ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่การเชื่อมมี ความสำคัญอย่างยิ่งมีการใช้งานที่หลากหลายมากในทุกอุตสาหกรรม ในการดำเนินกระบวนการเชื่อม จำเป็นต้องมีอาร์คการเชื่อม

อาร์คเชื่อมคืออะไรคำจำกัดความ

อาร์กการเชื่อมถือเป็นการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่มากในแง่ของกำลังและระยะเวลาที่มีอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าในส่วนผสมของก๊าซ คุณสมบัติของมันมีอุณหภูมิสูงและความหนาแน่นกระแสซึ่งทำให้สามารถหลอมโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า 3,000 องศา โดยทั่วไปอาจกล่าวได้ว่า อาร์คไฟฟ้าเป็นตัวนำที่ทำจากก๊าซที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน ค่าไฟฟ้าเรียกว่าผ่าน กระแสไฟฟ้าผ่านตัวกลางที่เป็นก๊าซ

การปล่อยกระแสไฟฟ้ามีหลายประเภท:

• ปล่อยเรืองแสง เกิดขึ้นที่ความดันต่ำใช้ค่ะ หลอดฟลูออเรสเซนต์และจอพลาสมา
• ปล่อยประกายไฟ เกิดขึ้นเมื่อความดันเท่ากับความดันบรรยากาศและมีรูปร่างไม่ต่อเนื่อง ฟ้าผ่าสอดคล้องกับการปล่อยประกายไฟและยังใช้เพื่อจุดไฟเครื่องยนต์สันดาปภายใน
• การปลดปล่อยส่วนโค้ง ใช้สำหรับเชื่อมและให้แสงสว่าง มีลักษณะเป็นรูปทรงต่อเนื่องและเกิดขึ้นที่ความดันบรรยากาศ
• มงกุฎ. มันเกิดขึ้นเมื่อร่างกายของอิเล็กโทรดหยาบและไม่เหมือนกัน อิเล็กโทรดที่สองอาจหายไปนั่นคือเจ็ทปรากฏขึ้น ใช้ในการฟอกก๊าซจากฝุ่น

ธรรมชาติและโครงสร้าง

ลักษณะของอาร์คการเชื่อมนั้นไม่ซับซ้อนเท่าที่ควรเมื่อมองแวบแรก กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านแคโทดแล้วทะลุก๊าซไอออไนซ์ การปล่อยประจุเกิดขึ้นพร้อมกับแสงจ้าและมีอุณหภูมิสูงมาก ดังนั้นอุณหภูมิของอาร์คไฟฟ้าจึงสูงถึง 7,000 - 10,000 องศา หลังจากนั้นกระแสจะไหลไปยังวัสดุที่กำลังเชื่อม เนื่องจากอุณหภูมิสูงมาก ส่วนโค้งจึงปล่อยก๊าซที่เป็นอันตราย ร่างกายมนุษย์รังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดสามารถทำลายดวงตาหรือทำให้ผิวหนังไหม้ได้ ดังนั้นการป้องกันที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อดำเนินกระบวนการเชื่อม

โครงสร้างของส่วนเชื่อมประกอบด้วยสามส่วนหลัก: ขั้วบวก, แคโทดและส่วนโค้ง ในระหว่างการเผาไหม้ส่วนโค้ง จุดแอคทีฟจะเกิดขึ้นบนแคโทดและแอโนด - พื้นที่ที่อุณหภูมิถึงค่าสูงสุด โดยกระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะผ่านบริเวณเหล่านี้ พื้นที่แอโนดและแคโทดแสดงถึงแรงดันตกคร่อมที่มากขึ้น และเสานั้นอยู่ระหว่างบริเวณเหล่านี้ แรงดันตกที่เสามีขนาดเล็กมาก ดังนั้นความยาวของส่วนเชื่อมจึงเป็นผลรวมของพื้นที่ข้างต้นโดยปกติจะมีความยาวหลายมิลลิเมตรเมื่อพื้นที่ขั้วบวกและแคโทดอยู่ที่ 10-4 และ 10-5 ซม. ตามลำดับ ความยาวที่ดีที่สุดคือประมาณ 4-6 มม. ด้วยความยาวนี้จึงมีอุณหภูมิคงที่และเอื้ออำนวย

พันธุ์

ประเภทของอาร์กการเชื่อมจะแตกต่างกันไปในวงจรจ่ายกระแสการเชื่อมและสภาพแวดล้อมที่เกิดขึ้น ตัวเลือกที่พบบ่อยที่สุดคือ:

• การกระทำโดยตรง ด้วยวิธีนี้ เครื่องเชื่อมจะวางขนานกับโครงสร้างโลหะที่กำลังเชื่อม และส่วนโค้งจะเกิดขึ้นที่มุมเก้าสิบองศาสัมพันธ์กับอิเล็กโทรดและโลหะ
• อาร์คเชื่อมทางอ้อม เกิดขึ้นเมื่อใช้อิเล็กโทรดสองตัวซึ่งตั้งอยู่ที่มุม 40-60 องศากับพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ถูกเชื่อม ส่วนโค้งเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดและเชื่อมโลหะ

นอกจากนี้ยังมีการจำแนกประเภทตามบรรยากาศที่เกิดขึ้น:

• แบบเปิด. ส่วนโค้งประเภทนี้จะลุกไหม้ในอากาศและเกิดเฟสก๊าซขึ้นรอบๆ โดยมีไอระเหยของวัสดุที่กำลังเชื่อม อิเล็กโทรด และสารเคลือบอยู่
• ชนิดปิด. การเผาไหม้ของส่วนโค้งดังกล่าวเกิดขึ้นภายใต้ชั้นของฟลักซ์ ไอของโลหะ อิเล็กโทรด และฟลักซ์จะเข้าสู่เฟสก๊าซที่เกิดขึ้นรอบส่วนโค้ง
• อาร์คพร้อมแหล่งจ่ายก๊าซ ก๊าซอัด - ฮีเลียม อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรเจนและอื่นๆ ส่วนผสมต่างๆก๊าซจะถูกจ่ายเพื่อให้โลหะที่ถูกเชื่อมไม่ออกซิไดซ์ การจ่ายของพวกมันมีส่วนทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่ลดลงหรือเป็นกลาง เฟสก๊าซรอบส่วนโค้งรวมถึงไอระเหยของก๊าซ โลหะ และอิเล็กโทรดที่ให้มา

พวกเขายังโดดเด่นด้วยระยะเวลาของการกระทำ - นิ่ง (สำหรับ การใช้งานระยะยาว) และพัลส์ (สำหรับการยิงครั้งเดียว) ตามวัสดุของอิเล็กโทรดที่ใช้ - คาร์บอน, ทังสเตน - อิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลือง และโลหะ - สิ้นเปลือง อิเล็กโทรดสิ้นเปลืองที่พบมากที่สุดคือเหล็ก ปัจจุบันมักใช้การเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลือง ดังนั้นประเภทของอาร์กการเชื่อมจึงมีความหลากหลาย

