Hegesztési ív hőmérséklet: leírás, ívhossz és megjelenésének feltételei

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A hegesztőív maga egy elektromos kisülés, amely hosszú ideig létezik. Feszültség alatti elektródák között helyezkedik el, gázok és gőzök keverékében. A hegesztőív fő jellemzői a hőmérséklet és a meglehetősen magas, valamint a nagy áramsűrűség.

Általános leírás

Ív keletkezik az elektróda és a megmunkálás alatt álló fém munkadarab között. Ennek a kisülésnek a kialakulása annak a ténynek köszönhető, hogy a légrés elektromos meghibásodása következik be. Ilyen hatás esetén a gázmolekulák ionizációja következik be, nemcsak a hőmérséklete emelkedik, hanem az elektromos vezetőképessége is, és maga a gáz plazmaállapotba kerül. A hegesztési folyamatot, vagy inkább az ív elégetését olyan hatások kísérik, mint a nagy mennyiségű hő és fényenergia felszabadulása. Ennek a két paraméternek a nagymértékű növekedésük irányában bekövetkező éles változása miatt következik be a fém olvadási folyamata, mivel helyi helyen a hőmérséklet többszörösére emelkedik. Mindezen műveletek kombinációját hegesztésnek nevezik.

Ív tulajdonságai

Az ív megjelenéséhez röviden meg kell érinteni az elektródát a munkadarabhoz, amellyel dolgozni kell. Így rövidzárlat lép fel, amelynek következtében hegesztési ív jelenik meg, hőmérséklete meglehetősen gyorsan emelkedik. Az érintés után meg kell szakítani az érintkezést és légrést kell kialakítani. Így kiválaszthatja a szükséges ívhosszt a további munkákhoz.

Ha a kisülés túl rövid, az elektróda hozzátapadhat a munkadarabhoz. Ebben az esetben a fém megolvadása túl gyorsan megy végbe, és ez megereszkedés kialakulását okozza, ami nagyon nem kívánatos. Ami a túl hosszú ív jellemzőit illeti, az égés szempontjából instabil. A hegesztési ív hőmérséklete a hegesztési zónában ebben az esetben sem éri el a kívánt értéket. Ipari hegesztőgéppel végzett munka során gyakran látható görbe ív, valamint erős instabilitás, különösen akkor, ha nagy méretű alkatrészekkel dolgozik. Ezt gyakran mágneses fújásnak nevezik.

Mágneses robbanás

A módszer lényege, hogy az ív hegesztőárama kis mágneses teret tud létrehozni, amely kölcsönhatásba léphet a feldolgozandó elemen átfolyó áram által létrehozott mágneses térrel. Más szóval, az ív elhajlása annak a ténynek köszönhető, hogy bizonyos mágneses erők jelennek meg. Ezt a folyamatot fújásnak nevezzük, mert az ív eltérülése aoldalról úgy néz ki, mint egy erős szél miatt. Nincsenek valódi módszerek a jelenség megszabadulására. Ennek a hatásnak a minimalizálása érdekében rövidített ív használható, és magát az elektródát egy bizonyos szögben kell elhelyezni.

Ívszerkezet

Jelenleg a hegesztés olyan folyamat, amelyet kellő részletességgel elemeztek. Emiatt ismert, hogy az ív égésének három régiója van. Azok a területek, amelyek szomszédosak az anóddal és a katóddal, az anód és a katód területével. Természetesen a kézi ívhegesztésnél a hegesztőív hőmérséklete is eltérő lesz ezekben a zónákban. Van egy harmadik szakasz, amely az anód és a katód között helyezkedik el. Ezt a helyet az ív oszlopának nevezik. Az acél olvasztásához szükséges hőmérséklet körülbelül 1300-1500 Celsius fok. A hegesztőív oszlop hőmérséklete elérheti a 7000 Celsius fokot. Bár itt tisztességes megjegyezni, hogy nem kerül át teljesen a fémre, ez az érték azonban elegendő az anyag sikeres megolvasztásához.

Több feltételt meg kell teremteni a stabil ív biztosításához. Kb. 10 A erősségű stabil áramra van szükség, ezzel az értékkel stabil ívet lehet fenntartani 15-40 V feszültséggel. Érdemes megjegyezni, hogy a 10 A-es áramérték minimális, a maximum elérheti az 1000 A-t. az anódban és a katódban. Az ívkisülésnél is feszültségesés lép fel. Azutánbizonyos kísérletek során azt találták, hogy ha fogyóelektródos hegesztést végeznek, akkor a legnagyobb esés a katódzónában lesz. Ebben az esetben a hegesztési ív hőmérséklet-eloszlása is megváltozik, és a legnagyobb gradiens ugyanarra a területre esik.

E tulajdonságok ismeretében világossá válik, hogy miért fontos a megfelelő polaritás kiválasztása hegesztéskor. Ha az elektródát a katódhoz csatlakoztatja, akkor elérheti a hegesztőív legmagasabb hőmérsékletét.

Hőmérséklet-zóna

Annak ellenére, hogy milyen elektródát hegesztenek, legyen az fogyó vagy nem fogyó, a maximális hőmérséklet pontosan a hegesztési ív oszlopánál lesz, 5000 és 7000 Celsius fok között.

