Papildus procesa faktoriem, metinājuma veidošanos un metinājuma izmēru var ietekmēt arī citi metināšanas procesa faktori, piemēram, rievas izmērs un spraugas izmērs, elektroda un sagataves slīpuma leņķis, kā arī savienojuma telpiskais novietojums.
Metināšanas strāvas ietekme uz metinājuma veidošanos
Noteiktos apstākļos, palielinoties loka metināšanas strāvai, palielinās metinājuma šuves iespiešanās dziļums un pastiprinājums, un nedaudz palielinās metinājuma platums. Iemesli ir šādi:
1) Palielinoties loka metināšanas strāvai, palielinās loka spēks, kas iedarbojas uz metinājumu, palielinās loka siltuma padeve metinājumam, un siltuma avota pozīcija pārvietojas uz leju, kas veicina siltuma vadīšanu izkausētā metāla dziļuma virzienā un palielina iespiešanās dziļumu. Iespiešanās dziļums ir aptuveni proporcionāls metināšanas strāvai. Metinājuma iespiešanās dziļums H ir aptuveni vienāds ar Km × I. Formulā Km ir iespiešanās koeficients (milimetru skaits, par kādu palielinās metinājuma iespiešanās dziļums, palielinot metināšanas strāvu par 100 A), kas ir saistīts ar loka metināšanas metodi, stieples diametru, strāvas veidu utt., kā parādīts 1.-1. tabulā.
| loka metināšanas metodes | elektroda diametrs/mm | metināšanas strāva/A | spriegums/V | metināšanas ātrums/mh-1 | iespiešanās koeficients/m m-100A-1 |
volframa argona loka metināšana | 3.2 | 100~350 | 10–16 | 6–18 | 0,8–1,8 |
| | 1,6 sprauslas atvere | 50–100 | 20.–26. g. | 10–60 | 1,2–2 |
| 3,4 sprauslas atvere | 220~300 | 28.–36. gads | 18.–30. lpp. | 1,5–2,4 |
iegremdētā loka metināšana | 2 | 200~700 | 32~40 | 15–100 | 1,0–1,7 |
| 5 | 450~1200 | 34~44 | 30–60 | 0,7–1,3 |
kausēšanas elektrodu argona loka metināšana | 1,2–2,4 | 210~550 | 24–42 | 40~120 | 1,5–1,8 |
| CO2 metināšana | 0,8–1,6 | 70–300 | 16.–23. lpp. | 30–150 | 0,8–1,2 |
| 2–4 | 500~900 | 35–45 | 40~80 | |
1.–1. tabula. Kušanas dziļuma koeficients Km dažādām loka metināšanas metodēm un parametriem (metināmais tērauds)
2) Metināšanas serdes vai metināšanas stieples kušanas ātrums loka metināšanā ir proporcionāls metināšanas strāvai. Tā kā metināšanas strāvas palielināšanās loka metināšanā noved pie metināšanas stieples kušanas ātruma palielināšanās, izkusušās metināšanas stieples daudzums palielinās aptuveni proporcionāli, savukārt metinājuma platums palielinās mazāk, tāpēc palielinās metinājuma stiegrojums.
3) Palielinoties metināšanas strāvai, palielinās loka kolonnas diametrs. Tomēr palielinās loka iekļūšanas dziļums sagatavē, un loka punkta kustības diapazons ir ierobežots. Tāpēc metinājuma platuma pieaugums ir relatīvi neliels.
Metinot ar aizsargātu gāzi inertās gāzes vidē (MIG), palielinoties metināšanas strāvai, palielinās arī metināšanas iesūkšanās dziļums. Ja metināšanas strāva ir pārāk liela un strāvas blīvums ir pārāk augsts, var rasties pirkstiem līdzīga iesūkšanās, īpaši metinot alumīniju.
