Temperatura łuku spawalniczego: opis, długość łuku i warunki jego pojawienia się

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Sam łuk spawalniczy jest wyładowaniem elektrycznym, które istnieje przez długi czas. Znajduje się między elektrodami pod napięciem, umieszczonymi w mieszaninie gazów i par. Głównymi cechami łuku spawalniczego są temperatura i dość wysoka, a także duża gęstość prądu.

Opis ogólny

Łuk występuje między elektrodą a obrabianym przedmiotem metalowym. Powstawanie tego wyładowania następuje z powodu elektrycznego przebicia szczeliny powietrznej. Kiedy taki efekt występuje, następuje jonizacja cząsteczek gazu, wzrasta nie tylko jego temperatura, ale także przewodność elektryczna, a sam gaz przechodzi w stan plazmy. Procesowi spawania, a właściwie spaleniu łuku towarzyszą takie efekty jak uwolnienie dużej ilości energii cieplnej i świetlnej. To właśnie z powodu gwałtownej zmiany tych dwóch parametrów w kierunku ich dużego wzrostu następuje proces topienia metalu, gdyż w lokalnym miejscu temperatura wzrasta kilkukrotnie. Połączenie wszystkich tych czynności nazywamy spawaniem.

Właściwości łuku

Aby pojawił się łuk, konieczne jest krótkie dotknięcie elektrodą przedmiotu obrabianego, z którym ma pracować. W ten sposób dochodzi do zwarcia, w wyniku którego pojawia się łuk spawalniczy, jego temperatura rośnie dość szybko. Po dotknięciu konieczne jest przerwanie kontaktu i utworzenie szczeliny powietrznej. Możesz więc wybrać wymaganą długość łuku do dalszej pracy.

Jeśli wyładowanie jest zbyt krótkie, elektroda może przykleić się do przedmiotu obrabianego. W takim przypadku topienie metalu nastąpi zbyt szybko, a to spowoduje powstawanie zacieków, co jest wysoce niepożądane. Jeśli chodzi o charakterystykę łuku zbyt długiego, jest on niestabilny pod względem spalania. Temperatura łuku spawalniczego w strefie spawania w tym przypadku również nie osiągnie wymaganej wartości. Dość często można zaobserwować krzywy łuk, a także silną niestabilność podczas pracy z przemysłową spawarką, zwłaszcza przy pracy z częściami o dużych gabarytach. Nazywa się to często dmuchaniem magnetycznym.

Wybuch magnetyczny

Istotą tej metody jest to, że prąd spawania łuku jest w stanie wytworzyć małe pole magnetyczne, które może z powodzeniem oddziaływać z polem magnetycznym wytwarzanym przez prąd przepływający przez obrabiany element. Innymi słowy, ugięcie łuku następuje z powodu pojawienia się pewnych sił magnetycznych. Proces ten nazywa się wdmuchiwaniem, ponieważ ugięcie łuku przystrona wygląda jak z powodu silnego wiatru. Nie ma realnych sposobów na pozbycie się tego zjawiska. Aby zminimalizować wpływ tego efektu, można zastosować skrócony łuk, a sama elektroda musi być umieszczona pod pewnym kątem.

Struktura łuku

Obecnie spawanie jest procesem, który został wystarczająco szczegółowo przeanalizowany. Z tego powodu wiadomo, że istnieją trzy obszary wypalania łuku. Te obszary, które sąsiadują odpowiednio z anodą i katodą, to obszar anody i katody. Oczywiście temperatura łuku spawalniczego przy ręcznym spawaniu łukowym również będzie się różnić w tych strefach. Istnieje trzecia sekcja, która znajduje się między anodą a katodą. To miejsce nazywa się filarem łuku. Temperatura wymagana do stopienia stali wynosi około 1300-1500 stopni Celsjusza. Temperatura kolumny łuku spawalniczego może osiągnąć 7000 stopni Celsjusza. Chociaż można tu uczciwie zauważyć, że nie jest on całkowicie przeniesiony na metal, jednak ta wartość jest wystarczająca, aby skutecznie stopić materiał.

Istnieje kilka warunków, które należy stworzyć, aby zapewnić stabilny łuk. Wymagany jest stabilny prąd o natężeniu około 10 A. Przy tej wartości możliwe jest utrzymanie stabilnego łuku przy napięciu od 15 do 40 V. Warto zauważyć, że wartość prądu 10 A jest minimalna, maksymalna może osiągnąć 1000 A. w anodzie i katodzie. Spadek napięcia występuje również podczas wyładowania łukowego. PoPodczas niektórych eksperymentów stwierdzono, że jeśli zostanie przeprowadzone spawanie elektrodą topliwą, to największy spadek nastąpi w strefie katodowej. W tym przypadku zmienia się również rozkład temperatury w łuku spawalniczym, a największy gradient pada na ten sam obszar.

Znając te cechy, staje się jasne, dlaczego podczas spawania należy wybrać właściwą polaryzację. Jeśli podłączysz elektrodę do katody, możesz osiągnąć najwyższą temperaturę łuku spawalniczego.

Strefa temperaturowa

Niezależnie od rodzaju spawanej elektrody, spawana czy nie, maksymalna temperatura będzie dokładnie w kolumnie łuku spawalniczego, od 5000 do 7000 stopni Celsjusza.

