Lisaks protsessiteguritele võivad keevisõmbluse moodustumist ja suurust mõjutada ka muud keevitusprotsessi tegurid, näiteks soone suurus ja pilu suurus, elektroodi ja tooriku kaldenurk ning liite ruumiline asukoht.
Keevitusvoolu mõju keevisõmbluse moodustumisele
Teatud tingimustel, kui kaarkeevitusvool suureneb, suureneb keevisõmbluse läbitungimissügavus ja tugevdus ning keevisõmbluse laius veidi suureneb. Põhjused on järgmised:
1) Kaarkeevituse keevitusvoolu suurenedes suureneb keevisõmblusele mõjuv kaare jõud, kaare soojussisend keevisõmblusele suureneb ja soojusallika asukoht liigub allapoole, mis soodustab soojusjuhtivust sulavanni sügavuse suunas ja suurendab läbitungimissügavust. Läbitungimissügavus on ligikaudu proportsionaalne keevitusvooluga. Keevitusõmbluse läbitungimissügavus H on ligikaudu võrdne Km × I. Valemis on Km läbitungimiskoefitsient (millimeetrite arv, mille võrra keevitusõmbluse läbitungimissügavus suureneb, kui keevitusvoolu suurendatakse 100 A võrra), mis on seotud kaarkeevitusmeetodi, traadi läbimõõdu, voolutüübiga jne, nagu on näidatud tabelis 1-1.
| kaarkeevitusmeetodid | elektroodi läbimõõt/mm | keevitusvool/A | pinge/V | keevituskiirus/mh-1 | penetratsioonitegur/m m-100A-1 |
volfram-argoonkaarkeevitus | 3.2 | 100–350 | 10–16 | 6–18 | 0,8–1,8 |
| | 1,6 otsiku ava | 50–100 | 20–26 | 10–60 | 1,2–2 |
| 3,4 otsiku ava | 220–300 | 28–36 | 18–30 | 1,5–2,4 |
kaarkeevitus sukeldatud kujul | 2 | 200–700 | 32–40 | 15–100 | 1,0–1,7 |
| 5 | 450–1200 | 34–44 | 30–60 | 0,7–1,3 |
sulavelektrood argoonkaarkeevitus | 1,2–2,4 | 210–550 | 24–42 | 40–120 | 1,5–1,8 |
| CO2 keevitamine | 0,8–1,6 | 70–300 | 16–23 | 30–150 | 0,8–1,2 |
| 2–4 | 500–900 | 35–45 | 40–80 | |
Tabel 1-1 Sulamissügavuse koefitsient Km erinevate kaarkeevitusmeetodite ja parameetrite puhul (keeviteras)
2) Kaarkeevituse keevitussüdamiku või keevitustraadi sulamiskiirus on proportsionaalne keevitusvooluga. Kuna kaarkeevituse keevitusvoolu suurenemine viib keevitustraadi sulamiskiiruse suurenemiseni, suureneb sulanud keevitustraadi hulk ligikaudu proportsionaalselt, samas kui keevisõmbluse laius suureneb vähem, seega suureneb keevisõmbluse tugevdus.
3) Pärast keevitusvoolu suurenemist suureneb kaarekolonni läbimõõt. Kuid kaare tungimissügavus töödeldavasse detaili suureneb ja kaarepunkti liikumisulatus on piiratud. Seetõttu on keevisõmbluse laiuse suurenemine suhteliselt väike.
Gaaskaitsega metall-inertgaasikeevituses (MIG) suureneb keevitusvoolu suurenedes keevisõmbluse läbitungimissügavus. Kui keevitusvool ja voolutihedus on liiga kõrge, on eriti alumiiniumi keevitamisel kalduvus tekkida sõrmelaadsele läbitungimissügavusele.
Kaare pinge mõju keevisõmbluse moodustumisele
Teatud tingimustel, kui kaare pinget suurendatakse, suureneb kaare võimsus ja suureneb ka keevisõmbluse soojusülekanne. Kaare pinge suurenemine saavutatakse aga kaare pikkuse suurendamisega. Kaare pikkuse suurenemine toob kaasa kaare soojusallika raadiuse suurenemise ja kaare soojuse hajumise suurenemise. Selle tulemusena väheneb keevisõmbluse energiatihedus, mistõttu läbitungimissügavus väheneb veidi, samal ajal kui keevisõmbluse laius suureneb. Samal ajal, kuna keevitusvool jääb samaks ja keevitustraadi sulamiskogus ei muutu, väheneb keevisõmbluse tugevdus.