สภาพการเผาไหม้

ที่ เงื่อนไขมาตรฐานนั่นคือที่อุณหภูมิ 25 องศาและความดัน 1 บรรยากาศ ก๊าซไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ เพื่อให้ส่วนโค้งเกิดขึ้น จำเป็นที่ก๊าซระหว่างอิเล็กโทรดจะต้องแตกตัวเป็นไอออน กล่าวคือ พวกมันประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุต่าง ๆ - อิเล็กตรอนหรือไอออน (แคตไอออนหรือแอนไอออน) กระบวนการก่อตัวของก๊าซไอออไนซ์จะเรียกว่าไอออไนซ์และงานที่ต้องใช้ในการดึงอิเล็กตรอนออกจากอนุภาคอะตอมให้กลายเป็นอิเล็กตรอนและไอออนจะเรียกว่างานไอออไนซ์ซึ่งวัดเป็นโวลต์อิเล็กตรอนและเป็น เรียกว่าศักยภาพไอออไนเซชัน พลังงานที่ต้องใช้เพื่อกำจัดอิเล็กตรอนออกจากอะตอมนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของเฟสก๊าซ ค่าสามารถอยู่ระหว่าง 3.5 ถึง 25 eV โลหะของกลุ่มอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ ได้แก่ โพแทสเซียม แคลเซียม และตามลำดับ สารประกอบเคมี. อิเล็กโทรดถูกเคลือบด้วยสารประกอบดังกล่าวเพื่อให้มีส่วนช่วยในการคงอยู่และการเผาไหม้ของส่วนเชื่อม

นอกจากนี้ เพื่อให้ส่วนโค้งเกิดขึ้นและเผาไหม้ จำเป็นต้องมีอุณหภูมิคงที่ที่แคโทด ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของแคโทด เส้นผ่านศูนย์กลาง ขนาด และอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อม. อุณหภูมิของอาร์คไฟฟ้าจึงต้องคงที่และไม่ผันผวนด้วย ค่ามหาศาลปัจจุบันอุณหภูมิสามารถเข้าถึง 7,000 องศาดังนั้นวัสดุทั้งหมดจึงสามารถเชื่อมเข้าด้วยกันได้อย่างแน่นอน รับประกันอุณหภูมิที่คงที่ด้วยแหล่งจ่ายไฟที่ทำงานอย่างเหมาะสม ดังนั้นจึงเป็นทางเลือกในการออกแบบ เครื่องเชื่อมที่สำคัญมากมันส่งผลต่อคุณสมบัติของส่วนโค้ง

การเกิดขึ้น

มันเกิดขึ้นในระหว่างการลัดวงจรอย่างรวดเร็ว นั่นคือเมื่ออิเล็กโทรดสัมผัสกับพื้นผิวของวัสดุที่กำลังเชื่อม เนื่องจากอุณหภูมิมหาศาล พื้นผิวของวัสดุจะละลาย และแถบเล็ก ๆ ของวัสดุหลอมเหลวจะเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรด และพื้นผิว เมื่อถึงเวลาที่อิเล็กโทรดและวัสดุที่ถูกเชื่อมแยกออกจากกัน คอของวัสดุจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งจะแตกและระเหยไปทันทีเนื่องจาก ค่าสูงความหนาแน่นกระแส ก๊าซจะแตกตัวเป็นไอออนและเกิดส่วนโค้งไฟฟ้า คุณสามารถทำให้เธอตื่นเต้นได้ด้วยการสัมผัสหรือเกา

ลักษณะเฉพาะ

มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้เมื่อเปรียบเทียบกับค่าไฟฟ้าอื่นๆ:

• ความหนาแน่นกระแสสูง ถึงหลายพันแอมแปร์ต่อ ตารางเซนติเมตรเนื่องจากบรรลุอุณหภูมิที่สูงมาก
• การกระจายสนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรด ใกล้อิเล็กโทรดแรงดันไฟฟ้าตกจะสูงมาก เมื่ออยู่ในคอลัมน์จะตรงกันข้าม
• อุณหภูมิมหาศาลที่เข้าถึงได้มากที่สุด ค่าขนาดใหญ่ในเสาเนื่องจาก ความหนาแน่นสูงปัจจุบัน เมื่อความยาวของคอลัมน์เพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะลดลง และในทางกลับกัน เมื่อคอลัมน์แคบลง อุณหภูมิก็จะเพิ่มขึ้น
• เมื่อใช้ส่วนโค้งเชื่อมคุณจะได้รับคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลาย - ขึ้นอยู่กับแรงดันตกที่ความหนาแน่นกระแสที่ความยาวคงที่นั่นคือการเผาไหม้ที่มั่นคง ในขณะนี้มีลักษณะแรงดันไฟฟ้าอยู่สามประการ

สิ่งแรกกำลังตกลงมาเมื่อมีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นและความหนาแน่นกระแสก็ลดลงแรงดันไฟฟ้าก็ลดลง อย่างที่สองนั้นยากเมื่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสไม่ส่งผลกระทบต่อค่าแรงดันไฟฟ้า แต่อย่างใด และอย่างที่สามจะเพิ่มขึ้น เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ดังนั้นส่วนเชื่อมจึงเรียกได้ว่าเป็นวิธีการยึดที่ดีที่สุดและน่าเชื่อถือที่สุด โครงสร้างโลหะ. กระบวนการเชื่อมมีผลกระทบอย่างมากต่ออุตสาหกรรมในปัจจุบัน เนื่องจากเฉพาะส่วนโค้งการเชื่อมที่มีอุณหภูมิสูงเท่านั้นจึงจะสามารถยึดโลหะส่วนใหญ่ไว้ด้วยกันได้ เพื่อให้ได้ตะเข็บคุณภาพสูงและเชื่อถือได้จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณลักษณะทั้งหมดของส่วนโค้งอย่างถูกต้องและแม่นยำตรวจสอบค่าทั้งหมดด้วยเหตุนี้ ขั้นตอนจะผ่านไปได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของส่วนโค้งด้วย: ความหนาแน่นกระแสอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้า

หลักการเชื่อมอาร์กด้วยไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับการใช้อุณหภูมิการปล่อยประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดเชื่อมกับชิ้นงานโลหะ

การปล่อยส่วนโค้งเกิดขึ้นเนื่องจากการพังทลายทางไฟฟ้าของช่องว่างอากาศ เมื่อปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้น โมเลกุลของก๊าซจะถูกแตกตัวเป็นไอออน อุณหภูมิและค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น และจะเปลี่ยนไปสู่สถานะพลาสมา

การเผาไหม้ของส่วนเชื่อมจะมาพร้อมกับการปล่อยแสงจำนวนมากและโดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานความร้อนซึ่งส่งผลให้อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็วและเกิดการหลอมโลหะของชิ้นงานในท้องถิ่น นี่คือการเชื่อม

ในระหว่างการทำงาน เพื่อเริ่มการปล่อยส่วนโค้ง ชิ้นงานจะถูกอิเล็กโทรดสัมผัสชิ้นงานเป็นเวลาสั้นๆ กล่าวคือ เกิดการลัดวงจร ตามมาด้วยการแตกหักของหน้าสัมผัสโลหะและสร้างช่องว่างอากาศที่ต้องการ ด้วยวิธีนี้ จะเลือกความยาวที่เหมาะสมที่สุดของส่วนเชื่อม