Loka sprieguma ietekme uz metinājuma veidošanos
Noteiktos apstākļos, palielinot loka spriegumu, palielinās loka jauda un palielinās arī siltuma padeve metinājumam. Tomēr loka sprieguma palielināšanās tiek panākta, palielinot loka garumu. Loka garuma palielināšanās noved pie loka siltuma avota rādiusa palielināšanās un loka siltuma izkliedes palielināšanās. Tā rezultātā samazinās enerģijas blīvuma padeve metinājumam, tāpēc iespiešanās dziļums nedaudz samazinās, bet metināšanas šuves platums palielinās. Vienlaikus, tā kā metināšanas strāva paliek nemainīga un metināšanas stieples kušanas daudzums nemainās, metināšanas šuves pastiprinājums samazinās.
Dažādām loka metināšanas metodēm, lai iegūtu pareizu metinājuma veidošanos, tas ir, uzturētu atbilstošu metinājuma veidošanās koeficientu φ, palielinot metināšanas strāvu, atbilstoši jāpalielina arī loka spriegums. Ir nepieciešams, lai loka spriegumam un metināšanas strāvai būtu atbilstoša atbilstības attiecība. Visbiežāk tas notiek patērējamo elektrodu loka metināšanā.
Metināšanas ātruma ietekme uz metinājuma veidošanos
Noteiktos apstākļos metināšanas ātruma palielināšana novedīs pie metināšanas siltuma padeves samazināšanās, tādējādi samazinot gan metinājuma lodītes platumu, gan iespiešanās caurumu. Tā kā uzklātā stieples metāla daudzums uz metinājuma garuma vienību ir apgriezti proporcionāls metināšanas ātrumam, tas arī samazina metinājuma lodītes stiegrojumu.
Metināšanas ātrums ir svarīgs rādītājs metināšanas produktivitātes novērtēšanai. Lai uzlabotu metināšanas produktivitāti, metināšanas ātrums jāpalielina. Tomēr, lai nodrošinātu konstrukcijas projektēšanā nepieciešamo metinājuma izmēru, palielinot metināšanas ātrumu, attiecīgi jāpalielina metināšanas strāva un loka spriegums. Šie trīs lielumi ir savstarpēji saistīti. Vienlaikus jāņem vērā arī tas, ka, palielinot metināšanas strāvu, loka spriegumu un metināšanas ātrumu (tas ir, izmantojot lielas jaudas metināšanas loku un liela metināšanas ātruma metināšanu), kausējuma veidošanās un kausējuma sacietēšanas procesā var rasties metināšanas defekti, piemēram, iegriezumi un plaisas. Tāpēc metināšanas ātruma palielināšana ir ierobežota.
Metināšanas strāvas veida, polaritātes un elektroda izmēra ietekme uz metinājuma veidošanos
1. Metināšanas strāvas veidi un polaritātes
Metināšanas strāvas veidi tiek iedalīti līdzstrāvā un maiņstrāvā. Starp tiem līdzstrāvas loka metināšana tiek iedalīta konstantā līdzstrāvā un impulsa līdzstrāvā atkarībā no tā, vai strāvā ir impulss; tā tiek iedalīta līdzstrāvas pozitīvajā savienojumā (metinājums ir savienots ar pozitīvo polu) un līdzstrāvas reversajā savienojumā (metinājums ir savienots ar negatīvo polu) atkarībā no polaritātes. Maiņstrāvas loka metināšana tiek iedalīta sinusoidālā maiņstrāvā un taisnstūrveida maiņstrāvā atkarībā no dažādām strāvas viļņu formām. Metināšanas strāvas veids un polaritāte var ietekmēt siltuma padevi no loka uz metinājumu, un tādējādi tā var ietekmēt metinājuma veidošanos. Vienlaikus tā var ietekmēt arī pilienu pārneses procesu un oksīda plēves noņemšanu no pamatmetāla virsmas.
