Trasferimento di metalli in GMAW

Dopo aver letto questo articolo imparerai il processo di trasferimento del metallo in Gas Metal Arc Welding (GMAW).

Le successive modalità di trasferimento del metallo che si verificano con l'aumento della corrente in GMAW sono mostrate in Fig. 6.7. Con elettrodi di diametro 1, 6 mm e inferiori, l'effetto di pinzatura domina per correnti fino a circa 200 A. Lo stadio tra le modalità globulare e spray si distingue per l'accelerazione iniziale della goccia. Se questa accelerazione è inferiore a quella di gravità, allora è il trasferimento globulare altrimenti sarà il trasferimento a spruzzo.

Per il filo dell'elettrodo di diametro 1, 2 mm, la corrente di saldatura superiore a 200 A provoca la formazione di gocce sulla punta di una regione conica. Il cono raggiunge uno stato quasi stazionario con il metallo liquido che fluisce nella base del cono e fluisce verso la sua estremità. È stato dimostrato sperimentalmente che per l'elettrodo di acciaio di diametro 1, 2 mm la punta del punto di matita si forma per una corrente superiore a quella in cui la punta dell'elettrodo è completamente inghiottita dalla radice dell'arco visibile.

La forma geometrica della goccia sulla punta dell'elettrodo dipende, tra gli altri fattori, dalla polarità dell'elettrodo. Di norma, l'elettrodo positivo è la polarità utilizzata per GMAW. Con questa polarità il punto dell'anodo si forma quasi simmetricamente attorno alla punta dell'elettrodo come mostrato nella figura 6.8 e la forma della goccia o regione fusa sulla punta dell'elettrodo è corrispondentemente assi-simmetrica.

Fig. 6.8 Schema elettrodo, goccioline e arco per GMAW con elettrodo positivo (ingrandimento 9.64): corrente 220 A

Tuttavia, alcuni fili commerciali in acciaio GMAW sono adeguatamente trattati e, pertanto, possono essere utilizzati con l'elettrodo negativo. A correnti elevate il punto catodico vaga simmetricamente sulla parte inferiore dell'elettrodo e produce trasferimento di streaming. A basse correnti la macchia del catodo si comporta ancora in modo simmetrico, tuttavia solo la punta dell'elettrodo si scioglie e il metallo si trasferisce in gocce.

La maggior parte della discussione sopra è in connessione con il filo solido GMAW. Tuttavia, le pellicole ad alta velocità di trasferimento del metallo nella saldatura ad arco con anima flussata indicano che il carattere del trasferimento varia a seconda del flusso. Ad esempio, con il nucleo di flusso rutilico si verifica un trasferimento a spruzzo fine mentre con un nucleo di flusso basico il trasferimento avviene in goccioline relativamente grandi che si formano in modo asimmetrico.

Il flusso sembra in parte trasferirsi come materiale solido che presumibilmente si scioglie durante il trasferimento al bagno di saldatura. Complessivamente sembra che, come per SMAW, il fattore dominante, sia per il trasferimento di metalli che per la frequenza di trasferimento di gocce, sia la composizione del flusso.

L'introduzione del GMAW pulsato negli anni '60 offriva l'opportunità di ottenere il trasferimento a spruzzo a basse correnti medie introducendo impulsi di corrente per staccare le goccioline a intervalli controllati, contro una corrente di fondo più bassa che manteneva l'arco e lasciava formare gocce fuse. Ciò ha permesso di utilizzare il trasferimento a spruzzo per materiali più sottili e anche in varie posizioni di saldatura.

Come il trasferimento di metalli in GMAW a corrente costante, in GMAW a impulsi può anche essere classificato in spray proiettato o drop e streaming spray. Tutte le caratteristiche dei due processi di trasferimento sono le stesse sia per la corrente costante che per la GMAW pulsata. La prima goccia trasferita nella saldatura a corrente di impulsi si trova nella modalità di spruzzatura a goccia, ma le goccioline successive trasferite durante lo stesso impulso di corrente si troveranno nella modalità di spruzzatura in streaming.

Il tempo per la formazione e il distacco di una goccia è inversamente proporzionale alla grandezza della corrente di picco, ma è indipendente dalla sua durata. Una volta avviato il processo di necking, la gocciolina si stacca dopo un tempo specifico che è Caratteristica del diametro del filo e della corrente di picco ed è indipendente dal livello corrente al momento del suo distacco.