電極チップ幾何学の基礎

アーク溶接では、電極先端はアークが始動し、安定する場所です。その幾何学は直接電流密度、電気分野の形状、および溶融金属の流れの分布を制御します。 3つの第一次幾何学的家族は、産業慣行を支配します:指摘(円錐形)、鈍い(平らなかドーム)、そしてキゼル(くさび)の形態。それぞれは、異なるアークプロファイルとエネルギー密度パターンを生成します。

尖ったヒントは、狭い、激しいアークの列を作成して、小さな領域で電流を集中します。 ブラントのヒントは、より広い、より少ない激しいアークを作り出します。 チルス形状は、ハイブリッドの振る舞い&mdashを提供します。 彼らはプールの形状を制御するために指向することができる細長いアークルートを作り出します。 現代の電極は、多くの場合、サイドウォールの融合と浸透のバランスをとるために、制御されたフラット直径で、トラウンティングコーンの幾何学を使用します。

先端角度は重要なパラメーターです。 30° 付属の角度は、60° 角度はより丸みのある先端を産みながら、非常に鋭いポイントを生成します。 小さなバリエーション(例えば、5°増分)でも、典型的な鋼溶接で1–2 mmで貫通深さをシフトすることができます。 この感度は、先端形状は、精密溶接アプリケーションで重要な変数になります。

電極の先端幾何学および溶接浸透

溶接浸透は、溶接金属が基材に溶ける深さです。アーク圧、プラズマジェット速度、熱伝達によって管理されます。電極チップジオメトリは、これらの要因を特定の方法で影響します。

ディープ浸透のためのポイントヒント

鋭い電極の先端はアークの根で高い現在の密度を発生させます、アーク圧力および血しょう速度を高めます。これは溶融プールを下方に強制し、深く、狭い溶接を作り出します。典型的な適用は管の溶接および重セクション構造鋼鉄の根のパスを含んでいます。しかし、過度の浸透は薄い材料の焼跡につながり、または過度のアンダーカットを作成できます。

浅い溶接のためのBluntのヒント

ブラントまたはフラットチップは、電流密度とアーク圧力を削減し、より広い領域にわたってアークを広げます。 結果は、浅い、より広い溶接プールです。 このジオメトリは、燃焼によるリスクが高い溶接、クラッディング、および薄ゲージ材料をサービングするために好まれています。 ブラントチップは、アウトオブポジション溶接(例えば、垂直またはオーバーヘッド)に有益であるアーク力も減少します。

熱影響される地帯(HAZ)の影響

熱影響を受けた地帯のサイズは先端の幾何学に直接リンクされます。鋭い先端は急な熱勾配の狭いHAZに導く集中された熱入力を作り出します。これは高強度の鋼鉄で割れる水素のより高い硬度そして高められた危険を引き起こすことができます。 薄片の先端はより遅い冷却率のより広いHAZを作り出します、そしてそれは靭性を改善できますが熱感受性の合金の機械特性を減らすかもしれません。 チルの先端は中間の地面を提供し、熱を弱くするポイントよりむしろラインに分配します、湿気をおよび湿気を最小にすることができます。

溶接強度と機械的特性への影響

溶接強度は、貫通の機能だけではありません。 また、融点品質、欠陥周波数、残留応力分布に依存します。 電極の先端ジオメトリは、これらのすべての側面に影響を与えます。

アーク安定性と欠陥低減

安定したアークは一貫した熱入力を生成し、スパッタを削減し、気孔率を最小限に抑えます。 尖ったヒントは、深い浸透を提供しながら、チップが汚染され、または不均等に摩耗するならば、不安定なことができます。 鈍いヒントは、より低い電流でより良いアーク安定性を提供し、溶融の欠如のような溶接欠陥を減らす。 Truncatedコーンジオメトリは、制御された浸透と安定性を組み合わせ、それらを自動化された溶接のための優先的な選択にします。

