CO2-hitsauksen aikana sulat metallihiukkaset ja kuona lentävät usein ympäriinsä.
Roiskeen muoto CO2-hitsauksen aikana on esitetty kuvassa.
Voidaan nähdä, että niitä on karkeasti kolme tyyppiä, joista yksi on oikosulun aiheuttama roiske; toinen on kaasun kehittymisen aiheuttama roiske; kolmas on vapaan siirtymän aiheuttama roiske.
Pisaraoikosulun myöhemmässä vaiheessa muodostuu pieni metallisilta, ja sähköräjähdyksen aiheuttamaa roiskeita kutsutaan myös normaaliksi oikosulkuroiskeeksi. Tällainen roiske on hyvin pientä pienellä virralla, ja myös roiskemäärä on pieni, kuten kuvasta a näkyy.
Kun virta on suuri, syntyy usein hetkellinen oikosulku, eli oikosulun alkuvaiheessa muodostuu pieni nestemäinen metallisilta, joka usein aiheuttaa suuren sähköräjähdysroiskeen, kuten kuvassa b näkyy.
Kun virta on suuri, silmukan induktanssi on pieni, ja kun oikosulku tapahtuu, on helppo aiheuttaa voimakkaita sulan pisaroiden ja sulavien altaiden roiskumista, kuten kuvassa c.
Suuren virran, paksun hitsauslangan ja matalan jännitteen olosuhteissa se on usein upokaarihitsausta. Kun oikosulku tapahtuu, sulassa altaan sula teräs huuhtoutuu usein ulos roiskeiksi, kuten kuvassa d esitetään.
Valokaaren iskemisen tai liian nopean langansyötön vuoksi hitsauslanka ja sula altaan oikosulkevat. Tässä vaiheessa hitsauslanka voi repeytyä osissa aiheuttaen roiskeita, kuten kuvassa e näkyy.
Hitsauksen aikana metallurgisten tekijöiden aiheuttama sula allas ja pisarat täyttyvät CO2- (tai CO)-kaasulla. Liiallisesta sisäisestä paineesta johtuen kaasu karkaa tai räjähtää, ja siihen liittyy usein roiskeita, kuten kuvista f ja g näkyy.
Vapaassa siirtymässä CO2-kaaren kutistumisesta johtuen kaari keskittyy pisaran pohjalle ja saa pisaran poikkeamaan hitsauslangan akselista niin, että pisaran putoaessa se lentää pois pyörivä muoto tai ohut kaula pisaran ja hitsauslangan välillä kulkee läpi. Suuri virta räjähtää, mikä johtaa kuvien h ja k roiskemuotoon.
CO2-hitsausroiskeen syyt ja vähentämistoimenpiteet
Roiskeet ovat yksi tärkeimmistä prosessiongelmista CO2-hitsauksessa. On olemassa kaksi päätapaa tuottaa roiskeita, joista toinen on oikosulkusillan sähköräjähdyksen aiheuttama roiske; toinen on metallurgisten tekijöiden aiheuttama roiske.
Entinen Neuvostoliiton tutkija Binchuk havaitsi, että kun suuri virta johdetaan oikosulkusillan läpi, oikosulkusilta ylikuumenee ja räjähtää, mikä johtaa roiskeeseen. Sen energia kertyy 100-150 us ennen räjähdystä.
Tällainen sähköräjähdysroiske, normaalissa oikosulkussa (oikosulkuaika > 2ms), oikosulkusilta syntyy hitsauslangan ja sulan pisaran välillä (kuten kuvassa a). Kun silta tuhoutuu, suuri määrä nestettä työntyy sulaan altaaseen ja vain pieni määrä hienoja pisaroita muuttuu roiskeiksi.
Yleensä roiskeet ovat pieniä, kun oikosulkuvirran huippuarvo on pieni; päinvastoin, roiske on suurempi, kun arvo on suuri. Välittömän oikosulun (oikosulkuaika < 2ms) tapauksessa oikosulkusilta syntyy sulan pisaran ja sulan altaan välillä (kuten kuvassa b). Suurien hiukkasten roiskeet, jotka on helppo kiinnittää työkappaleen pintaan, on vaikeasti poistettavissa ja jopa vahingoittavat työkappaleen pintakäsittelyä.
Ilmeisesti tapa vähentää sähköräjähdyksen roiskeita on välttää ensin välitön oikosulku, eli vähentää virtaa oikosulun alkuvaiheessa (kuten vaimentamalla oikosulkuvirran nousevaa nopeutta). Toiseksi pienennä normaalin oikosulun huippuvirtaa. Usein on tarkoitus vähentää oikosulkuvirran nousunopeutta ja nopeasti pienentää oikosulkuvirtaa oikosulun myöhemmässä vaiheessa ja luottaa metallin pintajännitykseen pienen sillan murtamiseksi, sitten roiskeeton siirtyminen saavutetaan.
Toinen kaasupurkauksen tai jopa räjähdyksen aiheuttama roiske liittyy usein hitsausmetallurgisen prosessin ominaisuuksiin. Pelkistystoimenpiteenä on käyttää hapetonta hitsauslankaa, jonka tulee sisältää riittävästi piitä ja mangaania. Kun vaatimukset ovat korkeat, voidaan käyttää myös alumiinia ja titaania sisältäviä hitsauslankoja. Ne estävät CO-kaasun muodostumisen.
Lisäksi tulee kiinnittää huomiota hitsauslangan ja työkappaleen pinnan puhdistukseen sekä ruosteen- ja rasvanpoistoon.
