Hitsauskaari on Kuvaus ja ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Hitsausprosessin onnistuneeseen suorittamiseen tarvitaan hitsauskaari. Tämä on sähköpurkaus, jolle on ominaista erittäin suuri teho ja joka on melko pitkä. Se tapahtuu elementtien, kuten elektrodien, välillä, jotka ovat tietyssä kaasumaisessa ympäristössä. Jotta kaari syntyy, elektrodeihin on syötettävä jännite.

Yleinen kuvaus kaaresta

Hitsauskaaren tärkeimmät erottavat ominaisuudet ovat erittäin korkea lämpötila sekä virrantiheys. Näiden kahden ominaisuuden ansiosta valokaari pystyy yhdessä sulattamaan metalleja, joiden sulamispiste on 3000 celsiusastetta, ilman ongelmia. Voimme sanoa, että tämä kaari on johdin, joka koostuu haihtuvista aineista ja jonka päätarkoitus on sähköenergian muuntaminen lämpöenergiaksi. Itse sähkövaraus on hetki, jolloin sähkövirta kulkee kaasumaisen väliaineen läpi.

Poista lajikkeet

Hitsauskaari on purkaus, ja koska sitä on useita tyyppejä, on myös useita erilaisiakaaret:

1. Ensimmäistä lajiketta kutsutaan hehkupurkaukseksi. Tämä esiintyy vain matalapaineisessa ympäristössä, ja sitä käytetään vain plasmanäytöissä tai loistelampuissa.
2. Toinen tyyppi on kipinäpurkaus. Tämän tyyppinen esiintyminen tapahtuu hetkellä, jolloin paine on suunnilleen sama kuin ilmakehän paine. Se eroaa siinä, että sillä on melko ajoittainen muoto. Hämmästyttävä esimerkki tällaisesta purkauksesta on salama.
3. Hitsauskaari on kaaripurkaus. Tätä tyyppiä käytetään useimmiten hitsauksen aikana. Sitä esiintyy ilmanpaineessa ja sen muoto on jatkuva.
4. Viimeistä tyyppiä kutsutaan kruunuksi. Useimmiten tapahtuu, jos elektrodin pinta on karkea ja epätasainen.

Kaaren luonne

On syytä sanoa, että sähköhitsauskaari ei ole niin monimutkainen kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää, sen luonteen ymmärtäminen on melko helppoa. Se käyttää sähkövirtaa, joka virtaa elementin, kuten katodin, läpi. Sen jälkeen se joutuu ympäristöön ionisoidulla kaasulla. Tällä hetkellä tapahtuu purkaus, jolle on ominaista kirkas valo ja erittäin korkea lämpötila. Yleensä hitsauskaaren lämpötila voi vaihdella 7 000 - 10 000 celsiusastetta. Tämän vaiheen läpi kulkemisen jälkeen virta siirtyy hitsattavaan materiaaliin. Voidaan sanoa, että hitsauskaaren lähde on sähkövirta, joka on muuttunut.

Niin korkeista lämpötiloista johtuen kaari lähettää infrapunaaja ultraviolettisäteet, jotka ovat haitallisia ihmisten terveydelle. Se on vaarallinen ihmissilmille ja voi myös jättää kevyen palovamman. Edellä mainituista syistä kaikilla hitsaajilla tulee olla hyvät henkilönsuojaimet.

Kaarirakenne

Hitsauskaaren rakenne (rakenne) sisältää kolme pääkomponenttia eli osaa - anodi- ja katodiosat sekä kaaripylvään. On huomattava, että hitsauskaaren palamisen aikana anodin ja katodin alueelle muodostuu aktiivisia pisteitä tai alueita, joille on ominaista maksimilämpötila-arvo. Näiden kahden alueen läpi kulkee kaikki virtalähteen tuottama sähkövirta. Samalla näillä kahdella alueella rekisteröidään myös hitsauskaaren suurin jännitehäviö. Valokaaripylväs sijaitsee näiden kahden vyöhykkeen välissä, ja parametri, kuten jännitehäviö, on tässä tapauksessa minimaalinen.

Edellisen perusteella voimme päätellä, että ensinnäkin hitsauskaaren teholähde voi tuottaa melko korkean jännitteen ja suuren virran. Toiseksi kaaren pituus koostuu edellä lueteltujen alueiden kokonaisuudesta. Useimmiten tällaisen kaaren pituus on useita millimetrejä edellyttäen, että anodi- ja katodialueet ovat vastaavasti 10-4 ja 10-5 cm. Edullisin pituus on 4-6 mm kaari. Tällaisilla indikaattoreilla on mahdollista saavuttaa vakaa palaminen ja korkeat lämpötilat.

Kaaren tyypit

Ero hitsauskaaren välillä on lähestymismallissa sekä ympäristössä, jossa se voi esiintyä. Tällä hetkellä on olemassa kaksi yleisintä kaarityyppiä:

• Suoran toiminnan kaari. Tässä tapauksessa hitsauskoneen on oltava samansuuntainen hitsattavan kohteen kanssa. Valokaari syntyy, kun metallityökappaleen ja elektrodin välinen kulma on 90 astetta.
• Toinen päälaji on epäsuora hitsauskaari. Se tapahtuu vain, jos käytetään kahta elektrodia ja ne sijaitsevat 40-60 asteen kulmassa metalliosan pintaan nähden. Valokaari muodostuu näiden kahden elementin väliin ja hitsaa metallin yhteen.

