Teplota zváracieho oblúka: popis, dĺžka oblúka a podmienky pre jeho vzhľad

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Samotný zvárací oblúk je elektrický výboj, ktorý existuje dlhú dobu. Nachádza sa medzi elektródami pod napätím, nachádza sa v zmesi plynov a pár. Hlavnými charakteristikami zváracieho oblúka sú teplota a pomerne vysoká, ako aj vysoká hustota prúdu.

Všeobecný popis

Medzi elektródou a kovovým obrobkom, na ktorom sa pracuje, vzniká oblúk. K tvorbe tohto výboja dochádza v dôsledku toho, že dochádza k elektrickému prerušeniu vzduchovej medzery. Pri takomto efekte dochádza k ionizácii molekúl plynu, stúpa nielen jeho teplota, ale aj elektrická vodivosť a plyn sám prechádza do plazmového stavu. Proces zvárania, alebo skôr horenie oblúka, je sprevádzané takými účinkami, ako je uvoľnenie veľkého množstva tepelnej a svetelnej energie. Práve v dôsledku prudkej zmeny týchto dvoch parametrov v smere ich veľkého nárastu dochádza k procesu tavenia kovu, pretože na miestnom mieste sa teplota niekoľkokrát zvyšuje. Kombinácia všetkých týchto činností sa nazýva zváranie.

Vlastnosti oblúka

Aby sa objavil oblúk, je potrebné sa elektródou krátko dotknúť obrobku, s ktorým sa má pracovať. Dochádza tak ku skratu, v dôsledku ktorého sa objaví zvárací oblúk, jeho teplota stúpa pomerne rýchlo. Po dotyku je potrebné prerušiť kontakt a vytvoriť vzduchovú medzeru. Môžete si teda vybrať požadovanú dĺžku oblúka pre ďalšiu prácu.

Ak je výboj príliš krátky, elektróda sa môže prilepiť na obrobok. V tomto prípade bude tavenie kovu prebiehať príliš rýchlo a to spôsobí tvorbu priehybov, čo je vysoko nežiaduce. Čo sa týka charakteristiky príliš dlhého oblúka, je nestabilný z hľadiska horenia. Teplota zváracieho oblúka v zváracej zóne v tomto prípade tiež nedosiahne požadovanú hodnotu. Pomerne často môžete pri práci s priemyselným zváracím strojom vidieť krivý oblúk, ako aj silnú nestabilitu, najmä pri práci s dielmi, ktoré majú veľké rozmery. Toto sa často označuje ako magnetické fúkanie.

Magnetický výbuch

Podstatou tejto metódy je, že zvárací prúd oblúka je schopný vytvoriť malé magnetické pole, ktoré môže dobre interagovať s magnetickým poľom, ktoré vzniká prúdom pretekajúcim cez spracovávaný prvok. Inými slovami, k vychýleniu oblúka dochádza v dôsledku toho, že sa objavia nejaké magnetické sily. Tento proces sa nazýva fúkanie, pretože vychýlenie oblúka sstrana vyzerá, že je to kvôli silnému vetru. Neexistujú žiadne skutočné spôsoby, ako sa tohto javu zbaviť. Na minimalizáciu vplyvu tohto efektu je možné použiť skrátený oblúk a samotná elektróda musí byť umiestnená pod určitým uhlom.

Štruktúra oblúka

V súčasnosti je zváranie procesom, ktorý bol dostatočne podrobne analyzovaný. Z tohto dôvodu je známe, že existujú tri oblasti horenia oblúka. Tie oblasti, ktoré susedia s anódou a katódou, respektíve oblasťou anódy a katódy. Prirodzene, teplota zváracieho oblúka pri ručnom oblúkovom zváraní sa bude v týchto zónach tiež líšiť. Existuje tretia sekcia, ktorá sa nachádza medzi anódou a katódou. Toto miesto sa nazýva oblúkový stĺp. Teplota potrebná na roztavenie ocele je približne 1300-1500 stupňov Celzia. Teplota stĺpca zváracieho oblúka môže dosiahnuť 7000 stupňov Celzia. Aj keď je potrebné poznamenať, že nie je úplne prenesený do kovu, táto hodnota je dostatočná na úspešné roztavenie materiálu.

Na zabezpečenie stabilného oblúka je potrebné vytvoriť niekoľko podmienok. Je potrebný stabilný prúd o sile asi 10 A. S touto hodnotou je možné udržiavať stabilný oblúk s napätím 15 až 40 V. Za zmienku stojí, že hodnota prúdu 10 A je minimálna, max. môže dosiahnuť 1000 A. v anóde a katóde. K poklesu napätia dochádza aj pri oblúkovom výboji. Popri určitých experimentoch sa zistilo, že ak sa vykonáva zváranie spotrebnou elektródou, najväčší pokles bude v katódovej zóne. V tomto prípade sa mení aj rozloženie teploty vo zváracom oblúku a najväčší gradient pripadá na rovnakú oblasť.

Po znalosti týchto funkcií je jasné, prečo je dôležité zvoliť správnu polaritu pri zváraní. Ak pripojíte elektródu ku katóde, môžete dosiahnuť najvyššiu teplotu zváracieho oblúka.

Teplotná zóna

Napriek tomu, aký druh elektródy sa zvára, či ide o odtavnú alebo nespotrebiteľnú elektródu, maximálna teplota bude presne v stĺpci zváracieho oblúka, od 5000 do 7000 stupňov Celzia.

