Zvárací oblúk je Popis a charakteristiky

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

Na úspešné vykonanie procesu zvárania je potrebný zvárací oblúk. Ide o elektrický výboj, ktorý sa vyznačuje veľmi vysokým výkonom a je pomerne dlhý. Vyskytuje sa medzi prvkami, ako sú elektródy, ktoré sú v určitom plynnom prostredí. Aby vznikol oblúk, musí byť na elektródy privedené napätie.

Všeobecný popis oblúka

Hlavnými charakteristickými vlastnosťami zváracieho oblúka sú veľmi vysoká teplota, ako aj hustota prúdu. Vďaka týmto dvom vlastnostiam v kombinácii dokáže oblúk bez problémov roztaviť kovy s teplotou topenia 3000 stupňov Celzia. Dá sa povedať, že tento oblúk je vodič, ktorý pozostáva z prchavých látok a hlavným účelom je premena elektrickej energie na tepelnú energiu. Samotný elektrický náboj je okamihom prechodu elektrického prúdu cez plynné médium.

Vybíjané odrody

Zvárací oblúk je výboj, a keďže existuje niekoľko druhov, existuje aj niekoľko druhovoblúky:

1. Prvá odroda sa nazýva žeravý výboj. Tento vzhľad sa vyskytuje iba v prostredí s nízkym tlakom a používa sa iba vo veciach, ako sú plazmové obrazovky alebo žiarivky.
2. Druhým typom je iskrový výboj. Výskyt tohto typu nastáva v momente, keď je tlak približne rovnaký ako atmosférický. Líši sa tým, že má skôr prerušovaný tvar. Pozoruhodným príkladom takéhoto výboja je blesk.
3. Zvárací oblúk je oblúkový výboj. Práve tento typ sa najčastejšie používa pri zváraní. Vyskytuje sa v prítomnosti atmosférického tlaku a jeho tvar je súvislý.
4. Posledný typ sa nazýva koruna. Najčastejšie sa vyskytuje, ak je povrch elektródy drsný a nerovný.

Povaha oblúka

Za zmienku stojí, že elektrický zvárací oblúk nie je taký zložitý, ako sa na prvý pohľad zdá, je celkom jednoduché pochopiť jeho podstatu. Využíva elektrický prúd, ktorý preteká prvkom, akým je katóda. Potom sa dostane do prostredia s ionizovaným plynom. V tomto momente dochádza k výboju, ktorý sa vyznačuje jasným svetlom a veľmi vysokou teplotou. Vo všeobecnosti môže mať zvárací oblúk teplotu v rozmedzí od 7 000 do 10 000 stupňov Celzia. Po prechode touto fázou prúd prejde do materiálu, ktorý sa zvára. Môžeme povedať, že zdrojom zváracieho oblúka je elektrický prúd, ktorý prešiel zmenami.

V dôsledku takýchto vysokých teplôt bude oblúk vyžarovať infračervené žiareniea ultrafialové lúče, ktoré sú škodlivé pre ľudské zdravie. Je nebezpečný pre ľudské oči a môže zanechať aj ľahké popáleniny. Z vyššie uvedených dôvodov by všetci zvárači mali mať dobré osobné ochranné prostriedky.

Štruktúra oblúka

Štruktúra (štruktúra) zváracieho oblúka zahŕňa tri hlavné komponenty alebo sekcie - anódovú a katódovú sekciu, ako aj oblúkový stĺp. Treba si uvedomiť, že počas horenia zváracieho oblúka sa v oblastiach anódy a katódy vytvoria aktívne body alebo plochy, ktoré sa vyznačujú maximálnou hodnotou teploty. Cez tieto dve oblasti bude prechádzať všetok elektrický prúd, ktorý napájací zdroj generuje. Zároveň bude v týchto dvoch oblastiach zaznamenaný aj najväčší pokles napätia zváracieho oblúka. Stĺpec oblúka sa nachádza medzi týmito dvoma zónami a taký parameter, ako je pokles napätia, bude v tomto prípade minimálny.

Z vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že po prvé, zdroj energie zváracieho oblúka môže produkovať pomerne vysoké napätie a vysoký prúd. Po druhé, dĺžka oblúka bude pozostávať zo všetkých oblastí, ktoré boli uvedené vyššie. Najčastejšie je dĺžka takého oblúka niekoľko milimetrov za predpokladu, že anódové a katódové oblasti sú 10-4 a 10-5 cm, Najvýhodnejšia dĺžka je oblúk 4-6 mm. S takýmito ukazovateľmi bude možné dosiahnuť stabilné spaľovanie a vysoké teploty.

Typy oblúkov

Rozdiel medzi zváracím oblúkom spočíva v schéme priblíženia, ako aj v prostredí, v ktorom sa môže vyskytnúť. V súčasnosti existujú dva najbežnejšie typy oblúkov:

• Oblúk priamej akcie. V tomto prípade musí byť zvárací stroj rovnobežný s predmetom, ktorý sa má zvárať. Elektrický oblúk vznikne, keď je uhol medzi kovovým obrobkom a elektródou 90 stupňov.
• Druhou hlavnou odrodou je nepriamy typ zváracieho oblúka. Vyskytuje sa iba vtedy, ak sú použité dve elektródy a sú umiestnené v uhle 40-60 stupňov vzhľadom na povrch kovovej časti. Medzi týmito dvoma prvkami sa vytvorí oblúk a kov sa zvarí.