Luokittelu

On syytä huomata, että kaarelle on olemassa luokitus sen mukaan, missä ilmakehässä se esiintyy. Tähän mennessä tunnetaan kolme tyyppiä:

• Ensimmäinen tyyppi on avoin kaari. Tätä hitsattaessa valokaari palaa ulkoilmassa ja sen ympärille muodostuu pieni kaasukerros, joka sisältää metallihöyryjä, elektrodeja ja niiden pinnoitteita.
• Suljettu tyyppi. Tällaisen hitsauskaaren palamiselle on ominaista se, että se suoritetaan juoksutekerroksen alla.
• Viimeinen vaihtoehto on kaari kaasunsyötöllä. Tässä tapauksessa siihen syötetään ainetta, kuten heliumia, argonia tai hiilidioksidia. Joitakin muita kaasutyyppejä voidaan myös käyttää.

Viimeisen tyypin tärkein ero on sesyötettävät kaasut estävät metallin hapettumisen hitsauksen aikana.

Pieni ero havaitaan myös tällaisen kaaren keston suhteen. Ominaisuuksiensa mukaan hitsauskaari voi olla kiinteä tai pulssimainen. Kiinteää käytetään metallien jatkuvaan hitsaukseen, eli se on jatkuva. Pulssikaarityyppi on yksi isku metalliin, t altattu kosketus.

Työelementit, eli elektrodit, voivat olla hiiltä tai volframia. Näitä elektrodeja kutsutaan myös kulumattomiksi. Myös metallielementtejä voidaan käyttää, mutta ne sulavat samalla tavalla kuin työkappale. Yleisin elektrodityyppi on teräs sulatustyypeissä. Sulamattomien lajien käyttö on kuitenkin tulossa yhä suositummaksi nykyään.

Kaaren esiintymishetki

Hitsauskaari syntyy sillä hetkellä, kun nopea piiri tapahtuu. Tämä tapahtuu, kun elektrodi joutuu kosketuksiin metallisen työkappaleen kanssa. Koska lämpötila on yksinkertaisesti v altava, metalli alkaa sulaa ja ohut sulan metallin kaistale ilmestyy elektrodin ja työkappaleen väliin. Kun elektrodi ja metalli eroavat toisistaan, jälkimmäinen haihtuu melkein välittömästi, koska virrantiheys on erittäin korkea. Seuraavaksi kaasu ionisoidaan, minkä vuoksi hitsauskaari ilmestyy.

Kaariolosuhteet

Vakioolosuhteissa, eli keskilämpötilassa 25 astetta ja paineessa 1kaasu ei pysty johtamaan sähköä. Päävaatimus kaaren esiintymiselle on kaasumaisen väliaineen ionisaatio elektrodien välillä. Toisin sanoen kaasun täytyy sisältää joitain varautuneita hiukkasia, elektroneja tai ioneja.

Toinen tärkeä ehto, joka on noudatettava, on katodin lämpötilan jatkuva ylläpito. Tarvittava lämpötila riippuu ominaisuuksista, kuten katodin luonteesta ja sen halkaisijasta ja koosta. Myös ympäristön lämpötilalla on tärkeä rooli. Hitsauskaaren on oltava vakaa ja samalla sillä on oltava v altava virranvoimakkuus, mikä antaa korkean lämpötilaindeksin (7 tuhatta celsiusastetta tai enemmän). Jos kaikki ehdot täyttyvät, mitä tahansa materiaalia voidaan käsitellä tuloksena olevalla kaarella. Tasaisen ja korkean lämpötilan varmistamiseksi on välttämätöntä, että virtalähde toimii mahdollisimman vakaasti. Tästä syystä virtalähde on tärkein osa hitsauskonetta valittaessa.

Arc-ominaisuudet

Monet asiat erottavat hitsauskaaren muista sähköpurkauksista.

Ensimmäinen on v altava virrantiheys, joka voi olla useita tuhansia ampeeria neliösenttimetriä kohden. Tämä antaa v altavan lämpötilan käytön aikana. Sähkökentän jakautuminen elektrodien välillä niiden tilassa on melko epätasaista. Näiden elementtien lähellä havaitaan voimakas jännitehäviö, ja keskustaa kohti se päinvastoin pienenee suuresti. On mahdotonta olla sanomatta lämpötilan riippuvuudesta kolonnin pituudesta. Mitä pidempi pituus, sitä huonompi lämmitys,ja päinvastoin. Hitsauskaareja käyttämällä voit saada hyvin erilaisen virta-jännite-ominaisuuden (CVC).

Hitsausinvertteri. Valokaari ja sen ominaisuudet

On syytä aloittaa heti tärkeimmästä erosta invertterivirtalähteen ja perinteisen muuntajavirtalähteen välillä. Sähköenergian kulutus on pudonnut lähes puoleen. Invertteriä käytettäessä esiintyvän virran ominaisuus mahdollistaa valokaaren nopeamman syttymisen ja varmistaa myös vakaan palamisen koko prosessin ajan.

Hitsausinvertteri on itsessään melko monimutkainen laite, joka suorittaa toimenpiteitä virran muuttamiseksi varmistaakseen valokaaren vakaimman toiminnan. Laite on esimerkiksi kytketty verkkoon ja vastaanottaa tulona vaihtovirtaa, jonka se pystyy muuttamaan tasavirraksi. Seuraavaksi tasavirta tulee invertterilohkoon, jossa se muunnetaan jälleen vaihtovirraksi, mutta paljon korkeammalla taajuudella kuin se oli verkossa. Tämä virta siirretään muuntajaan, jossa sen jännite laskee merkittävästi, mikä lisää sen voimakkuutta. Tämän jälkeen tasasuuntautunut ja viritetty vaihtovirta siirretään tasasuuntaajalle, jossa se muunnetaan tasavirraksi ja syötetään toimintaan.