เมื่อมีการคายประจุที่สั้นมาก อิเล็กโทรดอาจเกาะติดกับชิ้นงาน การหลอมเหลวจะเกิดขึ้นรุนแรงเกินไป ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดการหย่อนคล้อยได้ ส่วนโค้งยาวมีลักษณะเฉพาะคือความไม่เสถียรของการเผาไหม้และอุณหภูมิสูงในบริเวณเชื่อมไม่เพียงพอ

ความไม่มั่นคงและการโค้งงอที่มองเห็นได้ของรูปร่างส่วนโค้งของการเชื่อมมักจะสังเกตได้ในระหว่างการทำงานของหน่วยเชื่อมอุตสาหกรรมที่มีชิ้นส่วนค่อนข้างใหญ่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเป่าด้วยแม่เหล็ก

สาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่ากระแสอาร์กเชื่อมสร้างสนามแม่เหล็กที่แน่นอนซึ่งมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่านชิ้นงานขนาดใหญ่

นั่นคือการโก่งตัวของส่วนโค้งเกิดจากแรงแม่เหล็ก กระบวนการนี้เรียกว่าการเป่าเนื่องจากส่วนโค้งถูกเบี่ยงเบนไปราวกับอยู่ภายใต้อิทธิพลของลม

ไม่มีวิธีที่รุนแรงในการต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้ เพื่อลดอิทธิพลของการระเบิดของแม่เหล็ก จะใช้การเชื่อมด้วยส่วนโค้งที่สั้นลง และวางอิเล็กโทรดไว้ที่มุมหนึ่งด้วย

สื่อการเผาไหม้

มีหลายที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีการเชื่อมโดยใช้การปล่อยอาร์กไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติและพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน อาร์คเชื่อมไฟฟ้ามีประเภทดังต่อไปนี้:

• เปิด. การปลดปล่อยเกิดขึ้นโดยตรงในชั้นบรรยากาศ
• ปิด. อุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซจำนวนมากจากฟลักซ์การเผาไหม้ ฟลักซ์บรรจุอยู่ในการเคลือบลวดเชื่อม
• ในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซป้องกัน ในตัวเลือกนี้ ก๊าซจะถูกส่งไปยังโซนการเชื่อม ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นฮีเลียม อาร์กอน หรือคาร์บอนไดออกไซด์

การป้องกันโซนการเชื่อมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะหลอมเหลวภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนในบรรยากาศ

ชั้นออกไซด์ป้องกันการเกิดการเชื่อมต่อเนื่องโลหะที่ข้อต่อมีรูพรุนส่งผลให้ความแข็งแรงและความแน่นของข้อต่อลดลง

ในระดับหนึ่งส่วนโค้งนั้นสามารถสร้างปากน้ำในเขตการเผาไหม้ได้เนื่องจากการก่อตัวของพื้นที่ ความดันโลหิตสูงป้องกันการไหลเวียนของอากาศในชั้นบรรยากาศ

การใช้ฟลักซ์ช่วยให้สามารถบีบอากาศจากบริเวณการเชื่อมได้มากขึ้น การใช้ก๊าซป้องกันที่จ่ายให้ภายใต้ความกดดันช่วยแก้ปัญหานี้ได้เกือบทั้งหมด

ระยะเวลาการคายประจุ

นอกเหนือจากเกณฑ์การป้องกันแล้ว การปลดปล่อยส่วนโค้งยังถูกจำแนกตามระยะเวลา มีกระบวนการที่การเผาไหม้ส่วนโค้งเกิดขึ้นในโหมดพัลซิ่ง

ในอุปกรณ์ดังกล่าว การเชื่อมจะดำเนินการในระยะเวลาอันสั้น ในระหว่างแฟลช อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าที่เพียงพอสำหรับการหลอมละลายเฉพาะที่ของโซนเล็กๆ ที่เกิดการเชื่อมต่อแบบจุด

เทคโนโลยีการเชื่อมส่วนใหญ่ที่ใช้จะใช้เวลาการเผาไหม้ส่วนโค้งค่อนข้างนาน ในระหว่างกระบวนการเชื่อม อิเล็กโทรดจะเคลื่อนที่ไปตามขอบที่เชื่อมอยู่ตลอดเวลา

ภูมิภาค อุณหภูมิสูงขึ้นการสร้างการเคลื่อนที่ตามอิเล็กโทรด หลังจากย้าย อิเล็กโทรดเชื่อมอุณหภูมิของพื้นที่ที่เคลื่อนที่ลดลง การตกผลึกของสระเชื่อมเกิดขึ้น และการก่อตัวของรอยเชื่อมที่แข็งแกร่ง

โครงสร้างการปล่อยส่วนโค้ง

พื้นที่ปล่อยส่วนโค้งแบ่งออกเป็นสามส่วนตามอัตภาพ พื้นที่ที่อยู่ติดกับขั้ว (แอโนดและแคโทด) เรียกว่า แอโนดและแคโทด ตามลำดับ

ส่วนกลางของส่วนโค้งที่อยู่ระหว่างบริเวณขั้วบวกและขั้วลบเรียกว่าส่วนโค้ง อุณหภูมิในบริเวณอาร์คการเชื่อมสามารถสูงถึงหลายพันองศา (สูงถึง 7000 °C)

แม้ว่าความร้อนจะไม่ถูกถ่ายเทไปยังโลหะทั้งหมด แต่ก็เพียงพอที่จะละลายได้ ดังนั้นจุดหลอมเหลวของเหล็กเมื่อเปรียบเทียบคือ 1300-1500 °C

จำเป็นต้องมีเพื่อให้แน่ใจว่าการเผาไหม้ส่วนโค้งมีความเสถียร เงื่อนไขต่อไปนี้: การมีอยู่ของกระแสลำดับ 10 แอมแปร์ (นี่คือค่าต่ำสุดซึ่งสูงสุดสามารถเข้าถึง 1,000 แอมแปร์) ในขณะที่รักษาแรงดันอาร์คจาก 15 ถึง 40 โวลต์

แรงดันไฟฟ้าตกนี้เกิดขึ้นในการปล่อยส่วนโค้ง การกระจายแรงดันไฟฟ้าข้ามโซนอาร์คไม่สม่ำเสมอ แรงดันไฟฟ้าตกที่ใช้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในโซนขั้วบวกและขั้วลบ

ได้มีการทดลองแล้วว่า ที่ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมมากที่สุดจะสังเกตได้ในโซนแคโทด ในส่วนเดียวกันของส่วนโค้งจะสังเกตเห็นการไล่ระดับอุณหภูมิสูงสุด

ดังนั้นเมื่อเลือกขั้วของกระบวนการเชื่อม แคโทดจะเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดเมื่อต้องการให้มีการหลอมละลายมากที่สุด โดยจะเพิ่มอุณหภูมิ ในทางตรงกันข้ามเพื่อให้ชิ้นงานเจาะลึกยิ่งขึ้นจะมีการติดแคโทดไว้ด้วย ส่วนที่เล็กที่สุดของแรงดันไฟฟ้าจะลดลงในคอลัมน์ส่วนโค้ง