Erinevate kaarkeevitusmeetodite puhul on õige keevisõmbluse moodustumise saavutamiseks, st sobiva keevisõmbluse moodustumise koefitsiendi φ säilitamiseks vaja keevitusvoolu suurendamisel vastavalt suurendada kaare pinget. Kaare pinge ja keevitusvoolu vaheline seos peab olema sobiv. See on kõige levinum kuluelektroodidega kaarkeevituse puhul.
Keevituskiiruse mõju keevisõmbluse moodustumisele
Teatud tingimustel vähendab keevituskiiruse suurendamine keevituse soojusenergia sisendit, mis omakorda vähendab nii keevisõmbluse laiust kui ka läbitungimist. Kuna sadestatud traadi metalli kogus keevisõmbluse pikkuseühiku kohta on pöördvõrdeline keevituskiirusega, vähendab see ka keevisõmbluse tugevdust.
Keevituskiirus on oluline näitaja keevituse tootlikkuse hindamisel. Keevituse tootlikkuse parandamiseks tuleks keevituskiirust suurendada. Konstruktsioonilises projekteerimises nõutava keevisõmbluse suuruse tagamiseks tuleks keevituskiiruse suurendamisel vastavalt suurendada ka keevitusvoolu ja kaarepinget. Need kolm suurust on omavahel seotud. Samal ajal tuleb arvestada ka sellega, et keevitusvoolu, kaarepinge ja keevituskiiruse suurendamisel (st suure võimsusega keevituskaare ja suure keevituskiirusega keevitamisel) võivad sulavanni moodustumise ja tahkumise ajal tekkida keevitusdefektid, näiteks sisselõige ja praod. Seetõttu on keevituskiiruse suurendamine piiratud.
Keevitusvoolu tüübi ja polaarsuse ning elektroodi suuruse mõju keevisõmbluse moodustumisele
1. Keevitusvoolu tüübid ja polaarsused
Keevitusvoolu tüübid jagunevad alalisvooluks ja vahelduvvooluks. Nende hulgas jaotatakse alalisvooluga kaarkeevitus impulsi olemasolu või puudumise järgi konstantseks alalisvooluks ja impulssalaisvooluks; polaarsuse järgi jaotatakse see positiivse ühendusega alalisvooluks (keevitusühendus on ühendatud positiivse ühendusega) ja pöördühendusega alalisvooluks (keevitusühendus on ühendatud negatiivse ühendusega). Vahelduvvooluga kaarkeevitus jaguneb erinevate voolulainekujude järgi siinuslaine vahelduvvooluks ja ristkülikukujuliseks vahelduvvooluks. Keevitusvoolu tüüp ja polaarsus võivad mõjutada kaare keevisühendusele edastatava soojuse hulka ja seega keevisõmbluse teket. Samal ajal võib see mõjutada ka tilkade ülekande protsessi ja oksiidikile eemaldamist põhimetalli pinnalt.
Kui volframelektroodiga inertgaasikaarkeevitust kasutatakse metallmaterjalide, näiteks terase ja titaani keevitamiseks, on keevisõmbluse läbitungimine kõige sügavam alalisvoolu positiivses suunas ühendamisel, madalaim alalisvoolu vastassuunas ühendamisel ja vahelduvvoolu vahel. Kuna keevisõmbluse läbitungimine on kõige sügavam alalisvoolu positiivses suunas ühendamisel ja volframelektroodi põlemiskadu on kõige väiksem, tuleks metallmaterjalide, näiteks terase ja titaani keevitamiseks volframelektroodiga inertgaasikaarkeevituse puhul kasutada alalisvoolu positiivset ühendust. Impulssalalalisvoolukeevituse puhul volframelektroodiga inertgaasikaarkeevituse impulssparameetreid saab reguleerida ja keevisõmbluse suurust vastavalt vajadusele reguleerida. Alumiiniumi, magneesiumi ja nende sulamite keevitamiseks volframelektroodiga inertgaasikaarkeevituse puhul on vaja kasutada kaare katoodipuhastusefekti, et puhastada oksiidikiht alusmetalli pinnal. Vahelduvvool on parem. Kuna ruudukujulise vahelduvvoolu lainekuju parameetreid saab reguleerida, on keevitusefekt parem.
Gaasmetallkaarkeevituse puhul on alalisvoolu pöördühenduse korral keevisõmbluse läbitungivus ja keevisõmbluse laius suuremad kui alalisvoolu positiivse ühenduse korral. Vahelduvvoolu keevituse läbitungivus ja laius jäävad nende kahe vahele. Seetõttu kasutatakse sukeldatud kaarkeevituse puhul suurema läbitungivuse saavutamiseks üldiselt alalisvoolu pöördühendust; sukeldatud kaarkeevituse puhul aga alalisvoolu positiivset ühendust läbitungivuse vähendamiseks. Kaitsegaasiga gaasmetallkaarkeevituse puhul on see laialdaselt kasutusel, kuna pöördalalisvooluühendusel pole mitte ainult suur läbitungimissügavus, vaid ka keevituskaar ja tilkade ülekande protsess on stabiilsemad kui alalisvoolu positiivse ühenduse ja vahelduvvoolu korral ning sellel on katoodi puhastav efekt. Alalisvoolu positiivset ühendust ja vahelduvvoolu üldiselt ei kasutata.
