Teplota svařovacího oblouku: popis, délka oblouku a podmínky pro jeho vzhled

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Samotný svařovací oblouk je elektrický výboj, který existuje po dlouhou dobu. Nachází se mezi elektrodami pod napětím, umístěnými ve směsi plynů a par. Hlavní charakteristiky svařovacího oblouku jsou teplota a poměrně vysoká, stejně jako vysoká proudová hustota.

Obecný popis

Mezi elektrodou a kovovým obrobkem, na kterém se pracuje, vzniká oblouk. Ke vzniku tohoto výboje dochází v důsledku toho, že dojde k elektrickému průrazu vzduchové mezery. Při takovém jevu dochází k ionizaci molekul plynu, stoupá nejen jeho teplota, ale i elektrická vodivost a plyn sám přechází do plazmového stavu. Proces svařování, nebo spíše hoření oblouku, je doprovázen takovými efekty, jako je uvolnění velkého množství tepelné a světelné energie. Právě kvůli prudké změně těchto dvou parametrů ve směru jejich velkého nárůstu dochází k procesu tavení kovu, protože v místním místě se teplota několikrát zvyšuje. Kombinace všech těchto akcí se nazývá svařování.

Vlastnosti oblouku

Aby se objevil oblouk, je nutné se elektrodou krátce dotknout obrobku, se kterým se pracuje. Dochází tak ke zkratu, díky kterému se objeví svařovací oblouk, jeho teplota poměrně rychle stoupá. Po dotyku je nutné přerušit kontakt a vytvořit vzduchovou mezeru. Můžete si tedy vybrat požadovanou délku oblouku pro další práci.

Pokud je výboj příliš krátký, elektroda se může přilepit k obrobku. V tomto případě bude tavení kovu probíhat příliš rychle a to způsobí tvorbu prověšení, což je vysoce nežádoucí. Pokud jde o charakteristiku příliš dlouhého oblouku, je nestabilní z hlediska spalování. Teplota svařovacího oblouku ve svařovací zóně v tomto případě také nedosáhne požadované hodnoty. Poměrně často můžete při práci s průmyslovým svařovacím strojem, zejména při práci s díly, které mají velké rozměry, vidět křivý oblouk a také silnou nestabilitu. Toto je často označováno jako magnetické foukání.

Magnetický výbuch

Podstatou této metody je, že svařovací proud oblouku je schopen vytvořit malé magnetické pole, které může dobře interagovat s magnetickým polem, které vzniká proudem procházejícím zpracovávaným prvkem. Jinými slovy, k vychýlení oblouku dochází v důsledku toho, že se objeví nějaké magnetické síly. Tento proces se nazývá foukání, protože výchylka oblouku sstrana vypadá, že je to kvůli silnému větru. Neexistují žádné skutečné způsoby, jak se tohoto jevu zbavit. Pro minimalizaci vlivu tohoto efektu lze použít zkrácený oblouk a samotná elektroda musí být umístěna pod určitým úhlem.

Struktura oblouku

V současné době je svařování procesem, který byl dostatečně podrobně analyzován. Z tohoto důvodu je známo, že existují tři oblasti hoření oblouku. Oblasti, které sousedí s anodou a katodou, respektive s oblastí anody a katody. Přirozeně se v těchto zónách bude lišit i teplota svařovacího oblouku při ručním obloukovém svařování. Je zde třetí sekce, která je umístěna mezi anodou a katodou. Toto místo se nazývá sloup oblouku. Teplota potřebná k roztavení oceli je přibližně 1300-1500 stupňů Celsia. Teplota sloupce svařovacího oblouku může dosáhnout 7000 stupňů Celsia. Ačkoli je zde spravedlivé poznamenat, že není zcela přenesen na kov, tato hodnota je dostatečná k úspěšnému roztavení materiálu.

Existuje několik podmínek, které musí být vytvořeny, aby byl zajištěn stabilní oblouk. Je potřeba stabilní proud o síle cca 10 A. S touto hodnotou je možné udržet stabilní oblouk s napětím 15 až 40 V. Za zmínku stojí, že hodnota proudu 10 A je minimální, max. může dosáhnout 1000 A. na anodě a katodě. K poklesu napětí dochází také při obloukovém výboji. Popři určitých experimentech bylo zjištěno, že pokud se provádí svařování stavnou elektrodou, pak největší pokles bude v katodové zóně. V tomto případě se také mění rozložení teploty ve svařovacím oblouku a největší gradient dopadá na stejnou oblast.

Po znalosti těchto vlastností je jasné, proč je důležité zvolit správnou polaritu při svařování. Pokud připojíte elektrodu ke katodě, můžete dosáhnout nejvyšší teploty svařovacího oblouku.

Teplotní zóna

Navzdory tomu, jaký druh elektrody se svařuje, zda spotřební nebo nekonzumovatelná, bude maximální teplota přesně ve sloupci svařovacího oblouku, od 5000 do 7000 stupňů Celsia.