ในการผลิต งานเชื่อมอิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลืองแรงดันไฟฟ้าแคโทดจะลดลงน้อยกว่าขั้วบวกนั่นคือโซนอุณหภูมิสูงจะเลื่อนไปทางขั้วบวก

ดังนั้นด้วยเทคโนโลยีนี้ ชิ้นงานจึงเชื่อมต่อกับขั้วบวก ซึ่งรับประกันการให้ความร้อนที่ดีและการป้องกันอิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลืองจากอุณหภูมิที่มากเกินไป

โซนอุณหภูมิ

ควรสังเกตว่าในการเชื่อมทุกประเภททั้งที่มีอิเล็กโทรดแบบสิ้นเปลืองและไม่สิ้นเปลืองคอลัมน์ส่วนโค้ง (ศูนย์กลาง) จะมีมากที่สุด อุณหภูมิสูง- ประมาณ 5,000-7,000 °C และบางครั้งก็สูงกว่านั้น

โซนอุณหภูมิต่ำสุดจะอยู่ในภูมิภาคที่มีการใช้งาน แคโทดหรือแอโนด ในโซนเหล่านี้สามารถปล่อยความร้อนของส่วนโค้งได้ 60-70%

นอกจากอุณหภูมิของชิ้นงานและอิเล็กโทรดเชื่อมจะเพิ่มขึ้นอย่างมากแล้ว การคายประจุยังปล่อยคลื่นอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลตที่อาจทำให้เกิด อิทธิพลที่ไม่ดีบนตัวของช่างเชื่อม จำเป็นต้องใช้มาตรการป้องกัน

สำหรับการเชื่อมแบบ AC นั้นไม่มีแนวคิดเรื่องขั้วเนื่องจากตำแหน่งของขั้วบวกและแคโทดเปลี่ยนไปที่ความถี่อุตสาหกรรมที่ 50 การสั่นสะเทือนต่อวินาที

ส่วนโค้งในกระบวนการนี้มีความเสถียรน้อยกว่าเมื่อเทียบกับกระแสตรงอุณหภูมิจะผันผวน ข้อดีของกระบวนการเชื่อมโดยใช้กระแสสลับนั้นรวมถึงอุปกรณ์ที่ง่ายกว่าและราคาถูกกว่าและแม้กระทั่งการขาดปรากฏการณ์เช่นการระเบิดของแม่เหล็กซึ่งเกือบจะสมบูรณ์ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น

ลักษณะเฉพาะของโวลต์-แอมแปร์

กราฟแสดงการขึ้นต่อกันของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานกับกระแสเชื่อม เรียกว่าลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสของกระบวนการเชื่อม

เส้นโค้งสีแดงแสดงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดและชิ้นงานในเฟสการกระตุ้นของส่วนเชื่อมและการเผาไหม้ที่เสถียร จุดเริ่มต้นเส้นโค้งสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแหล่งพลังงาน

ในขณะที่ช่างเชื่อมเริ่มการปล่อยอาร์ก แรงดันไฟฟ้าจะลดลงอย่างรวดเร็วจนกระทั่งช่วงเวลาที่พารามิเตอร์อาร์คคงที่และค่าของกระแสการเชื่อมถูกสร้างขึ้น ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดที่ใช้ กำลังของแหล่งพลังงาน และชุด ความยาวส่วนโค้ง

เมื่อเริ่มช่วงเวลานี้ แรงดันอาร์คและอุณหภูมิจะคงที่ และกระบวนการทั้งหมดจะมีเสถียรภาพ

สวัสดีผู้เยี่ยมชมบล็อกของฉันทุกคน หัวข้อบทความวันนี้คืออาร์คไฟฟ้าและการป้องกันอาร์คไฟฟ้า หัวข้อนี้ไม่ได้สุ่ม ฉันกำลังเขียนจากโรงพยาบาล Sklifosovsky คุณเดาได้ไหมว่าทำไม?

อาร์คไฟฟ้าคืออะไร

นี่เป็นหนึ่งในประเภทของการปล่อยประจุไฟฟ้าในก๊าซ (ปรากฏการณ์ทางกายภาพ) เรียกอีกอย่างว่า - การปล่อยส่วนโค้งหรือส่วนโค้งโวลตาอิก ประกอบด้วยก๊าซกึ่งเป็นกลางที่แตกตัวเป็นไอออนทางไฟฟ้า (พลาสมา)

มันสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างสองอิเล็กโทรดเมื่อแรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้นหรือเข้าใกล้กัน

สั้น ๆ เกี่ยวกับ คุณสมบัติ: อุณหภูมิอาร์กไฟฟ้า ตั้งแต่ 2500 ถึง 7000 °C ไม่ใช่อุณหภูมิต่ำแต่. ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับพลาสมาทำให้เกิดความร้อน ออกซิเดชัน การหลอม การระเหย และการกัดกร่อนประเภทอื่นๆ มาพร้อมกับการแผ่รังสีแสง คลื่นระเบิดและคลื่นกระแทก อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ ไฟไหม้ การปล่อยโอโซนและคาร์บอนไดออกไซด์

มีข้อมูลมากมายบนอินเทอร์เน็ตว่าอาร์คไฟฟ้าคืออะไร คุณสมบัติของอาร์คคืออะไร หากคุณสนใจรายละเอียดเพิ่มเติม ลองดู ตัวอย่างเช่น ใน ru.wikipedia.org

ตอนนี้เกี่ยวกับอุบัติเหตุของฉัน มันยากที่จะเชื่อ แต่เมื่อ 2 วันก่อนฉันเจอปรากฏการณ์นี้โดยตรงและไม่ประสบผลสำเร็จ มันเกิดขึ้นเช่นนี้: เมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน ที่ทำงาน ฉันได้รับมอบหมายให้เดินสายไฟในกล่องรวมสัญญาณแล้วเชื่อมต่อกับเครือข่าย ไม่มีปัญหากับการเดินสายไฟ แต่เมื่อฉันปีนขึ้นไปบนโล่ ปัญหาบางอย่างก็เกิดขึ้น น่าเสียดายที่ลืม Android ไว้ที่บ้าน ไม่ได้ถ่ายรูปแผงไฟฟ้า ไม่งั้นจะชัดเจนกว่านี้ บางทีฉันอาจจะทำอะไรมากกว่านี้เมื่อฉันกลับไปทำงาน ดังนั้นโล่จึงเก่ามาก - 3 เฟส, ซีโร่บัส (หรือที่เรียกว่ากราวด์), เบรกเกอร์ 6 ตัวและสวิตช์แพ็คเกจ (ดูเหมือนง่าย) สภาพในตอนแรกไม่ได้สร้างแรงบันดาลใจให้เกิดความมั่นใจ ฉันต่อสู้กับ Zero Bus เป็นเวลานาน เนื่องจากสลักเกลียวทั้งหมดเป็นสนิม หลังจากนั้นฉันก็ติดตั้งเฟสบนเครื่องได้อย่างง่ายดาย ทุกอย่างเรียบร้อยดี ฉันตรวจสอบหลอดไฟแล้วพวกมันใช้งานได้