2. Volframelektroodi otsa kuju, keevitustraadi läbimõõdu ja pikenduse pikkuse mõju
Keevituselektroodi esiotsa nurk ja kuju mõjutavad oluliselt kaare kontsentratsiooni ja kaare rõhku. Need tuleks valida vastavalt keevitusvoolule ja töödeldava detaili paksusele. Üldiselt, mida kontsentreeritum on kaar ja mida suurem on kaare rõhk, seda suurem on läbitungimissügavus ja keevisõmbluse laius vastavalt väheneb.
Gaasmetallkaarkeevituse puhul, kui keevitusvool on konstantne, siis mida õhem on keevitustraat, seda kontsentreeritum on kaare kuumenemine, seda suurem on läbitungimissügavus ja seda väiksem on keevisõmbluse laius. Keevitustraadi läbimõõdu valimisel tegelikes keevitusprojektides tuleks aga arvestada ka voolu suurust ja keevisvanni morfoloogiat, et vältida halba keevisõmbluse teket.
Gaasmetallkaarkeevituse traadi pikenemise pikkuse suurenedes suureneb ka traadi pikenenud osa läbiva keevitusvoolu tekitatud takistussoojus, mis omakorda suurendab traadi sulamiskiirust. Seetõttu suureneb keevisõmbluse tugevdus, samas kui läbitungimissügavus väheneb mõnevõrra. Terasest keevitustraatide suhteliselt suure eritakistuse tõttu on traadi pikenemise pikkuse mõju keevisõmbluse moodustumisele terase ja peenikeste traatidega keevitamisel suhteliselt ilmne. Alumiiniumist keevitustraatide eritakistus on suhteliselt väike, seega pole selle mõju oluline. Kuigi traadi pikenemise pikkuse suurendamine võib parandada traadi sulamistegurit, on traadi sulamisstabiilsuse ja keevisõmbluse moodustumise aspekte tervikuna arvestades traadi pikenemise pikkusel lubatud kõikumisvahemik.
Muude protsessitegurite mõju keevisõmbluse moodustumise teguritele
Lisaks ülaltoodud protsessiteguritele võivad keevisõmbluse moodustumist ja suurust mõjutada ka muud keevitusprotsessi tegurid, näiteks soone suurus ja pilu suurus, elektroodi ja tooriku kaldenurk ning liite ruumiline asukoht.
1. Soon ja vahe
Elektrilise kaarkeevitusega otsliidete keevitamisel määratakse tavaliselt keevitusplaadi paksuse järgi, kas jätta tühimik, tühimiku suurus ja avatava soone kuju. Teatud muudel tingimustel, mida suurem on soone või tühimiku suurus, seda väiksem on keevitatud keevisõmbluse armatuur, mis on samaväärne keevitusasendi langemisega. Sel ajal väheneb sulamisaste. Seetõttu saab tühimiku jätmise või soone avamisega kontrollida armatuuri suurust ja reguleerida sulamisastet. Võrreldes tühimiku jätmise ja tühimiku avamisega on soojuse hajumise tingimused mõnevõrra erinevad. Üldiselt on soone avamise kristalliseerumistingimused soodsamad.
2. Elektroodi (keevitustraadi) kalle
Kaarkeevituse puhul jagatakse elektroodi kalde suuna ja keevitussuuna vahelise seose järgi kahte tüüpi: elektroodi ettepoole kalle ja elektroodi tahapoole kalle. Kui keevitustraat on kaldu, on ka kaare telg vastavalt kaldu. Kui keevitustraat on ettepoole kallutatud, nõrgeneb kaare jõu mõju sulametalli tahapoole suunatud väljavoolule. Sulametalli põhjas olev vedela metalli kiht pakseneb, läbitungimissügavus väheneb, kaare läbitungimissügavus keevisõmblusesse väheneb, kaare punkti liikumisulatus laieneb, keevisõmbluse laius suureneb ja tugevdus väheneb. Mida väiksem on keevitustraadi ettepoole kalle α, seda ilmsem on see mõju. Kui keevitustraat on tahapoole kallutatud, on olukord vastupidine. Varjestatud metallkaarkeevituses kasutatakse enamasti elektroodi tahapoole kallet ja suhteliselt sobiv kaldenurk α on 65° kuni 80°.