Izmantojot volframa inertās gāzes loka metināšanu tādu metālu materiālu kā tērauda un titāna metināšanai, metināšanas iespiešanās vieta ir visdziļākā, ja līdzstrāva ir pievienota pozitīvajā virzienā, iespiešanās vieta ir vismazākā, ja līdzstrāva ir pievienota pretējā virzienā, un starp abiem elektrodiem ir maiņstrāva. Tā kā metināšanas iespiešanās vieta ir visdziļākā, ja līdzstrāva ir pievienota pozitīvajā virzienā, un volframa elektrodam ir vismazākie sadegšanas zudumi, izmantojot volframa inertās gāzes loka metināšanu tādu metālu materiālu kā tērauda un titāna metināšanai, jāizmanto līdzstrāvas pozitīvais savienojums. Izmantojot volframa inertās gāzes loka metināšanu impulsa līdzstrāvas metināšanā, metinājuma veidojuma izmēru var kontrolēt pēc nepieciešamības, jo impulsa parametrus var regulēt. Izmantojot volframa inertās gāzes loka metināšanu alumīnija, magnija un to sakausējumu metināšanai, ir jāizmanto loka katoda tīrīšanas efekts, lai notīrītu oksīda plēvi uz pamatmetāla virsmas. Maiņstrāva ir labāka. Tā kā kvadrātveida viļņu maiņstrāvas viļņu formas parametrus var regulēt, metināšanas efekts ir labāks.
Gāzes metāla loka metināšanā, kad līdzstrāva ir pievienota apgrieztā secībā, metinājuma iespiešanās un metinājuma platums ir lielāki nekā līdzstrāvas pozitīvajā savienojumā. Maiņstrāvas metināšanas iespiešanās un platums atrodas starp šiem diviem. Tāpēc loka metināšanā ar kušņiem parasti izmanto līdzstrāvas apgriezto savienojumu, lai panāktu lielāku iespiešanos; savukārt loka virsmas metināšanā ar kušņiem izmanto līdzstrāvas pozitīvo savienojumu, lai samazinātu iespiešanos. Gāzes metāla loka metināšanā ar aizsarggāzi to plaši izmanto, jo apgrieztajam līdzstrāvas savienojumam ir ne tikai liels iespiešanās dziļums, bet arī metināšanas loks un pilienu pārneses process ir stabilāks nekā līdzstrāvas pozitīvajā savienojumā un maiņstrāvā, un tam ir katoda tīrīšanas efekts. Līdzstrāvas pozitīvais savienojums un maiņstrāva parasti netiek izmantoti.
2. Volframa elektroda uzgaļa formas, metināšanas stieples diametra un pagarinājuma garuma ietekme
Tunera, gstena elektroda priekšējā gala leņķim un formai ir lielāka ietekme uz loka koncentrāciju un loka spiedienu. Tie jāizvēlas atkarībā no metināšanas strāvas un sagataves biezuma. Parasti, jo koncentrētāka ir loka un lielāks loka spiediens, jo lielāks ir iespiešanās dziļums, un metinājuma platums attiecīgi samazinās.
Gāzes metāla loka metināšanā, ja metināšanas strāva ir nemainīga, jo plānāka ir metināšanas stieple, jo koncentrētāka ir loka sildīšana, palielinās iespiešanās dziļums un samazinās metinājuma platums. Tomēr, izvēloties metināšanas stieples diametru reālos metināšanas projektos, jāņem vērā arī strāvas lielums un metinājuma vannas morfoloģija, lai izvairītos no sliktas metinājuma veidošanās.
Palielinoties stieples pagarinājuma garumam gāzes metāla loka metināšanā, palielinās metināšanas strāvas radītā pretestības siltums, ejot caur stieples pagarināto daļu, kas palielina stieples kušanas ātrumu. Līdz ar to palielinās metinājuma pastiprinājums, bet iespiešanās dziļums nedaudz samazinās. Tērauda metināšanas stiepļu relatīvi lielās pretestības dēļ stieples pagarinājuma garuma ietekme uz metinājuma veidošanos ir relatīvi acīmredzama metināšanā ar tērauda un smalkām stieplēm. Alumīnija metināšanas stiepļu pretestība ir relatīvi maza, tāpēc tās ietekme nav būtiska. Lai gan stieples pagarinājuma garuma palielināšana var uzlabot stieples kušanas koeficientu, vispusīgi ņemot vērā stieples kušanas stabilitātes un metinājuma veidošanās aspektus, stieples pagarinājuma garumam ir pieļaujams variāciju diapazons.