A hegesztőív legalacsonyabb hőmérsékletű területe eltolódik valamelyik zónájára, anódjára vagy katódjára. Ezeken a területeken a maximális hőmérséklet 60-70%-a figyelhető meg.

AC hegesztés

A fentiek mindegyike az egyenáramú hegesztés eljárására vonatkozik. Ezekre a célokra azonban váltóáram is használható. Ami a negatív oldalakat illeti, észrevehető a stabilitás romlása, valamint a hegesztőív égési hőmérsékletének gyakori ugrása. Az előnyök közül kiemelkedik, hogy egyszerűbb, így olcsóbb berendezések is használhatók. Ezenkívül egy változó komponens jelenlétében az olyan hatás, mint a mágneses fújás, gyakorlatilag eltűnik. Az utolsó különbség az, hogy nem kell polaritást választani, mivela váltakozó áramhoz hasonlóan a változás automatikusan megtörténik, körülbelül 50-szer másodpercenként.

Hozzá kell tenni, hogy kézi berendezés használatakor a kézi íves módszernél a hegesztőív magas hőmérséklete mellett infravörös és ultraibolya hullámok is kibocsáthatók. Ebben az esetben kisüléssel bocsátják ki őket. Ez maximális védőfelszerelést igényel a munkavállaló számára.

Ívégető környezet

Ma már több különböző technológia is használható a hegesztés során. Mindegyik különbözik tulajdonságaikban, paramétereikben és a hegesztőív hőmérsékletében. Mik a módszerek?

1. Módszer megnyitása. Ebben az esetben a kisülés a légkörben ég.
2. Zárt út. Az égés során kellően magas hőmérséklet képződik, ami a fluxus égése következtében erős gázok felszabadulását okozza. Ezt a folyasztószert a hegesztett részek kezelésére használt iszap tartalmazza.
3. Védő illékony anyagokat használó módszer. Ebben az esetben gáz kerül a hegesztési zónába, amely általában argon, hélium vagy szén-dioxid formájában van jelen.

A módszer jelenlétét az indokolja, hogy segít elkerülni az anyag aktív oxidációját, amely hegesztés során fordulhat elő, amikor a fém oxigénnek van kitéve. Érdemes hozzátenni, hogy a hegesztési ívben a hőmérséklet-eloszlás bizonyos mértékig úgy megy, hogy a középső részen maximális érték jön létre, kis saját mikroklímát hozva létre. Ebben az esetben kialakulegy kis nagynyomású terület. Egy ilyen terület képes valamilyen módon akadályozni a levegő áramlását.

A fluxus használata lehetővé teszi, hogy még hatékonyabban tudjon megszabadulni az oxigéntől a hegesztési területen. Ha a védelemhez gázokat használnak, akkor ez a hiba szinte teljesen kiküszöbölhető.

Időtartam szerinti besorolás

A hegesztési ívkisüléseket időtartamuk szerint osztályozzák. Egyes folyamatokat akkor hajtanak végre, amikor az ív olyan üzemmódban van, mint például impulzus. Az ilyen eszközök hegesztést rövid villanással végeznek. Rövid ideig, amíg villog, a hegesztőív hőmérsékletének van ideje olyan értékre emelkedni, amely elegendő a fém helyi megolvadásához. A hegesztés nagyon pontosan és csak azon a helyen történik, ahol a munkadarab eszköz érintkezik.

A hegesztőszerszámok túlnyomó többsége azonban folyamatos ívet használ. A folyamat során az elektródát folyamatosan mozgatják az összekötendő élek mentén.

Vannak olyan területek, amelyeket hegesztési medencéknek hívnak. Az ilyen területeken az ív hőmérséklete jelentősen megemelkedik, és követi az elektródát. Miután az elektróda áthaladt a helyszínen, a hegesztőmedence távozik utána, ami miatt a hely meglehetősen gyorsan lehűl. Lehűléskor egy kristályosodásnak nevezett folyamat megy végbe. Ennek eredményeként hegesztési varrat keletkezik.

Utólagos hőmérséklet

Érdemes egy kicsit részletesebben elemezni az ívoszlopot és annak hőmérsékletét. Az a tény, hogy ez a paraméter jelentősen függ számos paramétertől. Először is, az anyag, amelyből az elektróda készült, erősen befolyásolja. Az ívben lévő gáz összetétele is fontos szerepet játszik. Másodszor, az áram nagysága is jelentős hatással van, mivel növekedésével például az ív hőmérséklete is nő, és fordítva. Harmadszor, az elektróda bevonatának típusa, valamint a polaritás nagyon fontos.

Ívrugalmasság

Hegesztés közben az ív hosszát is alaposan figyelni kell, mert attól függ egy olyan paraméter, mint a rugalmasság. Annak érdekében, hogy ennek eredményeként jó minőségű és tartós hegesztést kapjunk, szükséges, hogy az ív stabilan és megszakítás nélkül égjen. A hegesztett ív rugalmassága a megszakítás nélküli égést leíró jellemző. Elegendő rugalmasság akkor érhető el, ha meg lehet őrizni a hegesztési folyamat stabilitását, miközben magának az ívnek a hosszát növeljük. A hegesztőív rugalmassága egyenesen arányos olyan jellemzőkkel, mint a hegesztéshez használt áramerősség.