หลังจากนั้นฉันก็กลับมาที่แผงสวิตช์บอร์ดเพื่อวางสายไฟอย่างระมัดระวังและปิด ฉันอยากจะทราบว่าแผงไฟฟ้านั้นตั้งอยู่ที่ความสูงประมาณ 2 เมตร ในทางแคบ และเพื่อไปถึงที่นั่น ฉันใช้บันได (บันได) ขณะวางสายไฟ ฉันพบประกายไฟที่หน้าสัมผัสของเครื่องอื่น ซึ่งทำให้ไฟกระพริบ ดังนั้นฉันจึงดึงหน้าสัมผัสทั้งหมดออกมาและตรวจสอบสายไฟที่เหลือต่อไป (ทำเพียงครั้งเดียวและไม่ต้องกลับมาทำเช่นนี้อีก) เมื่อพบว่าหน้าสัมผัสหนึ่งของกระเป๋ามีอุณหภูมิสูง ฉันจึงตัดสินใจขยายออกไปด้วย ฉันเอาไขควงพิงสกรูแล้วหมุน ปัง! มีการระเบิด แฟลช ฉันถูกโยนกลับไป ชนกำแพง ฉันล้มลงกับพื้น มองไม่เห็นอะไรเลย (ตาบอด) โล่ไม่หยุดระเบิดและส่งเสียงหึ่งๆ ฉันไม่รู้ว่าทำไมการป้องกันถึงไม่ทำงาน เมื่อรู้สึกถึงประกายไฟที่ตกลงมาบนตัวฉัน ฉันจึงตระหนักว่าฉันต้องออกไป ฉันออกไปด้วยการสัมผัสคลาน เมื่อออกจากทางแคบนี้แล้ว จึงเริ่มโทรหาคู่ของตน ในขณะนั้นฉันก็รู้สึกอย่างนั้นกับฉัน มือขวา(ฉันถือไขควงไว้กับเธอ) มีบางอย่างผิดปกติฉันรู้สึกเจ็บปวดมาก

เราร่วมกับคู่ของฉันตัดสินใจว่าจะต้องวิ่งไปที่สถานีปฐมพยาบาล ผมว่าไม่คุ้มที่จะบอกว่าเกิดอะไรขึ้นต่อไปผมเพิ่งฉีดยาไปโรงพยาบาล ฉันจะไม่มีวันลืมเสียงแย่ ๆ ของการลัดวงจรที่ยาวนาน - คันพร้อมเสียงหึ่ง

ตอนนี้ฉันอยู่โรงพยาบาล มีรอยถลอกที่เข่า หมอคิดว่าฉันถูกไฟฟ้าช็อต นี่คือทางออก จึงเฝ้าดูหัวใจของฉัน ฉันเชื่อว่าฉันไม่ตกใจ แต่แผลไหม้ที่มือของฉันเกิดจากอาร์คไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างไฟฟ้าลัดวงจร

ฉันยังไม่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้นที่นั่น เหตุใดจึงเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ฉันคิดว่าเมื่อหมุนสกรู หน้าสัมผัสจะเคลื่อนที่และเกิดไฟฟ้าลัดวงจรแบบเฟสต่อเฟส หรือมีสายเปลือยอยู่ด้านหลังแพ็กเก็ตสวิตช์ และเมื่อสกรูเข้าใกล้ ก อาร์คไฟฟ้า. ฉันจะทราบในภายหลังว่าพวกเขาคิดออกหรือไม่

ให้ตายเถอะฉันไปเอาผ้าพันแผลมาพันมือฉันมากจนฉันเขียนด้วยมือซ้ายตอนนี้)))

ฉันไม่ได้ถ่ายรูปโดยไม่มีผ้าพันแผลมันเป็นภาพที่ไม่พึงประสงค์มาก ฉันไม่อยากทำให้ช่างไฟฟ้ามือใหม่ตกใจ….

มาตรการป้องกันอาร์คไฟฟ้าที่สามารถปกป้องฉันได้มีอะไรบ้าง หลังจากวิเคราะห์อินเทอร์เน็ต ฉันพบว่าวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการปกป้องผู้คนในการติดตั้งระบบไฟฟ้าจากอาร์คไฟฟ้าคือชุดกันความร้อน ใน อเมริกาเหนือเครื่องจักรพิเศษจากซีเมนส์ได้รับความนิยมอย่างมากซึ่งป้องกันทั้งอาร์คไฟฟ้าและกระแสสูงสุด ในรัสเซีย ในขณะนี้ เครื่องจักรดังกล่าวใช้ในสถานีไฟฟ้าแรงสูงเท่านั้น ในกรณีของฉันถุงมืออิเล็กทริกจะเพียงพอสำหรับฉัน แต่ลองคิดดูว่าจะเชื่อมต่อหลอดไฟเข้าด้วยกันอย่างไร มันอึดอัดมาก ฉันขอแนะนำให้ใช้แว่นตานิรภัยเพื่อปกป้องดวงตาของคุณ

ในการติดตั้งระบบไฟฟ้าการต่อสู้กับส่วนโค้งไฟฟ้าจะดำเนินการโดยใช้สวิตช์สุญญากาศและน้ำมันรวมถึงการใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าร่วมกับห้องดับเพลิงส่วนโค้ง

นี่คือทั้งหมด? เลขที่! วิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการป้องกันตัวเองจากอาร์คไฟฟ้าในความคิดของฉันคือ งานคลายเครียด . ฉันไม่รู้เกี่ยวกับคุณ แต่ฉันจะไม่ทำงานภายใต้แรงดันไฟฟ้าอีกต่อไป...

แค่นั้นแหละสำหรับบทความของฉัน อาร์คไฟฟ้าและ การป้องกันส่วนโค้งสิ้นสุด คุณมีอะไรจะเพิ่มหรือไม่? ทิ้งข้อความไว้.

อาร์คไฟฟ้าและคุณสมบัติของมัน

ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมเครื่องกล การเชื่อมอาร์ค. มาดูคุณสมบัติของการเชื่อมอาร์กไฟฟ้ากันดีกว่า

อาร์คไฟฟ้าคือการคายประจุกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องระหว่างอิเล็กโทรดสองตัวที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซ อาร์คไฟฟ้าที่ใช้เชื่อมโลหะเรียกว่า อาร์คเชื่อม. ในกรณีส่วนใหญ่ ส่วนโค้งดังกล่าวจะไหม้ระหว่างอิเล็กโทรดและผลิตภัณฑ์ เช่น เป็นส่วนโค้งของการกระทำโดยตรง

ส่วนโค้งโดยตรง กระแสตรงการเผาไหม้ระหว่างอิเล็กโทรดโลหะ (แคโทด) และโลหะที่เชื่อม (แอโนด) มีพื้นที่ที่สามารถแยกแยะได้ชัดเจนหลายประการ (รูปที่ 2.3) เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ช่องแก๊สการต่ออิเล็กโทรดจะมีรูปทรงกรวยหรือทรงกระบอกที่ถูกตัดทอน คุณสมบัติของมันคือ ระยะทางที่แตกต่างกันจากขั้วไฟฟ้าไม่เท่ากัน ชั้นก๊าซบาง ๆ ที่อยู่ติดกับอิเล็กโทรดมีค่อนข้างมาก อุณหภูมิต่ำ. ชั้นเหล่านี้เรียกว่าแคโทด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขั้วของอิเล็กโทรดที่อยู่ติดกัน 2 และขั้วบวก 4 พื้นที่ส่วนโค้ง