Citu procesa faktoru ietekme uz metinājuma veidošanās faktoriem
Papildus iepriekšminētajiem procesa faktoriem, metinājuma veidošanos un metinājuma izmēru var ietekmēt arī citi metināšanas procesa faktori, piemēram, rievas izmērs un spraugas izmērs, elektroda un sagataves slīpuma leņķis, kā arī savienojuma telpiskais novietojums.
1. Rieva un sprauga
Metinot mucas savienojumus ar elektrisko loka metināšanu, parasti nosaka, vai atstāt atstarpi, atstarpes izmēru un atveramās rievas formu atbilstoši metināšanas plāksnes biezumam. Noteiktos citos apstākļos, jo lielāks ir rievas vai atstarpes izmērs, jo mazāks ir metinātās šuves stiegrojums, kas ir līdzvērtīgs metinājuma pozīcijas samazinājumam. Šajā laikā kušanas attiecība samazinās. Tāpēc, atstājot atstarpi vai atverot rievu, var kontrolēt stiegrojuma izmēru un pielāgot kušanas attiecību. Salīdzinot ar atstarpes atstāšanu un neatstāšanu, bet atverot rievu, siltuma izkliedes apstākļi ir nedaudz atšķirīgi. Kopumā rievas atvēršanas kristalizācijas apstākļi ir labvēlīgāki.
2. Elektroda (metināšanas stieples) slīpums
Loka metināšanas laikā atkarībā no elektroda slīpuma virziena un metināšanas virziena attiecības to iedala divos veidos: elektroda slīpums uz priekšu un elektroda slīpums atpakaļ. Kad metināšanas stieple ir slīpa, arī loka ass ir attiecīgi slīpa. Kad metināšanas stieple ir slīpa uz priekšu, loka spēka ietekme uz izkausētā metāla izvadīšanu atpakaļ samazinās. Šķidrā metāla slānis izkausētā metāla apakšā kļūst biezāks, samazinās iespiešanās dziļums, samazinās loka iespiešanās dziļums metinājumā, paplašinās loka punkta kustības diapazons, palielinās metinājuma platums un samazinās stiegrojums. Jo mazāks ir metināšanas stieples slīpuma leņķis uz priekšu α, jo acīmredzamāka ir šī ietekme. Kad metināšanas stieple ir slīpa atpakaļ, situācija ir pretēja. Metināšanas ar ekranētu metālu loka metināšanā pārsvarā tiek izmantota elektroda slīpuma atpakaļ metode, un slīpuma leņķis α ir no 65° līdz 80°.
3. Metināšanas detaļas slīpums
Metināšanas slīpums bieži rodas faktiskajā ražošanā, un to var iedalīt augšupvērstā metināšanā un lejupvērstā metināšanā. Šajā laikā gravitācijas ietekmē izkausētais metāls mēdz plūst lejup pa slīpumu. Augšupvērstā metināšanā gravitācija palīdz izkausētajam metālam noplūst uz izkausētā metāla atlieku, tāpēc iespiešanās ir dziļa, metinājuma platums ir šaurs un stiegrojums ir augsts. Ja augšupvērstais leņķis α ir no 6° līdz 12°, stiegrojums ir pārāk liels, un abās pusēs viegli rodas iegriezumi. Lejupvērstā metināšanā šis efekts neļauj izkausētajam metālam noplūst uz izkausētā metāla atlieku. Loks nevar dziļi uzsildīt metālu izkausētā metāla apakšā, samazinās iespiešanās, paplašinās loka punkta kustības diapazons, palielinās metinājuma platums un samazinās stiegrojums. Ja metinājuma slīpuma leņķis ir pārāk liels, tas novedīs pie nepietiekamas iespiešanās un izkausētā metāla pārplūdes.