欠陥が最小限にされたとき静的および動的ローディングの下の溶接強さは改善されます。疲労のひびは頻繁に注入の地帯か気孔率の集りで開始します。適切な先端の幾何学の選択は溶接された接合箇所の耐用年数を拡張するこれらの欠陥を減らします。

各種材料の最適形状

  • カーボンとロー合金鋼:[]ポイントドチップ(30–45°)深部浸透;汎用溶接のためのトラウンテッドコーン。
  • [ステンレス鋼:]]]]のBluntの先端(60–90°)熱入力を制御し、感度を回避します。
  • アルミニウム合金:[]]]過度の貫通を防ぎ、酸化層を管理するためのBluntまたはわずかに尖ったヒント。
  • ニッケル合金:[]チゼルまたはトラウンテッドコーンチップは、サイドウォールの融合で貫通をバランスさせる。
  • 薄い材料(<3 mm):[] バーンスルーリスクを最小限に抑えるBluntのヒント。

アメリカン溶接協会のエンパイラデータは、正しい先端ジオメトリを使用して10&ndashで引張強さを向上させることができることを示しています。 12 mmの鋼板のバトジョイントのサブオプタルジオメトリと比較して15%。

電極先端幾何学の選択のための実践的なガイドライン

正しい先端の幾何学を選ぶかは物質的な厚さ、溶接プロセス、接合箇所構成および溶接の位置を評価することを必要とします。

厚手の対薄い材料

厚い材料(>10 mm)のために、適切な浸透を保障するためにポイントされた先端(30–45°含まれている角度)を使用して下さい。薄い材料(<3 mm)のために、鈍い先端(60–90°)またはフラットエンドの電極はアーク圧力を減らし、バーンスルーを防いで下さい。中型の厚さ(3–10 mm)は0.5&1.0 mmの平径とtuncated円錐形の幾何学によって最もよいサーブレーションされます。

溶接位置の考慮事項

平たい位置の溶接では、より高い浸透は受諾可能です、従って指摘された先端は使用することができます。横および縦の位置では、アーク力は溶接プールの弛みを引き起こすことができます;ここに、空白の先端は力を減らし、制御を改善します。頭上式の溶接のために、鈍い先端は滴りを最小限に抑えるために強く推薦されます。

メンテナンスと劣化

電極の先端は、幾何学を変え、溶接の質を低下させます。摩耗の徴候はアークの安定性、高められた散布および減らされた浸透を含んでいます。TIGの溶接のタングステンの先端は精密な幾何学を維持するために再建されなければなりません。MIGの溶接では、接触の先端は電流の移動の地帯を変えるerodeできます。推薦された取り替え間隔:

  • TIG電極: 1&ndashごとに再建、連続溶接の2時間。
  • MIGの接触の先端: 4&ndashの後に取り替えて下さい;6時間の重く使用か抵抗の増加時。
  • 棒電極: 幾何学は製造業者によって固定されます;コーティングの損傷を避けるために乾燥した条件の店。

高度な検討と研究

現代の溶接研究では、計算式流体の動的を使用して、チップジオメトリがアークプラズマと溶接プールの動的にどのように影響するかをモデル化します。 先端ジオメトリは、先端ジオメトリもアルミニウム溶接におけるアーク洗浄作用に影響を及ぼすことを示しています。 適応型溶接システムは、回転電極または可変角度のヒントを使用して、リアルタイムで先端ジオメトリを調整できるようになりました。

さらなる読書については、標準の [American 溶接協会[を参照してください。 ]]ESABの技術的なガイド[]、または ] 科学直接の溶接トピック[の研究記事のための。

コンテンツ

電極の先端の幾何学は直接浸透の深さ、HAZのサイズおよび溶接強さを制御する溶接の強力な可変です。尖った先端は厚いセクションのために適する深く、狭い溶接を渡す;鈍い先端は薄く材料のための浅い、広い溶接を作り出します;chiselおよびtuncated円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円錐形の円