Keevituskaar on Kirjeldus ja omadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Keevitusprotsessi edukaks läbiviimiseks on vaja keevituskaar. See on elektrilahendus, mida iseloomustab väga suur võimsus ja üsna pikk. See esineb teatud gaasilises keskkonnas olevate elementide, näiteks elektroodide vahel. Kaare tekkimiseks tuleb elektroodidele rakendada pinget.

Kaare üldine kirjeldus

Keevituskaare peamised eristavad omadused on väga kõrge temperatuur ja voolutihedus. Tänu nendele kahele omadusele suudab kaar kombinatsioonis probleemideta sulatada metalle sulamistemperatuuriga 3000 kraadi Celsiuse järgi. Võib öelda, et see kaar on juht, mis koosneb lenduvatest ainetest ja mille põhieesmärk on elektrienergia muundamine soojusenergiaks. Elektrilaeng ise on hetk, mil elektrivool läbib gaasilist keskkonda.

Tühjendussordid

Keevituskaar on tühjendus ja kuna seda on mitut tüüpi, on ka mitut tüüpikaared:

1. Esimest sorti nimetatakse hõõguvaks vooluks. Selline välimus ilmneb ainult madala rõhuga keskkonnas ja seda kasutatakse ainult sellistes asjades nagu plasmaekraanid või luminofoorlambid.
2. Teine tüüp on sädelahendus. Seda tüüpi esinemine toimub hetkel, kui rõhk on ligikaudu võrdne atmosfäärirõhuga. See erineb selle poolest, et sellel on üsna katkendlik kuju. Sellise tühjenemise ilmekas näide on välk.
3. Keevituskaar on kaarlahendus. Just seda tüüpi kasutatakse keevitamisel kõige sagedamini. See tekib atmosfäärirõhu juures ja selle kuju on pidev.
4. Viimast tüüpi nimetatakse krooniks. Kõige sagedamini tekib siis, kui elektroodi pind on kare ja ebaühtlane.

Kaare olemus

Tasub öelda, et elektrikeevituskaar pole nii keeruline, kui esmapilgul tundub, selle olemust on üsna lihtne mõista. See kasutab elektrivoolu, mis voolab läbi elemendi, näiteks katood. Pärast seda satub see keskkonda ioniseeritud gaasiga. Sel hetkel toimub tühjenemine, mida iseloomustab ere valgus ja väga kõrge temperatuur. Üldiselt võib keevituskaare temperatuur olla vahemikus 7000 kuni 10 000 kraadi Celsiuse järgi. Pärast selle etapi läbimist läheb vool keevitavale materjalile. Võime öelda, et keevituskaare allikaks on muutunud elektrivool.

Nii kõrgete temperatuuride tõttu kiirgab kaar infrapunakiirgustja ultraviolettkiired, mis on inimeste tervisele kahjulikud. See on ohtlik inimese silmadele ja võib jätta ka kerge põletuse. Ül altoodud põhjustel peaksid kõigil keevitajatel olema head isikukaitsevahendid.

Kaare struktuur

Keevituskaare struktuur (struktuur) sisaldab kolme põhikomponenti ehk sektsiooni – anoodi- ja katoodisektsioone ning kaarekolonni. Tuleb märkida, et keevituskaare põlemise ajal tekivad anoodi ja katoodi piirkondades aktiivsed laigud või alad, mida iseloomustab maksimaalne temperatuuri väärtus. Nende kahe piirkonna kaudu läbib kogu toiteallika tekitatav elektrivool. Samal ajal registreeritakse nendes kahes piirkonnas ka keevituskaare suurim pingelang. Kaare kolonn asub nende kahe tsooni vahel ja selline parameeter nagu pingelang, on antud juhul minimaalne.

Eelneva põhjal võime järeldada, et esiteks võib keevituskaare toiteallikas tekitada üsna kõrge pinge ja suure voolu. Teiseks koosneb kaare pikkus ül altoodud alade koguarvust. Kõige sagedamini on sellise kaare pikkus mitu millimeetrit, eeldusel, et anoodi ja katoodi piirkonnad on vastav alt 10-4 ja 10-5 cm. Soodsaim pikkus on 4-6 mm kaar. Just selliste näitajate abil on võimalik saavutada stabiilne põlemine ja kõrge temperatuur.

Kaare tüübid

Keevituskaare erinevus seisneb lähenemisskeemis ja ka keskkonnas, kus see võib tekkida. Praegu on kaks levinumat kaare tüüpi:

• Otsese tegevuse kaar. Sel juhul peab keevitusmasin olema keevitatava objektiga paralleelne. Elektrikaar tekib siis, kui metallist tooriku ja elektroodi vaheline nurk on 90 kraadi.
• Teine peamine variant on kaudne keevituskaare tüüp. See ilmneb ainult siis, kui kasutatakse kahte elektroodi ja need asuvad metallosa pinna suhtes 40-60 kraadise nurga all. Nende kahe elemendi vahele tekib kaar, mis keevitab metalli kokku.