3. Keevitusdetaili kalle
Keevituskoha kallet esineb tootmises sageli ja seda saab jagada ülesmäge keevitamiseks ja allamäge keevitamiseks. Sel ajal kaldub sulametall gravitatsiooni mõjul mööda kallakut allapoole voolama. Ülesmäge keevitamisel aitab gravitatsioon sulametalli väljastada sulabasseini sabaossa, mistõttu on läbitungimine sügav, keevisõmbluse laius kitsas ja armatuur kõrge. Kui ülesmäge nurk α on 6° kuni 12°, on armatuur liiga suur ja mõlemal küljel tekivad kergesti sisselõiked. Allamäge keevitamisel takistab see efekt sulametalli väljastamist sulabasseini sabaossa. Kaar ei saa sulabasseini põhjas olevat metalli sügavalt kuumutada, läbitungimine väheneb, kaarepunkti liikumisulatus laieneb, keevisõmbluse laius suureneb ja armatuur väheneb. Kui keevituskoha kaldenurk on liiga suur, põhjustab see ebapiisavat läbitungimist ja sulametalli ülevoolu.
4. Keevitusmaterjal ja paksus
Keevisõmbluse läbitungivus on seotud keevitusvoolu ning ka materjali soojusjuhtivuse ja mahulise soojusmahtuvusega. Mida parem on materjali soojusjuhtivus ja suurem on mahuline soojusmahtuvus, seda rohkem soojust on vaja metalliühiku sulatamiseks ja temperatuuri samaväärseks tõstmiseks. Seetõttu vähenevad teatud muude tingimuste, näiteks keevitusvoolu korral läbitungimissügavus ja keevisõmbluse laius. Mida suurem on materjali tihedus või vedel viskoossus, seda raskem on kaarel vedelat sulametalli välja tõrjuda ja seda madalam on keevisõmbluse läbitungivus. Keevitatud detaili paksus mõjutab soojusjuhtivust keevitatud detaili sees. Kui muud tingimused on samad, siis keevitatud detaili paksuse suurenedes suureneb soojuse hajumine ning nii keevisõmbluse laius kui ka läbitungimissügavus vähenevad.
5. Voog, elektroodi kate ja kaitsegaas
Voogude või elektroodikatete erinev koostis põhjustab kaare elektroodipiirkondades erinevaid pingelange ja kaarekolonni erinevaid potentsiaaligradiente, mis paratamatult mõjutavad keevisõmbluse moodustumist. Kui voolul on madal tihedus, suured osakesed või väike virnastuskõrgus, on kaare ümber olev rõhk madal, kaarekolonn laieneb ja kaarepunkti liikumisulatus on suur. Seetõttu on läbitungivus väike, keevisõmbluse laius suur ja tugevdus väike. Kui paksude toorikute keevitamiseks kasutatakse suure võimsusega kaarkeevitust, võib pimsskivilaadse voolu kasutamine vähendada kaare rõhku, vähendada läbitungivust ja suurendada keevisõmbluse laiust. Lisaks peaks keevitusräbul olema sobiv viskoossus ja sulamistemperatuur. Kui viskoossus on liiga kõrge või sulamistemperatuur on suhteliselt kõrge, on räbul halb ventilatsioon ja keevisõmbluse pinnale on lihtne moodustada palju süvendeid, mille tulemuseks on halb keevisõmbluse pinna moodustumine.
Kaarkeevituse kaitsegaaside (näiteks Ar, He, N2, CO2) koostis on erinev ja samuti on erinevad nende füüsikalised omadused, näiteks soojusjuhtivus. See muudab kaare polaarpiirkonna pingelangu ja kaarekolonni potentsiaaligradiendi, kaarekolonni juhtiva ristlõike, plasmavoolu jõu ja erisoojusvoo jaotuse. Kõik need tegurid mõjutavad keevisõmbluste teket.
Lühidalt öeldes mõjutavad keevisõmbluse teket paljud tegurid. Hea keevisõmbluse tekke saavutamiseks on vaja valida sobivad keevitusmeetodid ja keevitustingimused vastavalt keevitatava detaili materjalile ja paksusele, keevisõmbluse ruumilisele asukohale, liite kujule, töötingimustele, liite jõudlusnõuetele ja keevisõmbluse suurusele. Samal ajal on kõige olulisem keevitaja suhtumine keevitamisse! Vastasel juhul ei pruugi keevisõmbluse teke ja selle jõudlus nõuetele vastata ning võivad tekkida isegi mitmesugused keevitusdefektid.