ความยาวของบริเวณแคโทด แอลเคถูกกำหนดโดยเส้นทางอิสระของอะตอมที่เป็นกลางและเป็น

̃ประมาณ 10 -5 ซม. ความยาวของบริเวณขั้วบวก แอลเอถูกกำหนดโดยเส้นทางอิสระของอิเล็กตรอนและอยู่ที่ประมาณ 10 -3 ซม. ระหว่างบริเวณใกล้อิเล็กโทรดจะมีบริเวณคายประจุที่ยาวที่สุดและมีอุณหภูมิสูง - คอลัมน์ส่วนโค้ง แอล ซี 3

จุดจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของแคโทดและแอโนดเรียกว่าแคโทดตามลำดับ 1 และขั้วบวก 5 จุดซึ่งเป็นฐานของเสาอาร์คที่กระแสเชื่อมทั้งหมดผ่านไป จุดอิเล็กโทรดมีความโดดเด่นด้วยความสว่างของการเรืองแสงที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (2600... 3200 K) อุณหภูมิในคอลัมน์ส่วนโค้งถึง 6,000...8000 K.

ความยาวรวมอาร์คเชื่อม ฉันเท่ากับผลรวมของความยาวของบริเวณทั้งสามส่วน (l d ​​​​=l a +l k)และตามสภาพจริงคือ 2...6 มม.

แรงดันไฟฟ้ารวมของส่วนโค้งในการเชื่อมคือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในแต่ละพื้นที่ของส่วนโค้ง และช่วงตั้งแต่ 20 ถึง 40 V การขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในส่วนโค้งเชื่อมตามความยาวของสมการอธิบายโดยสมการ , ที่ไหน เอ -ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าตกในบริเวณแคโทดและแอโนด, V; ฉัน- ความยาวคอลัมน์ส่วนโค้ง mm; ข-แรงดันไฟฟ้าตกจำเพาะในส่วนโค้ง เช่น อ้างอิงถึงความยาวส่วนโค้ง 1 มม., V/มม.

หนึ่งในคุณสมบัติหลักของการปล่อยอาร์กไฟฟ้าคือลักษณะแรงดันกระแสคงที่ - การพึ่งพาแรงดันอาร์กที่ความยาวคงที่กับความแรงของกระแสในนั้น (รูปที่ 2.4)

เมื่อความยาวส่วนโค้งเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น และเส้นโค้งของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสคงที่ของส่วนโค้งจะเพิ่มขึ้นสูงขึ้น ในขณะที่ยังคงรูปร่างไว้โดยประมาณ (เส้นโค้ง a, b, c) มันแยกความแตกต่างสามภูมิภาค: ลดลง I, แข็ง (เกือบแนวนอน) II และเพิ่มขึ้น III ขึ้นอยู่กับสภาพการเผาไหม้ส่วนโค้งส่วนลักษณะใดส่วนหนึ่งจะสอดคล้องกับส่วนนั้น เมื่อเป็นแบบแมนนวล การเชื่อมอาร์คอิเล็กโทรดเคลือบ, การเชื่อมในก๊าซป้องกันด้วยอิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลืองและการเชื่อมอาร์กใต้น้ำที่ความหนาแน่นกระแสค่อนข้างต่ำ, ลักษณะส่วนโค้งจะลดลงในตอนแรกและเมื่อกระแสเพิ่มขึ้นจะกลายเป็นแข็งโดยสิ้นเชิง ในเวลาเดียวกัน เมื่อกระแสไฟฟ้าเชื่อมเพิ่มขึ้น หน้าตัดของส่วนโค้งและพื้นที่จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน ภาพตัดขวางจุดขั้วบวกและแคโทด ความหนาแน่นกระแสและแรงดันอาร์คยังคงที่

เมื่อทำการเชื่อมภายใต้ส่วนโค้งที่จมอยู่ใต้น้ำและในก๊าซป้องกันด้วยลวดอิเล็กโทรดบาง ๆ ที่ความหนาแน่นกระแสสูง คุณลักษณะส่วนโค้งจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแคโทดและขั้วบวกจะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดและไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้อีก ในช่องว่างส่วนโค้ง ไอออไนซ์โดยสมบูรณ์ของโมเลกุลก๊าซเกิดขึ้น และกระแสการเชื่อมที่เพิ่มขึ้นอีกสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความเร็วการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและไอออน กล่าวคือ เนื่องจากความแรงของสนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ดังนั้นเพื่อเพิ่มกระแสการเชื่อมเพิ่มเติม จำเป็นต้องเพิ่มแรงดันอาร์ค

ส่วนเชื่อมเป็นแหล่งความร้อนเข้มข้นที่ทรงพลัง เกือบทั้งหมด พลังงานไฟฟ้าที่ถูกส่วนโค้งกลืนกินกลายเป็นความร้อน เต็ม พลังงานความร้อนส่วนโค้ง Q=ฉันเซนต์ยูดี(J/s) ขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสเชื่อม ฉันเซนต์(A) และแรงดันไฟฟ้าส่วนโค้ง คุณดี(ใน).

ควรสังเกตว่าไม่ได้ใช้ความร้อนทั้งหมดของส่วนโค้งในการทำความร้อนและการหลอมโลหะ ส่วนหนึ่งถูกใช้ไปอย่างไร้ประโยชน์ในการทำความร้อนอากาศโดยรอบหรือป้องกันก๊าซ รังสี ฯลฯ ในเรื่องนี้พลังงานความร้อนที่มีประสิทธิภาพของส่วนโค้ง คิฟฟ์(J/s) (ส่วนหนึ่งของความร้อนของส่วนเชื่อมที่ป้อนเข้าไปในผลิตภัณฑ์โดยตรง) ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้: โดยที่ η คือค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ) ของกระบวนการทำความร้อนผลิตภัณฑ์ด้วยส่วนเชื่อมซึ่งพิจารณาจากการทดลอง

ค่าสัมประสิทธิ์ η ขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อม วัสดุอิเล็กโทรด การเคลือบหรือองค์ประกอบของฟลักซ์ และปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเช่นเมื่อเชื่อมด้วยส่วนโค้งเปิดด้วยอิเล็กโทรดคาร์บอนหรือทังสเตนจะมีค่าเฉลี่ย 0.6 เมื่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดเคลือบ (คุณภาพสูง) - ประมาณ 0.75 เมื่อทำการเชื่อมภายใต้ส่วนโค้งที่จมอยู่ใต้น้ำ - 0.8 หรือมากกว่า

ถึงหมวดหมู่:

การประกอบโครงสร้างโลหะ

อาร์คไฟฟ้าและคุณสมบัติของมัน

อาร์คไฟฟ้าคือการปล่อยประจุไฟฟ้าในระยะยาวที่เกิดขึ้นในช่องว่างก๊าซระหว่างตัวนำสองตัว - อิเล็กโทรดและโลหะที่ถูกเชื่อมด้วยกระแสไฟฟ้าที่มีนัยสำคัญ การสร้างไอออนไนซ์ของชั้นอากาศซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องภายใต้อิทธิพลของการไหลอย่างรวดเร็วของไอออนบวกและลบและอิเล็กตรอนในส่วนโค้งสร้างขึ้น เงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อการเผาไหม้ของส่วนเชื่อมที่ยาวนานและมั่นคง

ข้าว. 1. ส่วนโค้งไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดโลหะและโลหะที่กำลังเชื่อม: a - แผนภาพของส่วนโค้ง, b - กราฟของแรงดันไฟฟ้าส่วนโค้งยาว 4 มม. 1 - อิเล็กโทรด, 2 - รัศมีเปลวไฟ, 3 - คอลัมน์ส่วนโค้ง, 4 - การเชื่อมโลหะ, 5 - จุดขั้วบวก, 6 - สระหลอมเหลว, 7 - ปล่องภูเขาไฟ, 8 - จุดแคโทด; h - ความลึกของการเจาะในส่วนโค้ง, A - โมเมนต์ของการจุดระเบิดส่วนโค้ง, B - โมเมนต์ของการเผาไหม้ที่เสถียร

ส่วนโค้งประกอบด้วยเสาซึ่งฐานตั้งอยู่ในที่ลุ่ม (ปล่องภูเขาไฟ) ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของสระหลอมเหลว ส่วนโค้งล้อมรอบด้วยรัศมีเปลวไฟที่เกิดจากไอและก๊าซที่มาจากคอลัมน์ส่วนโค้ง คอลัมน์มีรูปทรงกรวยและเป็นส่วนหลักของส่วนโค้งเนื่องจากมีความเข้มข้นของพลังงานหลักซึ่งสอดคล้องกับความหนาแน่นสูงสุดของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านส่วนโค้ง ส่วนบนคอลัมน์ที่อยู่บนอิเล็กโทรด 1 (แคโทด) มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและมีจุดแคโทด 8 ปล่อยผ่านจุดแคโทด จำนวนมากที่สุดอิเล็กโทรด ฐานของกรวยคอลัมน์ส่วนโค้งตั้งอยู่บนโลหะที่กำลังเชื่อม (ขั้วบวก) และก่อให้เกิดจุดขั้วบวก เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแอโนดที่ค่าเฉลี่ยของกระแสเชื่อมจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 ... มากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแคโทดประมาณ 2 เท่า

ใช้กระแสตรงและกระแสสลับในการเชื่อม เมื่อใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ลบของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรด (ขั้วตรง) หรือกับชิ้นงานที่กำลังเชื่อม “” (ขั้วกลับ) การกลับขั้วใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องลดการปล่อยความร้อนบนผลิตภัณฑ์ที่กำลังเชื่อม: เมื่อเชื่อมโลหะบางหรือละลายต่ำ โลหะผสม สเตนเลส และเหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่ไวต่อความร้อนสูงเกินไป รวมถึงเมื่อใช้ อิเล็กโทรดบางประเภท

เน้น จำนวนมากความอบอุ่นและมีอุณหภูมิสูง ในเวลาเดียวกัน ส่วนโค้งไฟฟ้าจะสร้างความร้อนที่เข้มข้นมากให้กับโลหะ ดังนั้นในระหว่างการเชื่อมโลหะจะยังคงได้รับความร้อนเล็กน้อยแม้จะอยู่ห่างจากส่วนเชื่อมหลายเซนติเมตรก็ตาม

การกระทำของส่วนโค้งจะทำให้โลหะละลายจนถึงระดับความลึก h ที่เรียกว่าความลึกของการเจาะหรือการเจาะ

ส่วนโค้งจะตื่นเต้นเมื่ออิเล็กโทรดเข้าใกล้โลหะที่กำลังเชื่อมและทำให้วงจรการเชื่อมลัดวงจร เนื่องจากจุดที่อิเล็กโทรดสัมผัสกับโลหะมีความต้านทานสูง ปลายอิเล็กโทรดจึงร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและเริ่มปล่อยกระแสอิเล็กตรอนออกมา เมื่อปลายอิเล็กโทรดเคลื่อนออกจากโลหะอย่างรวดเร็วไปเป็นระยะทาง 2...4 มม. จะเกิดส่วนโค้งไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าในส่วนโค้ง กล่าวคือ แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดกับโลหะฐาน ขึ้นอยู่กับความยาวของอิเล็กโทรดเป็นหลัก ที่กระแสเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าในส่วนโค้งสั้นจะต่ำกว่าในส่วนโค้งยาว เนื่องจากส่วนโค้งที่ยาวทำให้ความต้านทานของช่องว่างก๊าซมีมากขึ้น ความต้านทานเพิ่มขึ้นใน วงจรไฟฟ้าที่กระแสคงที่จะต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในวงจร ยิ่งความต้านทานสูง แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสเดียวกันจะไหลผ่านวงจร

ส่วนโค้งระหว่างอิเล็กโทรดโลหะและโลหะจะไหม้ที่แรงดันไฟฟ้า 18 ... 28 V ในการเริ่มต้นส่วนโค้ง ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าที่จำเป็นเพื่อรักษาการเผาไหม้ตามปกติ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงแรกช่องว่างอากาศยังไม่ได้รับความร้อนเพียงพอและจำเป็นต้องให้อิเล็กตรอนมีความเร็วสูงเพื่อแยกโมเลกุลและอะตอมของอากาศ เพียงเท่านี้ก็สามารถทำได้มากขึ้นอีกด้วย ไฟฟ้าแรงสูงในขณะที่เกิดการจุดประกายไฟ

กราฟของการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน I ในส่วนโค้งระหว่างการจุดระเบิดและการเผาไหม้ที่เสถียร (รูปที่ 1, b) เรียกว่าลักษณะคงที่ของส่วนโค้งและสอดคล้องกับการเผาไหม้ส่วนโค้งที่มั่นคง จุด A แสดงถึงช่วงเวลาของการจุดระเบิดส่วนโค้ง แรงดันไฟฟ้าส่วนโค้ง V จะลดลงอย่างรวดเร็วตามเส้นโค้ง AB ให้เป็นค่าปกติซึ่งสอดคล้องกับส่วนโค้งที่เสถียรที่จุด B กระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอีก (ทางด้านขวาของจุด B) จะเพิ่มความร้อนของอิเล็กโทรดและอัตราการหลอมละลาย แต่ไม่ส่งผลต่อความเสถียรของส่วนโค้ง

ส่วนโค้งที่เสถียรคือส่วนโค้งที่เผาไหม้ได้อย่างสม่ำเสมอ โดยไม่มีการแตกหักโดยพลการซึ่งจำเป็นต้องจุดระเบิดใหม่ หากส่วนโค้งไหม้ไม่สม่ำเสมอมักแตกและดับออกไปส่วนโค้งดังกล่าวเรียกว่าไม่เสถียร ความเสถียรของส่วนโค้งขึ้นอยู่กับหลายสาเหตุ เหตุผลหลักคือประเภทของกระแส องค์ประกอบของการเคลือบอิเล็กโทรด ประเภทของอิเล็กโทรด ขั้วและความยาวของส่วนโค้ง