Oblasť s najnižšou teplotou zváracieho oblúka sa posunie do jednej z jeho zón, anódy alebo katódy. V týchto oblastiach sa pozoruje 60 až 70 % maximálnej teploty.

Zváranie striedavým prúdom

Všetko uvedené sa týka postupu zvárania jednosmerným prúdom. Na tieto účely však možno použiť aj striedavý prúd. Čo sa týka negatívnych stránok, je tu citeľné zhoršenie stability, ako aj časté skoky v teplote spaľovania zváracieho oblúka. Z výhod vyniká, že možno použiť jednoduchšie, a teda lacnejšie zariadenia. Navyše v prítomnosti premenlivej zložky prakticky zmizne taký efekt ako magnetické fúkanie. Posledný rozdiel je v tom, že nie je potrebné voliť polaritu, keďžeako pri striedavom prúde, zmena nastáva automaticky pri frekvencii asi 50-krát za sekundu.

Je možné dodať, že pri použití ručného zariadenia sa okrem vysokej teploty zváracieho oblúka pri metóde ručného oblúka budú vyžarovať infračervené a ultrafialové vlny. V tomto prípade sú emitované výbojom. Vyžaduje si to maximálne ochranné vybavenie pre pracovníka.

Prostredie horiaceho oblúka

V súčasnosti existuje niekoľko rôznych technológií, ktoré možno použiť pri zváraní. Všetky sa líšia svojimi vlastnosťami, parametrami a teplotou zváracieho oblúka. Aké sú metódy?

1. Otvorená metóda. V tomto prípade výboj horí v atmosfére.
2. Uzavretá cesta. Počas spaľovania sa vytvára dostatočne vysoká teplota, ktorá spôsobuje silné uvoľňovanie plynov v dôsledku spaľovania taviva. Toto tavidlo je obsiahnuté v suspenzii používanej na úpravu zváraných dielov.
3. Metóda využívajúca ochranné prchavé látky. V tomto prípade sa do zváracej zóny privádza plyn, ktorý je zvyčajne prítomný vo forme argónu, hélia alebo oxidu uhličitého.

Prítomnosť tejto metódy je odôvodnená skutočnosťou, že pomáha predchádzať aktívnej oxidácii materiálu, ku ktorej môže dôjsť pri zváraní, keď je kov vystavený kyslíku. Je potrebné dodať, že do určitej miery ide rozloženie teploty vo zváracom oblúku tak, že v centrálnej časti sa vytvorí maximálna hodnota, čím sa vytvorí malá vlastná mikroklíma. V tomto prípade tvorímalá oblasť vysokého tlaku. Takáto oblasť je schopná nejakým spôsobom brániť prúdeniu vzduchu.

Používanie taviva vám umožňuje zbaviť sa kyslíka v oblasti zvárania ešte efektívnejšie. Ak sa na ochranu používajú plyny, potom je možné túto poruchu takmer úplne odstrániť.

Klasifikácia podľa trvania

Existuje klasifikácia výbojov zváracieho oblúka podľa ich trvania. Niektoré procesy sa vykonávajú, keď je oblúk v režime, ako je pulzný. Takéto zariadenia vykonávajú zváranie krátkymi zábleskami. Počas krátkeho časového obdobia, počas ktorého dochádza k blikaniu, má teplota zváracieho oblúka čas zvýšiť sa na takú hodnotu, ktorá postačuje na lokálne roztavenie kovu. Zváranie prebieha veľmi presne a iba v mieste, kde sa dotýka zariadenie obrobku.

Prevažná väčšina zváracích nástrojov však používa súvislý oblúk. Počas tohto procesu sa elektróda nepretržite pohybuje pozdĺž okrajov, ktoré sa majú spojiť.

Existujú oblasti nazývané zvarové bazény. V takýchto oblastiach je teplota oblúka výrazne zvýšená a sleduje elektródu. Potom, čo elektróda prejde miestom, zvarový bazén za ním odíde, vďaka čomu sa miesto začne pomerne rýchlo ochladzovať. Po ochladení nastáva proces nazývaný kryštalizácia. V dôsledku toho vzniká zvar.

Teplota príspevku

Oplatí sa analyzovať stĺpec oblúka a jeho teplotu trochu podrobnejšie. Faktom je, že tento parameter výrazne závisí od viacerých parametrov. Po prvé, materiál, z ktorého je elektróda vyrobená, silne ovplyvňuje. Dôležitú úlohu zohráva aj zloženie plynu v oblúku. Po druhé, značný vplyv má aj veľkosť prúdu, keďže s jeho nárastom sa zvýši napríklad aj teplota oblúka a naopak. Po tretie, typ povlaku elektródy, ako aj polarita sú dosť dôležité.

Arc Elasticity

Pri zváraní je potrebné pozorne sledovať dĺžku oblúka aj preto, že od nej závisí taký parameter ako elasticita. Aby sa vo výsledku dosiahol kvalitný a odolný zvar, je potrebné, aby oblúk horel stabilne a neprerušovane. Elasticita zváraného oblúka je charakteristika, ktorá popisuje neprerušované spaľovanie. Dostatočná elasticita sa prejaví, ak je možné zachovať stabilitu zváracieho procesu pri zväčšení dĺžky samotného oblúka. Elasticita zváracieho oblúka je priamo úmerná charakteristikám, ako je sila prúdu použitá na zváranie.