4. Metināšanas materiāls un biezums
Metinājuma iespiešanās dziļums ir saistīts ar metināšanas strāvu, kā arī ar materiāla siltumvadītspēju un tilpuma siltumietilpību. Jo labāka ir materiāla siltumvadītspēja un lielāka tilpuma siltumietilpība, jo vairāk siltuma ir nepieciešams, lai izkausētu metāla tilpuma vienību un paaugstinātu temperatūru par tādu pašu daudzumu. Tāpēc noteiktos citos apstākļos, piemēram, metināšanas strāvas ietekmē, iespiešanās dziļums un metinājuma platums samazināsies. Jo lielāks ir materiāla blīvums vai šķidruma viskozitāte, jo grūtāk lokam ir izspiest šķidro izkausēto metālu un jo seklāka ir metinājuma iespiešanās. Metinātās detaļas biezums ietekmē siltuma vadīšanu metinātās detaļas iekšpusē. Ja citi apstākļi ir vienādi, palielinoties metinātās detaļas biezumam, palielinās siltuma izkliede un samazinās gan metinājuma platums, gan iespiešanās dziļums.
5. Plūsma, elektroda pārklājums un aizsarggāze
Dažādie plūsmu vai elektrodu pārklājumu sastāvi rada atšķirīgus sprieguma kritumus loka elektrodu apgabalos un dažādus loka kolonnas potenciāla gradientus, kas neizbēgami ietekmēs metinājuma veidošanos. Ja plūsmai ir zems blīvums, liels daļiņu izmērs vai mazs sakraušanas augstums, spiediens ap loku ir zems, loka kolonna izplešas un loka punktam ir liels kustības diapazons. Tāpēc iespiešanās ir maza, metinājuma platums ir liels un stiegrojums ir mazs. Ja biezu sagatavju metināšanai tiek izmantota lieljaudas loka metināšana, pumeka veida plūsmas izmantošana var samazināt loka spiedienu, samazināt iespiešanos un palielināt metinājuma platumu. Turklāt metināšanas izdedžiem jābūt atbilstošai viskozitātei un kušanas temperatūrai. Ja viskozitāte ir pārāk augsta vai kušanas temperatūra ir relatīvi augsta, izdedžiem būs slikta ventilācija, un uz metinājuma virsmas var viegli veidoties daudz ieplaku, kā rezultātā metinājuma virsmas veidošanās ir slikta.
Loka metināšanai paredzēto aizsarggāzu (piemēram, Ar, He, N2, CO2) sastāvs ir atšķirīgs, un arī to fizikālās īpašības, piemēram, siltumvadītspēja, ir atšķirīgas. Tas atšķir loka polārā apgabala sprieguma kritumu un loka kolonnas potenciāla gradientu, loka kolonnas vadošo šķērsgriezumu, plazmas plūsmas spēku un īpatnējās siltuma plūsmas sadalījumu. Visi šie faktori ietekmē metinājuma šuvju veidošanos.
Īsāk sakot, metinājuma veidošanos ietekmē daudzi faktori. Lai iegūtu labu metinājuma veidošanos, ir jāizvēlas atbilstošas metināšanas metodes un metināšanas apstākļi atbilstoši metināmā detaļa materiālam un biezumam, metinājuma telpiskajam novietojumam, savienojuma formai, darba apstākļiem, savienojuma veiktspējas prasībām un metinājuma izmēram. Vienlaikus vissvarīgākā ir metinātāja attieksme pret metināšanu! Pretējā gadījumā metinājuma veidošanās un tās veiktspēja var neatbilst prasībām, un var parādīties pat dažādi metināšanas defekti.
