Łuk spawalniczy to Opis i charakterystyka

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

Aby pomyślnie przeprowadzić proces spawania, potrzebny jest łuk spawalniczy. Jest to wyładowanie elektryczne, które charakteryzuje się bardzo dużą mocą i jest dość długie. Występuje między elementami, takimi jak elektrody, które znajdują się w określonym środowisku gazowym. Aby powstał łuk, do elektrod należy przyłożyć napięcie.

Ogólny opis łuku

Głównymi cechami wyróżniającymi łuk spawalniczy są bardzo wysoka temperatura, a także gęstość prądu. Dzięki połączeniu tych dwóch cech łuk jest w stanie bez problemu topić metale o temperaturze topnienia 3000 stopni Celsjusza. Można powiedzieć, że łuk ten jest przewodnikiem, który składa się z substancji lotnych, a głównym celem jest zamiana energii elektrycznej na energię cieplną. Sam ładunek elektryczny to moment, w którym prąd elektryczny przechodzi przez ośrodek gazowy.

Odmiany rozładowania

Łuk spawalniczy to wyładowanie, a ponieważ istnieje kilka jego rodzajów, istnieje również kilka rodzajówłuki:

1. Pierwsza odmiana nazywa się wyładowaniem jarzeniowym. Ten wygląd występuje tylko w środowisku o niskim ciśnieniu i jest używany tylko w takich rzeczach, jak ekrany plazmowe lub lampy fluorescencyjne.
2. Drugi typ to wyładowanie iskrowe. Występowanie tego typu występuje w momencie, gdy ciśnienie jest w przybliżeniu równe atmosferycznemu. Różni się tym, że ma raczej przerywany kształt. Uderzającym przykładem takiego wyładowania jest piorun.
3. Łuk spawalniczy to wyładowanie łukowe. To właśnie ten typ jest najczęściej używany podczas spawania. Występuje pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, a jego kształt jest ciągły.
4. Ostatni typ to korona. Najczęściej występuje, gdy powierzchnia elektrody jest szorstka i nierówna.

Natura łuku

Warto powiedzieć, że elektryczny łuk spawalniczy nie jest tak skomplikowany, jak się wydaje na pierwszy rzut oka, dość łatwo jest zrozumieć jego naturę. Wykorzystuje prąd elektryczny, który przepływa przez element, taki jak katoda. Następnie trafia do środowiska ze zjonizowanym gazem. W tym momencie następuje wyładowanie, które charakteryzuje się jasnym światłem i bardzo wysoką temperaturą. Ogólnie rzecz biorąc, łuk spawalniczy może mieć temperaturę od 7 000 do 10 000 stopni Celsjusza. Po przejściu tego etapu prąd przejdzie do spawanego materiału. Można powiedzieć, że źródłem łuku spawalniczego jest prąd elektryczny, który uległ zmianom.

Z powodu tak wysokich temperatur łuk będzie emitował podczerwieńi promienie ultrafioletowe, które są szkodliwe dla zdrowia ludzkiego. Jest niebezpieczny dla ludzkich oczu, a także może pozostawić lekkie oparzenia. Z powyższych powodów wszyscy spawacze powinni mieć dobry sprzęt ochrony osobistej.

Struktura łuku

Struktura (struktura) łuku spawalniczego obejmuje trzy główne elementy, czyli sekcje - sekcje anodowe i katodowe, a także kolumnę łukową. Należy zauważyć, że podczas palenia się łuku spawalniczego w obszarach anody i katody, które charakteryzują się maksymalną wartością temperatury, powstaną aktywne plamy lub obszary. Przez te dwa obszary przepływa cały prąd elektryczny, który generuje zasilacz. Jednocześnie największy spadek napięcia łuku spawalniczego zostanie również odnotowany w tych dwóch obszarach. Kolumna łukowa znajduje się pomiędzy tymi dwiema strefami, a taki parametr jak spadek napięcia w tym przypadku będzie minimalny.

Z powyższego możemy wywnioskować, że po pierwsze, źródło prądu łuku spawalniczego może wytwarzać dość wysokie napięcie i duży prąd. Po drugie, długość łuku będzie składać się z całości tych obszarów, które zostały wymienione powyżej. Najczęściej długość takiego łuku wynosi kilka milimetrów, pod warunkiem, że regiony anody i katody mają odpowiednio 10-4 i 10-5 cm, a najkorzystniejsza długość to łuk 4-6 mm. To dzięki takim wskaźnikom możliwe będzie osiągnięcie stabilnego spalania i wysokich temperatur.

Rodzaje łuku

Różnica między łukiem spawalniczym tkwi w schemacie podejścia, a także w środowisku, w którym może wystąpić. Obecnie istnieją dwa najpopularniejsze typy łuków:

• Łuk bezpośredniego działania. W takim przypadku spawarka musi być ustawiona równolegle do spawanego przedmiotu. Łuk elektryczny pojawi się, gdy kąt między metalowym przedmiotem a elektrodą wynosi 90 stopni.
• Druga główna odmiana to pośredni rodzaj łuku spawalniczego. Występuje tylko wtedy, gdy stosuje się dwie elektrody i są one umieszczone pod kątem 40-60 stopni w stosunku do powierzchni części metalowej. Między tymi dwoma elementami utworzy się łuk, który zespawa metal.