เมื่อใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ส่วนโค้งจะเผาไหม้น้อยกว่ากระแสตรง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในขณะที่กระแส n ถึงศูนย์ ไอออไนซ์ของช่องว่างส่วนโค้งจะลดลงและส่วนโค้งสามารถออกไปได้ เพื่อเพิ่มความเสถียรของส่วนโค้ง กระแสสลับจำเป็นต้องเคลือบไอโอกับอิเล็กโทรดโลหะ องค์ประกอบคู่ที่รวมอยู่ในการเคลือบจะเพิ่มการแตกตัวเป็นไอออนของช่องว่างส่วนโค้ง และส่งผลให้การเผาไหม้ส่วนโค้งที่กระแสสลับมีความเสถียร

ความยาวส่วนโค้งถูกกำหนดโดยระยะห่างระหว่างปลายอิเล็กโทรดกับพื้นผิวของโลหะหลอมเหลวของงานที่กำลังเชื่อม โดยทั่วไปแล้ว ความยาวส่วนโค้งปกติไม่ควรเกิน 3...4 มม. สำหรับอิเล็กโทรดที่เป็นเหล็ก ส่วนโค้งดังกล่าวเรียกว่าสั้น ส่วนโค้งสั้นจะไหม้อย่างต่อเนื่องและช่วยให้กระบวนการเชื่อมไหลตามปกติ ส่วนโค้งที่ยาวกว่า 6 มม. เรียกว่ายาว ด้วยเหตุนี้กระบวนการหลอมโลหะของอิเล็กโทรดจึงดำเนินไปอย่างไม่สม่ำเสมอ ในกรณีนี้มีหยดโลหะไหลจากปลายอิเล็กโทรด ในระดับที่มากขึ้นสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยออกซิเจนและเสริมไนโตรเจนจากอากาศ โลหะที่สะสมอยู่จะมีรูพรุนและมีตะเข็บ พื้นผิวไม่เรียบและส่วนโค้งก็ไหม้อย่างไม่มั่นคง เมื่อส่วนโค้งยาว ประสิทธิภาพการเชื่อมจะลดลง โลหะกระเด็นเพิ่มขึ้น และจำนวนตำแหน่งที่ขาดการเจาะหรือการหลอมรวมที่ไม่สมบูรณ์ของโลหะที่สะสมกับโลหะฐานจะเพิ่มขึ้น

การถ่ายโอนโลหะอิเล็กโทรดไปยังผลิตภัณฑ์ระหว่างการเชื่อมอาร์กอิเล็กโทรดแบบบริโภคเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน หลังจากการจุดระเบิดของส่วนโค้ง (ตำแหน่ง /) ชั้นของโลหะหลอมเหลวจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของส่วนปลายของอิเล็กโทรดซึ่งภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงและแรงตึงผิวจะรวมตัวกันเป็นหยด (ตำแหน่ง //) หยดสามารถเข้าถึงได้ ขนาดใหญ่และทับซ้อนคอลัมน์ส่วนโค้ง (ตำแหน่งที่ 3) โดยสร้างไว้ในช่วงเวลาสั้นๆ ไฟฟ้าลัดวงจรโซ่เชื่อม หลังจากที่สะพานที่เกิดขึ้นของโลหะเหลวแตก ส่วนโค้งจะปรากฏขึ้นอีกครั้ง และกระบวนการสร้างหยดจะเกิดขึ้นซ้ำ

ขนาดและจำนวนหยดที่ไหลผ่านส่วนโค้งต่อหน่วยเวลาขึ้นอยู่กับขั้วและความแรงของกระแส องค์ประกอบทางเคมีและสถานะทางกายภาพของโลหะอิเล็กโทรด องค์ประกอบของการเคลือบ และเงื่อนไขอื่นๆ อีกหลายประการ หยดขนาดใหญ่ถึง 3...4 มม. มักเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดที่ไม่เคลือบ หยดขนาดเล็ก (สูงถึง 0.1 มม.) - เมื่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดเคลือบและ ความแข็งแกร่งอันยิ่งใหญ่ปัจจุบัน กระบวนการหยดละเอียดช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเผาไหม้ส่วนโค้งที่เสถียร และเอื้อต่อสภาวะสำหรับการถ่ายโอนโลหะอิเล็กโทรดหลอมเหลวในส่วนโค้ง

ข้าว. 2. แผนผังการถ่ายโอนโลหะจากอิเล็กโทรดไปยังโลหะที่กำลังเชื่อม

ข้าว. 3. การโก่งตัวของส่วนโค้งไฟฟ้าโดยสนามแม่เหล็ก (a-g)

แรงโน้มถ่วงสามารถส่งเสริมหรือขัดขวางการถ่ายโอนของหยดในส่วนโค้งได้ ในการเชื่อมเพดานและแนวตั้งบางส่วน แรงโน้มถ่วงของหยดจะขัดขวางการเคลื่อนตัวของหยดไปยังผลิตภัณฑ์ แต่ต้องขอบคุณแรงตึงผิว อาบน้ำของเหลวโลหะจะถูกป้องกันไม่ให้ไหลออกมาเมื่อทำการเชื่อมบนเพดานและตำแหน่งแนวตั้ง

การที่กระแสไฟฟ้าผ่านองค์ประกอบของวงจรการเชื่อมรวมถึงผลิตภัณฑ์ที่กำลังเชื่อมทำให้เกิดสนามแม่เหล็กซึ่งความแรงของกระแสไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสเชื่อม คอลัมน์ก๊าซของอาร์คไฟฟ้าเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นได้ดังนั้นจึงขึ้นอยู่กับการกระทำของผลลัพธ์ สนามแม่เหล็กซึ่งก่อตัวขึ้นในวงจรการเชื่อม ภายใต้สภาวะปกติ คอลัมน์ก๊าซของส่วนโค้งที่ลุกไหม้อย่างเปิดเผยในบรรยากาศจะอยู่ในตำแหน่งสมมาตรกับแกนของอิเล็กโทรด ภายใต้อิทธิพลของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ส่วนโค้งจะเบี่ยงเบนไปจากแกนอิเล็กโทรดในทิศทางตามขวางหรือตามยาวซึ่ง สัญญาณภายนอกคล้ายกับการกระจัดของเปลวไฟภายใต้กระแสลมแรง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการระเบิดของแม่เหล็ก

การเชื่อมต่อลวดเชื่อมใกล้กับส่วนโค้งจะช่วยลดการโก่งตัวของลวดได้อย่างมาก เนื่องจากสนามแม่เหล็กทรงกลมของกระแสไฟฟ้าจะส่งผลต่อคอลัมน์ส่วนโค้งอย่างสม่ำเสมอ การจ่ายกระแสให้กับผลิตภัณฑ์ที่อยู่ห่างจากส่วนโค้งจะนำไปสู่การโก่งตัวเนื่องจากการควบแน่นของสายไฟของสนามแม่เหล็กทรงกลมจากด้านข้างของตัวนำกระแสไฟฟ้า