Obszar o najniższej temperaturze łuku spawalniczego jest przesuwany do jednej z jego stref, anody lub katody. W tych obszarach obserwuje się od 60 do 70% maksymalnej temperatury.

Spawanie AC

Wszystkie powyższe dotyczą procedury spawania prądem stałym. Jednak do tych celów można również użyć prądu przemiennego. Jeśli chodzi o strony ujemne, zauważalne jest pogorszenie stabilności, a także częste skoki temperatury spalania łuku spawalniczego. Z zalet wyróżnia się tym, że można zastosować prostszy, a przez to tańszy sprzęt. Ponadto, w obecności składnika zmiennego, taki efekt jak wdmuchiwanie magnetyczne praktycznie zanika. Ostatnia różnica polega na tym, że nie ma potrzeby wybierania biegunowości, ponieważpodobnie jak w przypadku prądu przemiennego, zmiana następuje automatycznie z częstotliwością około 50 razy na sekundę.

Można dodać, że podczas korzystania ze sprzętu ręcznego oprócz wysokiej temperatury łuku spawalniczego w metodzie łuku ręcznego będą emitowane fale podczerwone i ultrafioletowe. W tym przypadku są emitowane przez wyładowanie. Wymaga to maksymalnego wyposażenia ochronnego dla pracownika.

Środowisko wypalania łuku

Dziś istnieje kilka różnych technologii, które można stosować podczas spawania. Wszystkie różnią się właściwościami, parametrami i temperaturą łuku spawalniczego. Jakie są metody?

1. Otwórz metodę. W takim przypadku wyładowanie pali się w atmosferze.
2. Zamknięty sposób. Podczas spalania powstaje odpowiednio wysoka temperatura, powodująca silne uwalnianie gazów w wyniku spalania topnika. Ten topnik jest zawarty w szlamie używanym do obróbki spawanych części.
3. Metoda wykorzystująca ochronne substancje lotne. W takim przypadku do strefy spawania dostarczany jest gaz, który zwykle występuje w postaci argonu, helu lub dwutlenku węgla.

Istnienie tej metody jest uzasadnione tym, że pomaga ona uniknąć aktywnego utleniania materiału, które może wystąpić podczas spawania, gdy metal jest wystawiony na działanie tlenu. Warto dodać, że w pewnym stopniu rozkład temperatury w łuku spawalniczym przebiega tak, że maksymalna wartość powstaje w części środkowej, tworząc mały mikroklimat własny. W tym przypadku tworzy sięmały obszar wysokiego ciśnienia. Taki obszar może w jakiś sposób utrudniać przepływ powietrza.

Zastosowanie topnika pozwala jeszcze skuteczniej usuwać tlen ze strefy spawania. Jeśli do ochrony używane są gazy, wada ta może zostać prawie całkowicie wyeliminowana.

Klasyfikacja według czasu trwania

Istnieje klasyfikacja wyładowań łuku spawalniczego według czasu ich trwania. Niektóre procesy są przeprowadzane, gdy łuk jest w trybie pulsacyjnym. Takie urządzenia wykonują spawanie krótkimi błyskami. Przez krótki czas, gdy pojawia się błysk, temperatura łuku spawalniczego ma czas na wzrost do takiej wartości, która wystarcza do wywołania miejscowego stopienia metalu. Spawanie odbywa się bardzo precyzyjnie i tylko w miejscu styku obrabianego przedmiotu.

Jednak zdecydowana większość narzędzi spawalniczych wykorzystuje łuk ciągły. Podczas tego procesu elektroda jest w sposób ciągły przesuwana wzdłuż łączonych krawędzi.

Istnieją obszary zwane jeziorkami spawalniczymi. W takich miejscach temperatura łuku jest znacznie podwyższona i podąża za elektrodą. Po przejściu elektrody przez miejsce jeziorko spawalnicze opuszcza się, dzięki czemu miejsce zaczyna dość szybko ochładzać się. Po schłodzeniu zachodzi proces zwany krystalizacją. W rezultacie powstaje szew spawalniczy.

Temperatura końcowa

Warto bardziej szczegółowo przeanalizować kolumnę łukową i jej temperaturę. Faktem jest, że ten parametr w znacznym stopniu zależy od kilku parametrów. Po pierwsze, silnie oddziałuje materiał, z którego wykonana jest elektroda. Ważną rolę odgrywa również skład gazu w łuku. Po drugie, znaczący wpływ ma również wielkość prądu, ponieważ wraz ze wzrostem, na przykład, temperatura łuku również wzrośnie i odwrotnie. Po trzecie, rodzaj powłoki elektrody oraz polaryzacja są dość ważne.

Sprężystość łuku

Podczas spawania należy ściśle monitorować długość łuku również dlatego, że zależy od niego taki parametr jak elastyczność. Aby w rezultacie uzyskać wysokiej jakości i trwałą spoinę, konieczne jest, aby łuk palił się stabilnie i nieprzerwanie. Sprężystość łuku spawalniczego jest cechą opisującą nieprzerwane spalanie. Dostateczną elastyczność widać, gdy możliwe jest utrzymanie stabilności procesu spawania przy jednoczesnym zwiększeniu długości samego łuku. Sprężystość łuku spawalniczego jest wprost proporcjonalna do takich właściwości, jak natężenie prądu używanego do spawania.