16 października 2021


Istniały też inne, mało stosowane przez nadzór, a wykorzystywane przez ekspertów spawania, wizualne sposoby zwiększenia przekroju spoiny przy tej samej energii liniowej (pokazane na rys.4). Pierwszy sposób to znaczne skrócenie łuku przy spawaniu TIG. Drugi sposób to zmiana położenia łuku w stosunku do jeziorka przy spawaniu MAG i MIG.

Rys.-4.-Wplyw-polozenia-luku_s
Rys. 4. Wpływ położenia łuku w stosunku do jeziorka na temperaturę łuku i głębokość wtopienia

Jak wynika z rysunku 4, szerokość jeziorka można kontrolować nie tylko przez długość łuku, ale również przez kąt rozwarcia. W spawaniu półautomatycznym GMAW wielkość jeziorka możemy kontrolować napięciem łuku i kątem rozwarcia łuku. Napięcie łuku zależy od pola powierzchni bocznej łuku, która jest powierzchnią strat energii promieniowania (zakłada się, że w środku łuku promieniowanie powoduje jonizację i nie wychodzi na zewnątrz).
Zmniejszając kąt rozwarcia przy tym samym napięciu, zwiększamy wielkość jeziorka i jego temperaturę. Wynika to z zasad termodynamiki, że ciepło nie ginie i służy do topienia podłoża i grzania jeziorka spawalniczego. Ponieważ topienie następuje w wyniku fizycznego kontaktu gorących gazów z podłożem,  ilość stopionego podłoża zależy od przepływu gorących gazów (topienie przez przewodnictwo cieplne możemy pominąć),  którego miernikiem jest przepływ jonów, czyli prąd elektryczny (przy stopniu jonizacji 5%; x 20).
Jeżeli nie zmieniamy przepływu, a tylko odsuwamy blachę (wydłużamy łuk) to wysokość topionego walca czyli głębokość wtopienia powinna maleć. W rzeczywistości mechanizm jest bardziej skomplikowany. Składowa pionowa ciśnienia odsuwa ciekły metal na boki i pozwala gorącym gazom (rys. 5) docierać do podłoża i topić coraz głębsze warstwy. Składowa pozioma transportuje ciekły metal do nadlewu (spawanie w prawo, metodą ciągnięcia) lub przed łuk i wtedy składowa ciśnienia ugina ciekły metal z topionego drutu, gazy nie docierają do podłoża i zamiast topić i chłodzić ciepłem topienia, grzeją jeziorko (spawanie w lewo, metodą ciągnięcia). Przy spawaniu MIG najkorzystniejszy jest kąt odchylenia od pionu 7º. Teorię, że przy spawaniu łuk elektryczny służy tylko do wywołania różnicy temperatur, a różnica temperatur napędza ruch gorących gazów od gorącego obszaru w pobliżu elektrody do zimnej blachy, potwierdza rysunek 5. Przy zmianie biegunowości powinna wystąpić zmiana kształtu łuku jak na rysunku 5a. Rys. 5b pokazuje, że taka zmiana nie nastąpiła i łuk nadal rozszerza się w kierunku blachy.

Rys.-5-Wplyw-dlugosci-luku_s
Rys. 5 Wpływ długości łuku i kąta rozwarcia łuku na wielkość jeziorka i napięcie łuku

Kąt rozwarcia łuku powstaje w wyniku zderzania się gorących gazów przemieszczających się w kierunku blachy. Każde zderzenie wprowadza składową prostopadłą prędkości do kierunku ruchu. Stąd kąt rozwarcia zależy od ilości zderzeń, czyli temperatury i wielkości zderzających się cząstek. Ochłodzenie łuku dużą ilością przemieszczającego się metalu przy spawaniu drutem proszkowym metalicznym czy dodanie do argonu nawet niewielkiej ilości małych cząstek wodoru czy helu zawęża łuk (spawanie cienkich blach TIG).