Widziałem na youtube kilka osób wykonujących spawanie łukowe za pomocą „elektrod eksploatacyjnych”. Na pierwszy rzut oka zobaczyłem, że prąd przepływa przez całą elektrodę i obrabiany przedmiot, a moje pytanie pochodzi z tego faktu.
Myślę, że przedmiot nie topi się, ponieważ zwykle jest znacznie większy od elektrody, dlatego może rozproszyć ciepło znacznie szybciej. Elektroda jest jednak cieńsza i nie rozumiem, dlaczego cała elektroda nie topi się, jeśli przepływający przez nią prąd jest wystarczająco wysoki, aby stopić końcówkę elektrody.
Myślałem o tym i domyślam się, że ma to coś wspólnego z tym, że rezystancja styku na końcu elektrody różni się od rezystancji materiału elektrody. Powodem jest to, że moc, która jest w jakiś sposób proporcjonalna do wytwarzanego ciepła, powinna wynosić Ale nie sądzę, że różnica między dwoma rezystorami jest wystarczająco duża, aby wyjaśnić to zjawisko, więc zastanawiałem się, która część Brakuje mi!
Odpowiedzi:
Rezystancja elektrody nie jest tym, co podgrzewa rzeczy - to opór zjonizowanego powietrza w łuku!
Dlatego rzeczy blisko łuku stają się gorące, a rzeczy dalej nie.
źródło
Kiedy elektroda jest zbliżona do przedmiotu obrabianego, szczelina powietrzna zwęża się do punktu, w którym powstaje iskra, gdy siła pola elektrycznego (na przykład w woltach na metr) wzrasta wystarczająco wysoko, aby zjonizować pośredniczące cząsteczki powietrza.
Zjonizowane powietrze jest plazmą, która ma bardzo wysoką temperaturę - wystarczająco wysoką, aby stopić elektrodę i materiał obrabianego przedmiotu.
Dopóki spawacz utrzymuje odstęp o odpowiedniej długości, siła pola elektrycznego będzie wystarczająco wysoka, aby zjonizować powietrze w szczelinie i stopić pobliski materiał pręta spawalniczego i obrabianego przedmiotu. Niektóre metale mogą również zgazować i zmienić się w plazmę, a tym samym przyczynić się do łuku.
Jeśli szczelina staje się zbyt duża, plazma przestaje, wraz z jakimkolwiek spawaniem.
Każdy, kto pracował ze spawarką spawalniczą (używającą prętów spawalniczych), może powiedzieć, że jeśli szczelina staje się zbyt mała, możesz dotknąć pręta do przedmiotu obrabianego, możesz wytworzyć wystarczającą ilość plazmy w momencie kontaktu, aby spawać pręt do przedmiotu obrabianego. W tym momencie masz ciągły obwód metaliczny bez plazmy. Będzie przewodził taką samą ilość prądu, jak podczas prawidłowego spawania, ale bez łuku plazmowego nic się nie stopi.
Żadne z tych wyjaśnień nie ma nic wspólnego z oporem plazmy. Jest to funkcja powstawania plazmy w odpowiedzi na narzucone natężenie pola elektrycznego.
źródło
Istnieje kilka procesów spawalniczych, które wytwarzają ciepło na różne sposoby. Myślę, że spawanie metodą TIG jest koncepcyjnie łatwiejsze do zrozumienia niż spawanie metodą MIG. Wyjaśnienie pomoże zrozumieć inne procesy spawania, więc zacznę wyjaśniać spawanie TIG.
W spawaniu TIG (spawanie gazowo-wolframowe lub GTAW) zasilanie spawalnicze jest podłączone do palnika ręcznego z końcówką wolframową. Elektroda ujemna jest podłączona do palnika. Elektroda dodatnia jest podłączona do spawanego przedmiotu obrabianego.