Klassifikatsioon

Väärib märkimist, et kaare klassifikatsioon sõltub atmosfäärist, milles see tekib. Praeguseks on teada kolm tüüpi:

• Esimene tüüp on avatud kaar. Seda tüüpi keevitamisel kaar põleb vabas õhus ja selle ümber moodustub väike gaasikiht, mis sisaldab metalli auru, elektroode ja nende katteid.
• Suletud tüüp. Sellise keevituskaare põlemist iseloomustab asjaolu, et see toimub räbustikihi all.
• Viimane variant on gaasivarustusega kaar. Sel juhul tarnitakse sellele ainet nagu heelium, argoon või süsinikdioksiid. Kasutada võib ka mõnda muud tüüpi gaase.

Viimase tüübi peamine erinevus seisneb sellestarnitud gaasid hoiavad ära metalli oksüdeerumise keevitamise ajal.

Väike erinevus on täheldatav ka sellise kaare kestuse osas. Vastav alt oma omadustele võib keevituskaar olla statsionaarne või impulss. Statsionaarset kasutatakse metallide pidevaks keevitamiseks, see tähendab, et see on pidev. Impulsskaare tüüp on ühekordne löök metallile, peitsitud puudutus.

Tööelemendid, st elektroodid, võivad olla süsinikust või volframist. Neid elektroode nimetatakse ka mittetarbitavateks. Võib kasutada ka metallelemente, kuid need sulavad samamoodi nagu toorik. Kõige tavalisem elektroodide tüüp on sulatustüüpide osas teras. Kuid mittesulavate liikide kasutamine muutub tänapäeval üha populaarsemaks.

Kaare tekkimise hetk

Keevituskaar tekib hetkel, kui tekib kiire vooluring. See juhtub siis, kui elektrood puutub kokku metallist toorikuga. Kuna temperatuur on lihts alt tohutu, hakkab metall sulama ning elektroodi ja tooriku vahele ilmub õhuke sulametalli riba. Kui elektrood ja metall lahknevad, aurustub viimane peaaegu koheselt, kuna voolutihedus on väga kõrge. Järgmisena gaas ioniseeritakse, mistõttu ilmub keevituskaar.

Kaaretingimused

Standardtingimustes, st keskmisel temperatuuril 25 kraadi ja rõhul 1gaas ei ole võimeline elektrit juhtima. Kaare tekkimise põhinõue on elektroodide vahelise gaasilise keskkonna ioniseerimine. Teisisõnu peab gaas sisaldama laetud osakesi, elektrone või ioone.

Teine oluline tingimus, mida tuleb järgida, on pidev katoodi temperatuuri hoidmine. Nõutav temperatuur sõltub sellistest omadustest nagu katoodi olemus ning selle läbimõõt ja suurus. Olulist rolli mängib ka ümbritseva õhu temperatuur. Keevituskaar peab olema stabiilne ja samal ajal tohutu voolutugevusega, mis annab kõrge temperatuuriindeksi (7 tuhat kraadi Celsiuse järgi või rohkem). Kui kõik tingimused on täidetud, saab saadud kaarega töödelda mis tahes materjali. Püsiva ja kõrge temperatuuri olemasolu tagamiseks on vajalik, et toiteallikas töötaks võimalikult stabiilselt. Just sel põhjusel on toiteallikas keevitusmasina valimisel kõige olulisem osa.

Kaare funktsioonid

Keevituskaare teistest elektrilahendustest eristab mitu asja.

Esimene on tohutu voolutihedus, mis võib ulatuda mitme tuhande amprini ruutsentimeetri kohta. See annab töö ajal tohutu temperatuuri. Elektrivälja jaotus elektroodide vahel on nende ruumis üsna ebaühtlane. Nende elementide lähedal täheldatakse tugevat pingelangust ja keskpunkti suunas, vastupidi, see väheneb oluliselt. On võimatu mitte öelda temperatuuri sõltuvuse kohta kolonni pikkusest. Mida pikem pikkus, seda halvem on küte,ja vastupidi. Keevituskaare kasutades saate väga erineva voolu-pinge karakteristiku (CVC).

Keevitusinverter. Kaar ja selle omadused

Tasub kohe alustada peamisest erinevusest invertertoiteallika ja tavapärase trafo vahel. Elektrienergia tarbimine on vähenenud peaaegu poole võrra. Inverteri kasutamisel tekkiva voolu omadus võimaldab kaare kiiremini süttida ning tagab ka stabiilse põlemise kogu protsessi vältel.

Iseenesest on keevitusinverter üsna keeruline seade, mis sooritab toiminguid voolu muutmiseks, et tagada kaare kõige stabiilsem töö. Näiteks on seade võrku ühendatud ja saab sisendiks vahelduvvoolu, mille on võimeline teisendama alalisvooluks. Järgmisena siseneb alalisvool inverteri plokki, kus see muudetakse taas vahelduvvooluks, kuid palju kõrgemal sagedusel, kui see oli võrgus. See vool kantakse üle trafosse, kus selle pinge on oluliselt vähenenud, mis suurendab selle tugevust. Pärast seda suunatakse alaldatud ja häälestatud vahelduvvool alaldi, kus see muundatakse alalisvooluks ja antakse tööle.