Klasyfikacja

Warto zauważyć, że istnieje klasyfikacja łuku w zależności od atmosfery, w której wystąpi. Do tej pory znane są trzy typy:

• Pierwszy typ to otwarty łuk. Podczas spawania tego typu łuk będzie się palił na wolnym powietrzu, a wokół niego utworzy się niewielka warstwa gazu, która będzie zawierała opary metalu, elektrody i ich powłoki.
• Typ zamknięty. Spalanie takiego łuku spawalniczego charakteryzuje się tym, że odbywa się pod warstwą topnika.
• Ostatnia odmiana to łuk z doprowadzeniem gazu. W takim przypadku dostarczana jest do niego substancja taka jak hel, argon czy dwutlenek węgla. Można również użyć niektórych innych rodzajów gazów.

Główną różnicą ostatniego typu jest to, żedostarczane gazy zapobiegną zjawisku utleniania metalu podczas spawania.

Zaobserwowano również niewielką różnicę pod względem czasu trwania takiego łuku. Zgodnie z jego właściwościami łuk spawalniczy może być stacjonarny lub pulsacyjny. Stacjonarny służy do ciągłego spawania metali, czyli jest ciągły. Typ łuku impulsowego to pojedyncze uderzenie w metalowy, wyrzeźbiony dotyk.

Elementy robocze, czyli elektrody, mogą być węglowe lub wolframowe. Te elektrody są również nazywane nie zużywającymi się. Można również zastosować elementy metalowe, ale stopią się one w taki sam sposób, jak przedmiot obrabiany. Najpopularniejszym typem elektrody jest stal, jeśli chodzi o typy topienia. Jednak wykorzystanie gatunków nietopliwych staje się dziś coraz bardziej popularne.

Moment wystąpienia łuku

Łuk spawalniczy pojawia się w momencie wystąpienia szybkiego obwodu. Dzieje się tak, gdy elektroda styka się z metalowym przedmiotem. Ze względu na to, że temperatura jest po prostu ogromna, metal zaczyna się topić, a między elektrodą a przedmiotem obrabianym pojawia się cienki pasek stopionego metalu. Kiedy elektroda i metal rozchodzą się, ten ostatni odparowuje prawie natychmiast, ponieważ gęstość prądu jest bardzo wysoka. Następnie gaz jest jonizowany, dlatego pojawia się łuk spawalniczy.

Warunki łuku

W standardowych warunkach, czyli przy średniej temperaturze 25 stopni i ciśnieniu 1atmosfery, gaz nie jest w stanie przewodzić prądu. Głównym wymogiem powstania łuku jest jonizacja ośrodka gazowego między elektrodami. Innymi słowy, gaz musi zawierać naładowane cząstki, elektrony lub jony.

Drugim ważnym warunkiem, którego należy przestrzegać, jest stałe utrzymywanie temperatury na katodzie. Wymagana temperatura będzie zależeć od właściwości, takich jak rodzaj katody oraz jej średnica i wielkość. Ważną rolę będzie również odgrywać temperatura otoczenia. Łuk spawalniczy musi być stabilny, a jednocześnie mieć ogromną siłę prądu, co da wysoki wskaźnik temperaturowy (7 tys. stopni Celsjusza lub więcej). Jeśli wszystkie warunki są spełnione, dowolny materiał może być przetwarzany za pomocą powstałego łuku. Aby zapewnić obecność stałej i wysokiej temperatury, konieczne jest, aby zasilacz działał jak najbardziej stabilnie. Z tego powodu źródło prądu jest najważniejszą częścią przy wyborze spawarki.

Cechy łuku

Istnieje kilka rzeczy, które odróżniają łuk spawalniczy od innych wyładowań elektrycznych.

Pierwszym jest ogromna gęstość prądu, która może osiągnąć kilka tysięcy amperów na centymetr kwadratowy. Daje to ogromną temperaturę podczas pracy. Rozkład pola elektrycznego między elektrodami w ich przestrzeni jest raczej nierównomierny. W pobliżu tych elementów obserwuje się silny spadek napięcia, a w kierunku środka znacznie maleje. Nie sposób nie powiedzieć o zależności temperatury od długości kolumny. Im dłuższa długość, tym gorsze ogrzewanie,i wzajemnie. Używając łuków spawalniczych można uzyskać bardzo różną charakterystykę prądowo-napięciową (CVC).

Spawanie falownika. Łuk i jego cechy

Warto zacząć od razu od głównej różnicy między źródłem zasilania inwerterowym a konwencjonalnym, transformatorowym. Zużycie energii elektrycznej zmniejszyło się prawie o połowę. Charakterystyka prądu występującego przy zastosowaniu falownika pozwala na szybsze zajarzenie łuku, a także zapewnia stabilne spalanie w całym procesie.

Sam w sobie falownik spawalniczy jest dość złożonym urządzeniem, które wykonuje operacje zmiany prądu w celu zapewnienia najbardziej stabilnej pracy łuku. Na przykład urządzenie jest podłączone do sieci i otrzymuje jako wejście prąd zmienny, który jest w stanie zamienić na prąd stały. Następnie prąd stały trafia do bloku falownika, gdzie jest ponownie przekształcany na prąd przemienny, ale ze znacznie wyższą częstotliwością niż w sieci. Prąd ten jest przekazywany do transformatora, gdzie jego napięcie jest znacznie redukowane, co zwiększa jego wytrzymałość. Następnie wyprostowany i dostrojony prąd przemienny jest przesyłany do prostownika, gdzie jest przekształcany na prąd stały i dostarczany do pracy.