Klasifikácia

Za zmienku stojí, že existuje klasifikácia oblúka v závislosti od atmosféry, v ktorej sa vyskytne. K dnešnému dňu sú známe tri typy:

• Prvým typom je otvorený oblúk. Pri zváraní tohto typu bude oblúk horieť na čerstvom vzduchu a okolo neho sa vytvorí malá vrstva plynu, ktorá bude obsahovať výpary kovu, elektródy a ich povlaky.
• Uzavretý typ. Horenie takéhoto zváracieho oblúka je charakteristické tým, že sa vykonáva pod vrstvou taviva.
• Poslednou odrodou je oblúk s prívodom plynu. V tomto prípade sa k nemu dodáva látka ako hélium, argón alebo oxid uhličitý. Môžu sa použiť aj iné typy plynov.

Hlavný rozdiel posledného typu je v tomprivádzané plyny zabránia javu oxidácie kovu počas zvárania.

Mierny rozdiel možno pozorovať aj v dĺžke trvania takéhoto oblúka. Podľa svojich charakteristík môže byť zvárací oblúk stacionárny alebo pulzný. Stacionárne sa používa na kontinuálne zváranie kovov, to znamená, že je kontinuálne. Typ pulzného oblúka je jediný dopad na kov, vytesaný dotyk.

Pracovné prvky, teda elektródy, môžu byť uhlíkové alebo volfrámové. Tieto elektródy sa tiež nazývajú nespotrebovateľné. Môžu sa použiť aj kovové prvky, ktoré sa však roztavia rovnakým spôsobom ako obrobok. Najbežnejším typom elektródy je oceľ, pokiaľ ide o typy tavenia. Používanie neroztopených druhov je však dnes čoraz populárnejšie.

Moment výskytu oblúka

Zvárací oblúk vzniká v okamihu, keď dôjde k rýchlemu okruhu. Stáva sa to, keď sa elektróda dostane do kontaktu s kovovým obrobkom. Vzhľadom na to, že teplota je jednoducho obrovská, kov sa začne topiť a medzi elektródou a obrobkom sa objaví tenký pásik roztaveného kovu. Keď sa elektróda a kov rozchádzajú, kov sa takmer okamžite odparí, pretože hustota prúdu je veľmi vysoká. Potom sa plyn ionizuje, a preto sa objaví zvárací oblúk.

Podmienky oblúka

Za štandardných podmienok, to znamená pri priemernej teplote 25 stupňov a tlaku 1atmosfére, plyn nie je schopný viesť elektrický prúd. Hlavnou požiadavkou na vznik oblúka je ionizácia plynného média medzi elektródami. Inými slovami, plyn musí obsahovať nejaké nabité častice, elektróny alebo ióny.

Druhou dôležitou podmienkou, ktorú treba dodržať, je neustále udržiavanie teploty na katóde. Požadovaná teplota bude závisieť od charakteristík, ako je povaha katódy a jej priemer a veľkosť. Dôležitú úlohu bude hrať aj teplota okolia. Zvárací oblúk musí byť stabilný a zároveň musí mať veľkú prúdovú silu, ktorá poskytne vysoký teplotný index (7 tisíc stupňov Celzia alebo viac). Ak sú splnené všetky podmienky, potom je možné s výsledným oblúkom spracovať akýkoľvek materiál. Na zabezpečenie prítomnosti konštantnej a vysokej teploty je potrebné, aby napájací zdroj fungoval čo najstabilnejšie. Z tohto dôvodu je zdroj energie najdôležitejšou súčasťou pri výbere zváracieho stroja.

Funkcie oblúka

Je niekoľko vecí, ktoré odlišujú zvárací oblúk od iných elektrických výbojov.

Prvým je obrovská prúdová hustota, ktorá môže dosiahnuť niekoľko tisíc ampérov na štvorcový centimeter. To dáva veľkú teplotu počas prevádzky. Rozloženie elektrického poľa medzi elektródami v ich priestore je dosť nerovnomerné. V blízkosti týchto prvkov sa pozoruje silný pokles napätia a smerom k stredu naopak výrazne klesá. Nemožno nehovoriť o závislosti teploty od dĺžky kolóny. Čím dlhšia je dĺžka, tým horšie je zahrievanie,a naopak. Pomocou zváracích oblúkov môžete získať veľmi odlišnú charakteristiku prúdového napätia (CVC).

Zvárací invertor. Oblúk a jeho vlastnosti

Oplatí sa začať hneď s hlavným rozdielom medzi invertorovým zdrojom energie a konvenčným, transformátorovým. Spotreba elektrickej energie sa znížila takmer o polovicu. Charakteristika prúdu, ktorý vzniká pri použití meniča, umožňuje rýchlejšie zapálenie oblúka a tiež zaisťuje stabilné horenie počas celého procesu.

Zvárací invertor je sám o sebe pomerne zložité zariadenie, ktoré vykonáva operácie na zmenu prúdu, aby sa zabezpečila najstabilnejšia prevádzka oblúka. Zariadenie je napríklad pripojené k sieti a ako vstup prijíma striedavý prúd, ktorý je schopné premeniť na jednosmerný prúd. Ďalej sa jednosmerný prúd dostáva do invertorového bloku, kde sa opäť mení na striedavý prúd, ale s oveľa vyššou frekvenciou, ako tomu bolo v sieti. Tento prúd sa prenáša do transformátora, kde sa jeho napätie výrazne zníži, čím sa zvýši jeho pevnosť. Potom sa usmernený a vyladený striedavý prúd prenesie do usmerňovača, kde sa premení na jednosmerný prúd a privedie do prevádzky.