilen, hapen, 0,2 %PS:n, TS:n ja IV:n osalta vaihtovirta- ja tasavirtajohdon välillä.
| Polariteetti | C | Si | Mn | P | S | O |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AC | 0.07 | 0.30 | 1.61 | 0.017 | 0.005 | 0.067 |
| DCEP | 0.05 | 0.35 | 1.67 | 0.018 | 0.006 | 0.098 |
| Polarisuus | 0.2% PS (N/mm2) |
TS (N/mm2) |
El (%) |
RA (%) |
Av. IV at -40°C (J) |
|
| AC | 462 | 565 | 30 | 70 | 93 | |
| DCEP | 411 | 512 | 33 | 69 | 74 | |
Sivun yläreuna