Łuk jest wytwarzany przez obwód w zasilaczu zwany rozrusznikiem łukowym, który wytwarza impuls o wysokim napięciu i wysokiej częstotliwości między końcówką wolframową a przedmiotem obrabianym. Łuk ma wystarczającą energię, aby usunąć elektrony z gazu osłonowego i stworzyć ścieżkę jonów, które przewodzą elektryczność z końcówki wolframu do przedmiotu obrabianego. Do spawania metodą TIG zwykle używa się gazu argonowego, ponieważ jest tani, łatwo jonizuje się i jest cięższy od powietrza, więc zatrzymuje tlen.
Po zakończeniu ścieżki jonów zasilacz wyczuwa spadek napięcia między elektrodami. Gdy nie ma zjonizowanej ścieżki między elektrodą a przedmiotem obrabianym, może istnieć różnica 50 V lub więcej między wolframem a elektrodami roboczymi. Po zainicjowaniu łuku napięcie między elektrodami spadnie do około 10 V, w zależności od wielkości przerwy. W tym momencie zasilacz włącza prąd spawania. Spawanie metodą Tig odbywa się przy zasilaniu stałym prądem.
Łuk jest utrzymywany przez rezystancyjne ogrzewanie gazu osłonowego. Zjonizowany gaz działa na rezystor, w którym ciepło jest funkcją napięcia na szczelinie i przepływającego przez nią prądu. Wysoki prąd przepływający przez zjonizowany gaz rozprasza tyle ciepła, że gaz pozostaje wystarczająco gorący, aby pozostać plazmą i dalej przewodzi.
Jednak ciepło nie jest równomiernie rozłożone w łuku. W tej konfiguracji, którą właśnie opisałem, elektrony faktycznie wystrzeliwują z końcówki wolframu i uderzają w obrabiany przedmiot. To powoduje, że ciepło skupia się na przedmiocie obrabianym. Gdybym odwrócił biegunowość elektrod i podłączył ujemny element do obrabianego przedmiotu, a dodatni do palnika, miałbym odwrotny skutek. Nadal otrzymywałbym łuk i mnóstwo ciepła, ale ciepło skupiałoby się na końcówce, a nie na kawałku, który próbowałem spawać. W ten sposób końcówka stopiłaby się w kulę i odpadła. Wolfram jest używany do końcówki, ponieważ ma najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich metali. Podczas spawania metodą TIG nie chcesz, aby elektroda topiła się i stawała się częścią spoiny, ale robisz to przy innych rodzajach spawania.
W spawaniu MIG (spawanie łukowo-gazowe lub GMAW) tego właśnie potrzebujesz. W spawaniu MIG elektroda jest drutem przewodzącym, który jest zasilany ze szpuli drutu z dużą prędkością. Drut topi się i staje się częścią spoiny. Biegunowość jest odwrócona, dzięki czemu drut jest dodatni, a obrabiany przedmiot jest ujemny. Z MIG nie potrzebujesz rozrusznika łuku.
Po naciśnięciu spustu palnika mig podajnik drutu zaczyna wypychać drut. Gdy drut styka się z pracą, drut działa jak opornik i nagrzewa się. Im dłuższy wystaje drut, tym większy będzie jego opór i wytworzy on inny spadek napięcia na nim.
Z powodu wysokiego prądu przepływającego przez drut drut stopi się i ponownie wypali. Powoduje to powstanie niewielkiej szczeliny między pracą a drutem, w której występuje wystarczające napięcie do jonizacji. To tworzy łuk. Bez wchodzenia w specyfikę różnych procesów MIG (zwarcie, kroplówka i przenoszenie natryskowe) proces ten zasadniczo się powtarza. Drut styka się. Nagrzewa się i topnieje. Uderza łuk, a następnie nawiązuje kontakt. Itp.
źródło
Obrabiany przedmiot zwykle również musi się stopić (ale nie za dużo lub nastąpi przełom materiału), w przeciwnym razie nie miałoby to silnego połączenia mechanicznego. Uwzględniasz grubość, masę termiczną i przewodność cieplną przedmiotu obrabianego, dostosowując prąd i szybkość podawania materiału. I jak już powiedział Marcus Müller: nie chodzi o rezystancję elektrod.
źródło