Wraz ze wzrostem prądu, głębokość i szerokość warstwy płaszcza zwiększają się, a wysokość warstwy maleje. Dzieje się tak, ponieważ wraz ze wzrostem prądu generowane ciepło nie tylko topi metal płaszcza, ale także część podłoża, co powoduje jego wymieszanie z podłożem. W rezultacie cała warstwa płaszcza ulega osiadaniu, co prowadzi do wzrostu głębokości stopienia i zmniejszenia wysokości warstwy. Wzrost prądu powoduje, że łuk plazmowy jest grubszy, a zakres temperatur źródła ciepła ulega zwiększeniu. Warstwa stopionego metalu w podłożu ulega rozproszeniu, co prowadzi do wzrostu szerokości warstwy.
1.2 Skutekspawalniczyszybkość formowania stopionej warstwy okładzinowej

Tabela 3.2 Geometria przekroju poprzecznego warstw stopionej powłoki przy różnych prędkościach spawania

Wraz ze wzrostem prędkości spawania, głębokość wtopienia warstwy nakładki zmniejsza się, wysokość warstwy najpierw gwałtownie spada, a następnie powoli maleje, a szerokość maleje. Przy prędkości spawania wynoszącej 4 mm/s, wraz ze wzrostem metalu nakładki do pewnego stopnia, głębokość wtopienia wynosi 1,17 mm. W tym momencie ciepło doprowadzone na jednostkę długości nie może spowodować dalszego stopienia materiału bazowego. Warstwa nakładki nadal się piętrzy, osiągając wysokość 4,34 mm. Prędkość spawania wzrasta do 5 mm/s, ciepło doprowadzone na jednostkę długości, ilość podawanego drutu zmniejsza się, a zatem głębokość wtopienia, wysokość warstwy i szerokość ulegają zmniejszeniu. Jeśli prędkość spawania nadal rośnie, jak wspomniano powyżej, ciepło doprowadzone jest w tym momencie niewystarczające, tylko niewielka część materiału bazowego może się stopić. Wysokość warstwy nakładki najpierw gwałtownie spada, a następnie powoli maleje, a szerokość ulega zmniejszeniu. Jeżeli prędkość spawania nadal wzrasta, jak wspomniano powyżej, ilość dostarczonego ciepła w tym momencie jest niewystarczająca, stopić można tylko niewielką część materiału bazowego, warstwa okładziny nie wydaje się uginać, co skutkuje większą redukcją głębokości stopienia, podczas gdy wysokość warstwy zmniejsza się w mniejszym stopniu.

1.3 Wpływ prędkości podawania drutu na formowanie warstwy napoiny

Tabela 3.3 Wymiary geometryczne przekroju poprzecznego warstwy płaszcza przy różnych prędkościach podawania drutu.

Wraz ze wzrostem prędkości podawania drutu, głębokość i szerokość warstwy napawanej zmniejszają się, a wysokość warstwy wzrasta. Wynika to z faktu, że przy stałym natężeniu prądu i prędkości spawania, ilość ciepła doprowadzonego na jednostkę długości jest stała. Wraz ze wzrostem prędkości podawania drutu, ilość drutu spawalniczego na jednostkę długości wzrasta, a napawana musi absorbować więcej ciepła. Gdy ciepło doprowadzone nie jest w stanie całkowicie stopić całej warstwy napawanej, materiał bazowy jest mniej stopiony, co powoduje zmniejszenie głębokości stopienia, a wysokość warstwy wzrasta. Zdolność napawania w pobliżu materiału bazowego pogarsza się, a szerokość warstwy gwałtownie maleje. Szerokość warstwy będzie się szybko zmniejszać.

Podsumowując, efektywne parametry procesu napawania łukiem plazmowym warstwą stali nierdzewnej dupleksowej 2205 mieszczą się w zakresie: natężenie prądu 90 A ~ 110 A, prędkość spawania 4 mm/s ~ 6 mm/s, prędkość podawania drutu 50 mm/s ~ 70 mm/s, szybkość przepływu gazu jonowego 1,5 l/min.
2. W oparciu o metodę powierzchni odpowiedzi optymalizacji parametrów procesu formowania warstwy płaszcza metodą fuzji
Metoda powierzchni odpowiedzi (Response Surface Method, RSM) to połączenie eksperymentalnego projektowania i statystycznych technik optymalizacji. Analiza danych testowych, które można wyprowadzić ze współczynnika wpływu i wartości odpowiedzi funkcji dopasowania oraz trójwymiarowej mapy powierzchni, pozwala na intuicyjne odzwierciedlenie współczynnika wpływu i wartości odpowiedzi w zależności od rzeczywistego testu, co ma charakter predykcyjny i optymalizacyjny. Z powyższych względów, wybór RSM w centralnym projekcie kompozytowym (Central Composite Design, CCD) do opracowania programu optymalizacji procesu, w celu zbadania zależności między prądem, prędkością spawania, prędkością podawania drutu i stopniem rozrzedzenia warstwy napawania, współczynnikiem kształtu i zależnością między prądem, prędkością spawania, prędkością podawania drutu i stopniem rozrzedzenia warstwy napawania, a także modelowaniem matematycznym, wyprowadzonym z parametrów procesu i współczynnika rozrzedzenia, współczynnika kształtu funkcji, w celu uzyskania prognozy jakości warstwy napawania.

2.1 Wpływ parametrów procesu na stopień rozcieńczenia warstwy okładzinowej.

Tabela 3.8 Wyniki optymalizacji procesu i ich weryfikacja