Oblast s nejnižší teplotou svařovacího oblouku se posune do jedné z jeho zón, anody nebo katody. V těchto oblastech je pozorováno 60 až 70 % maximální teploty.

Svařování střídavým proudem

Všechno výše uvedené souvisí s postupem pro svařování stejnosměrným proudem. Pro tyto účely však lze použít i střídavý proud. Pokud jde o negativní stránky, je zde patrné zhoršení stability a také časté skoky teploty hoření svařovacího oblouku. Z výhod vyniká, že lze použít jednodušší, a tedy levnější zařízení. Navíc v přítomnosti proměnné složky takový efekt jako magnetické foukání prakticky mizí. Poslední rozdíl je v tom, že není třeba volit polaritu, protožestejně jako u střídavého proudu dochází ke změně automaticky s frekvencí asi 50krát za sekundu.

Je možné dodat, že při použití ručního zařízení budou kromě vysoké teploty svařovacího oblouku u metody ručního oblouku vyzařovány infračervené a ultrafialové vlny. V tomto případě jsou emitovány výbojem. To vyžaduje maximální ochranné vybavení pro pracovníka.

Prostředí hoření oblouku

Dnes existuje několik různých technologií, které lze při svařování použít. Všechny se liší svými vlastnostmi, parametry a teplotou svařovacího oblouku. Jaké jsou metody?

1. Otevřená metoda. V tomto případě výboj hoří v atmosféře.
2. Uzavřená cesta. Při spalování vzniká dostatečně vysoká teplota způsobující silné uvolňování plynů v důsledku spalování tavidla. Toto tavidlo je obsaženo v kaši používané k ošetření svařovaných dílů.
3. Metoda využívající ochranné těkavé látky. V tomto případě je do svařovací zóny přiváděn plyn, který je obvykle přítomen ve formě argonu, helia nebo oxidu uhličitého.

Přítomnost této metody je odůvodněna skutečností, že pomáhá předcházet aktivní oxidaci materiálu, ke které může dojít při svařování, kdy je kov vystaven kyslíku. Sluší se dodat, že do určité míry jde rozložení teplot ve svařovacím oblouku tak, že se ve střední části vytvoří maximální hodnota, čímž se vytvoří malé vlastní mikroklima. V tomto případě tvořímalá oblast vysokého tlaku. Taková oblast je schopna nějakým způsobem bránit proudění vzduchu.

Použití tavidla vám umožní zbavit se kyslíku v oblasti svařování ještě efektivněji. Pokud jsou k ochraně použity plyny, pak lze tuto závadu téměř úplně odstranit.

Klasifikace podle trvání

Existuje klasifikace výbojů svařovacího oblouku podle jejich trvání. Některé procesy se provádějí, když je oblouk v režimu, jako je pulzní. Taková zařízení provádějí svařování krátkými záblesky. Během krátké doby, kdy dochází k blikání, má teplota svařovacího oblouku čas zvýšit se na takovou hodnotu, která je dostatečná k místnímu roztavení kovu. Svařování probíhá velmi přesně a pouze v místě, kde se zařízení obrobku dotýká.

Naprostá většina svařovacích nástrojů však používá spojitý oblouk. Během tohoto procesu se elektroda nepřetržitě pohybuje podél okrajů, které mají být spojeny.

Existují oblasti zvané svarové lázně. V takových oblastech je teplota oblouku výrazně zvýšena a následuje elektrodu. Poté, co elektroda projde místem, po ní odchází svarová lázeň, díky čemuž se místo začne poměrně rychle ochlazovat. Při ochlazení dochází k procesu zvanému krystalizace. Výsledkem je svarový šev.

Teplota příspěvku

Stojí za to analyzovat sloupec oblouku a jeho teplotu trochu podrobněji. Faktem je, že tento parametr výrazně závisí na několika parametrech. Za prvé, materiál, ze kterého je elektroda vyrobena, silně ovlivňuje. Důležitou roli hraje také složení plynu v oblouku. Zadruhé má značný vliv i velikost proudu, jelikož s jeho nárůstem poroste například i teplota oblouku a naopak. Za třetí, typ povlaku elektrody a polarita jsou docela důležité.

Elasticita oblouku

Při svařování je nutné pečlivě sledovat délku oblouku také proto, že na ní závisí takový parametr, jako je elasticita. Aby se ve výsledku získal kvalitní a odolný svar, je nutné, aby oblouk hořel stabilně a nepřerušovaně. Elasticita svařovaného oblouku je charakteristika, která popisuje nepřerušované spalování. Dostatečná elasticita se projeví, pokud je možné udržet stabilitu svařovacího procesu při zvětšení délky samotného oblouku. Elasticita svařovacího oblouku je přímo úměrná takovým charakteristikám, jako je síla proudu použitá pro svařování.