Rendementsbepaling onder
TIG-lassen
Verhoogde Druk.
( t a b e l l e n en
P.A.
b i j
van
figuren)
Ingen
afstudeerverslag P.A.
van
van:
Ingen
begeleider: Ir.
J.P.
Zijp
afstudeerhoogleraar: Prof.
Dr.
Faculteit
G.
den
der
Ouden
Scheikundige
T e c h n o l o g i e en d e r M a t e r i a a l kunde, Technische
Delft,
Universiteit
oktober
1987
Delft
SYMBOLENLIJST.
SYMBOOL
BETEKENIS
a = k/cjp^
t e m p e r a t u u r v e r e f feningskoëf f iciënt
A
o p p e r v l a k t e dwarsdoorsnede
c
lasbad
konstante konstante konstante
CE>
soortelijke
d
plaatdikte
D3c^
diameter
kathodevlek
Dz
diameter
boogzuil
e
lading
warmte
elektron
energie d i e
per eenheid
i n h e t werkstuk Es
terecht
komt
energie d i e per eenheid van lengte n o d i g i s om h e t s m e l t b a d
Et
v a n l e n g t e v a n de l a s
t e vormen
totale
energieontwikkeling
eenheid
v a n l e n g t e v a n de l a s
I
stroomsterkte
j
stroomdichtheid
k
warmtegeleidingskoëfficiënt
ks
konstante van Boltzmann
1
v a n de l a s
i n de l a s b o o g p e r
booglengte procesrendement
ria
smelt rendement
p
druk
po
a k t u e l e omgevingsdruk
q
w a r m t e n o d i g om één m a s s a - e e n h e i d tot
qs
smelten
t e brengen
smeltwarmte v e r m o g e n d a t i n de anode t e r e c h t
Q]^
lasbadmetaal
v e r m o g e n d a t i n de k a t h o d e
komt
terecht
komt
SYMBOOL
BETEKENIS
r
straal
ra
s t r a a l v a n de b o o g
Ats/s
800°C-500°C-afkoeltijd
To
b e g i n t e m p e r a t u u r v a n de
Ta
t e m p e r a t u u r v a n de a n o d e
TJ<
t e m p e r a t u u r v a n de
Ts
smelttemperatuur
T==
t e m p e r a t u u r v a n de b o o g z u i l
V
voortloopsnelheid
V
boogspanning
Va.
potentiaalval
Vi
ionisatiepotentiaal
VJ^
potentiaalval
over h e t kathodevalgebied
Vz
potentiaalval
o v e r de b o o g z u i l
W = n^Vl/v
warmteinbreng i n lengte
plaat
kathode
v a n de b o o g
over h e t anodevalgebied
h e t werkstuk p e r eenheid van
v a n de l a s
u i t t r e e p o t e n t i a a l v a n de a n o d e (z5ic
0
u i t t r e e p o t e n t i a a l v a n de dichtheid
kathode
TABEL 1 . De
a n a l y s e v a n de g e b r u i k t e
charges
ELEMENT
CHARGE 1
CHARGE 2
C
0,14
0,16
Cr
0,23
0,03
Cu
0,18
0,02
Mn
1,14
1,40
Ni
0,16
0,04
S
0,016
0,014
Si
0,26
0,35
Ti
+
-
V .
<0,01
Fe
balance
<0,01 balance
TABEL 2. De
instelling
bij
de v e r s c h i l l e n d e l a s s e r i e s .
lasserie
van
de l a s p a r a m e t e r s
en o m g e v i n g s f a k t o r e n
("o.g." v e r w i j s t
"oppervlaktegesteldheid";
de
n a a r de
nummers v e r w i j z e n
n a a r de l a s s e r i e s op b l a d z i j d e 2 5 ) .
PARAMETER
WAARDE
LASSERIE
werkstukmateriaal
Fe 510
alle
toevoegmateriaal
geen
booglengte
3 mm
voortloopsnelheid
75 mm/min
tophoek
60°
diameter
elektrode gascup
16 mm
beschermgasdebiet
geen
elektrodemateriaal
wolfraam wolf.
diameter
soort
elektrode
beschermgas
stroomsterkte
gasdruk
oppervlakte
gesteldheid
+ 2% t h .
overige
6, 4 mm
2
4, 8 mm
overige
argon
o.g.,1,2
helium
3
argon + helium
4,5,6
200A
o.g.,1
150A
2
IIOA
3,4,5,6
1-17 b a r
1,2
1-
3
9 bar
1 - ,7 b a r
4,5,6
1 bar
o.g.
verschilt
o.g.
blank
overige
5
energieverlies
FIGUUR 1 . Het
verlies
en h e t
nuttige
g e b r u i k van
de
e n e r g i e van
de
lasboog.
I
6
FIGUUR 2. Het
s p a n n i n g s v e r l o o p o v e r de
boog.
anode
FIGUUR 3. Warmtebalans v o o r h e t k a t h o d e v a l g e b i e d valgebied
(b) ) .
( a ) ) en
h e t anode-
a)
-1 0 1 Arc position (mm)
b)
c)
-
3
-
2
-
1 0 1 Arc position (mm)
2
3
FIGUUR 4 . De d i a m e t e r i n h e t c e n t r u m v a n de l a s b o o g ^ ' a)
100% argon
b)
25% a r g o n + 75% h e l i u m
c) 10% a r g o n + 90% h e l i u m
I
1100
WOO
900
800
700
eoo 500
400
300
200
100
4
6
10
Radius, mm
a)
b)
FIGÜÜR 5. De r a d i a l e v e r d e l i n g dichtheid argonboog
(b))
v a n de t e m p e r a t u u r
voor
een
( a ) ) e n de
heliumboog
(1)
stroomen
een
(2)^> . ( I = 1 0 0 A ) .
I
0
stroombron
0
0
0
0
0
O
O
O
O besturing pneumatiek
vacuümpomp
drukvat
toorts
proefplaten stempel
wisselsysteem
besturing elektromotoren
lasmonitor
rekorder
FIGUUR 7 . S c h e m a t i s c h e w e e r g a v e v a n de
proefopstelling.
FIGUUR 8. De p r o e f p l a a t
en s c h e m a t i s c h e w e e r g a v e v a n de
( b = b e g i n v a n de l a s , m=midden en
I
e=eind.)
preparaten.
FIGÜÜR 9. R e g i s t r a t i e v a n de t e m p e r a t u u r c y c l u s , boogspanning.
de l a s s t r o o m
en
de
90
80
H
70
H
60
H
50
H
40
H
i
i
^
1
1
opperviakiagestaldheld
FIGUUR 1 0 . Het p r o c e s r e n d e m e n t een
!
200A-argonboog.
v e r s u s de o p p e r v l a k t e g e s t e l d h e i d v o o r
j
opptrviakiegesttldheld
FIGUUR 1 1 . De b o o g s p a n n i n g 200A-argonboog.
v e r s u s de
o p p e r v l a k t e g e s t e l d h e i d v o o r een
onbewerkt
grit 600 opperviaktege«t«ldti«1d
FIGUUR 1 2 . Het
smeltrendement
een
2OOA-argonboog.
v e r s u s de o p p p e r v l a k t e g e s t e l d h e i d
voor
FIGUUR 13. Het
I
u i t e r l i j k van
de
las.
a)
1 1 b a r , 200A,
argon.
b)
13 b a r . 200A,
argon.
I
1 5
mm
FIGUUR 14. De v o r m en a f m e t i n g e n v a n h e t l a s b a d v o o r
een
200A-argon-
boog b i j 11 b a r .
I
19
200A-argon. 90
80
H
FIGUUR 15. Het
procesrendement
versus
de d r u k v o o r e e n
200A-argon-
boog.
I 20
14
bar
FIGUUR 16. Het u i t e r l i j k
v a n een 1 5 0 A - a r g o n l a s g e m a a k t b i j 14 b a r .
5
mm
FIGUUR 17. De v o r m en a f m e t i n g e n v a n h e t l a s b a d v o o r b o o g b i j 14 b a r .
I
een
150A-argon-
FIGUUR 18. De b o o g s p a n n i n g
v e r s u s de d r u k v o o r e e n 1 5 O A - a r g o n b o o g .
I 23
150A-argon. 90
80
H
FIGUUR 19. Het boog.
procesrendement
versus
de d r u k v o o r e e n
150A-argon-
P (bar)
FIGUUR 2 0 . het smeltrendement
I
v e r s u s de d r u k v o o r een
150A-argonboog.
FIGUUR 2 1 . De w a r m t e i n b r e n g
I
v e r s u s de d r u k v o o r e e n
150A-argonboog.
FIGUUR 22. De o p p e r v l a k t e v a n h e t 150A-argonboog.
lasbad
versus
de
druk
voor
een
FIGUUR 23. De b r e e d t e - d i e p t e v e r h o u d i n g v a n h e t l a s b a d v e r s u s v o o r een 150A-argonboog.
(Inzet: breedte
v a n h e t l a s b a d a l s f u n k t i e v a n de
de
(+) e n d i e p t e
druk (x)
druk.)
I
28
FIGUUR 2 4 . De o p p e r v l a k t e v a n de w a r m t e b e l n v l o e d e v o o r een
150A-argonboog.
zone v e r s u s
de
druk
FIGUUR 2 5 . De b r e e d t e - d i e p t e
v e r h o u d i n g v a n de warmtebeïnvloede
v e r s u s de d r u k v o o r e e n 1 5 0 A - a r g o n b o o g .
zone
90
80
H
70
H
60
50
H
40
1
—I
r
10
6
2 P (bar) •
+
lOOHe
•
25Ar/75He
SOAr/SOHe
A
lOOAr
FIGÜÜR 2 6 . Het
procesrendement
beschermgassen
I
versus
(100% argon:
de
druk
voor
I=150A, o v e r i g e :
verschillende I=110A).
110A
FIGUUR 27. Het
smeltrendement
gasmengsels.
versus
(I=110A.)
de
druk
voor
verschillende
FIGÜÜR Het
28.
smeltrendement
s c h i l l e n d e drukken.
versus
de
gassamenstelling
voor ver-
( 0 % h e l i u m : I=150A, o v e r i g e : I = 1 1 0 A ) .
FIGUUR 29. De v o r m
en a f m e t i n g e n
d r u k k e n en rige:
v a n de l a s b a d e n v o o r
gassamenstellingen.
I=110A.)
(100%
argon:
verschillende I=150A,
ove-
