Schweißlichtbogen ist Beschreibung und Eigenschaften

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Um den Schweißprozess erfolgreich durchführen zu können, wird ein Lichtbogen benötigt. Dies ist eine elektrische Entladung, die sich durch eine sehr hohe Leistung auszeichnet und ziemlich lang ist. Es tritt zwischen Elementen wie Elektroden auf, die sich in einer bestimmten gasförmigen Umgebung befinden. Damit ein Lichtbogen entstehen kann, muss Spannung an die Elektroden angelegt werden.

Allgemeine Beschreibung des Bogens

Die Hauptunterscheidungseigenschaften des Schweißlichtbogens sind eine sehr hohe Temperatur sowie eine Stromdichte. Dank dieser beiden Eigenschaften in Kombination ist der Lichtbogen in der Lage, Metalle mit einem Schmelzpunkt von 3000 Grad Celsius problemlos zu schmelzen. Wir können sagen, dass dieser Lichtbogen ein Leiter ist, der aus flüchtigen Substanzen besteht, und der Hauptzweck ist die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie. Die elektrische Ladung selbst ist der Moment, in dem der elektrische Strom durch das gasförmige Medium fließt.

Entlassungssorten

Ein Schweißlichtbogen ist eine Entladung, und da es mehrere Arten davon gibt, gibt es auch mehrere Arten davonBögen:

1. Die erste Variante wird Glimmentladung genannt. Dieses Erscheinungsbild tritt nur in einer Umgebung mit niedrigem Druck auf und wird nur in Dingen wie Plasmabildschirmen oder Leuchtstofflampen verwendet.
2. Die zweite Art ist die Funkenentladung. Das Auftreten dieser Art tritt in dem Moment auf, in dem der Druck ungefähr dem Atmosphärendruck entspricht. Es unterscheidet sich dadurch, dass es eine eher intermittierende Form hat. Ein markantes Beispiel für eine solche Entladung ist der Blitz.
3. Der Schweißlichtbogen ist eine Lichtbogenentladung. Dieser Typ wird am häufigsten beim Schweißen verwendet. Es tritt bei Atmosphärendruck auf und seine Form ist kontinuierlich.
4. Der letzte Typ heißt Krone. Tritt am häufigsten auf, wenn die Elektrodenoberfläche rau und uneben ist.

Natur des Bogens

Es ist erwähnenswert, dass der elektrische Lichtbogen nicht so kompliziert ist, wie es auf den ersten Blick scheint, es ist ziemlich einfach, seine Natur zu verstehen. Es verwendet einen elektrischen Strom, der durch ein Element wie eine Kathode fließt. Danach gelangt es mit ionisiertem Gas in die Umgebung. In diesem Moment tritt eine Entladung auf, die durch helles Licht und sehr hohe Temperatur gekennzeichnet ist. Im Allgemeinen kann ein Lichtbogen eine Temperatur im Bereich von 7.000 bis 10.000 Grad Celsius haben. Nach Durchlaufen dieser Phase fließt der Strom zum zu schweißenden Material. Wir können sagen, dass die Quelle des Schweißlichtbogens ein elektrischer Strom ist, der sich verändert hat.

Aufgrund solch hoher Temperaturen sendet der Lichtbogen Infrarot ausund ultraviolette Strahlen, die für die menschliche Gesundheit schädlich sind. Es ist gefährlich für das menschliche Auge und kann auch leichte Verbrennungen hinterlassen. Aus den oben genannten Gründen sollten alle Schweißer über eine gute persönliche Schutzausrüstung verfügen.

Bogenstruktur

Die Struktur (Struktur) des Schweißlichtbogens umfasst drei Hauptkomponenten oder Abschnitte - die Anoden- und Kathodenabschnitte sowie die Lichtbogensäule. Zu beachten ist, dass sich beim Brennen des Schweißlichtbogens in den Bereichen von Anode und Kathode aktive Punkte oder Bereiche bilden, die durch den maximalen Temperaturwert gekennzeichnet sind. Durch diese beiden Bereiche fließt der gesamte elektrische Strom, den das Netzteil erzeugt. Gleichzeitig wird in diesen beiden Bereichen auch der größte Spannungsabfall des Schweißlichtbogens verzeichnet. Die Lichtbogensäule befindet sich zwischen diesen beiden Zonen, und ein Parameter wie der Spannungsabfall ist in diesem Fall minimal.

Aus dem Vorstehenden können wir schließen, dass erstens die Stromquelle des Schweißlichtbogens eine ziemlich hohe Spannung und einen hohen Strom erzeugen kann. Zweitens besteht die Länge des Bogens aus der Gesamtheit der oben aufgeführten Bereiche. Meistens beträgt die Länge eines solchen Bogens mehrere Millimeter, vorausgesetzt, dass die Anoden- und Kathodenbereiche 10-4 bzw. 10-5 cm groß sind. Die günstigste Länge ist ein Bogen von 4-6 mm. Mit solchen Indikatoren ist es möglich, eine stabile Verbrennung und hohe Temperaturen zu erreichen.

Bogenarten

Der Unterschied zwischen dem Schweißlichtbogen liegt im Annäherungsschema sowie in der Umgebung, in der er auftreten kann. Derzeit gibt es zwei gebräuchlichste Arten von Lichtbögen:

• Arc der direkten Aktion. In diesem Fall muss die Schweißmaschine parallel zum Schweißobjekt stehen. Ein Lichtbogen entsteht, wenn der Winkel zwischen dem Metallwerkstück und der Elektrode 90 Grad beträgt.
• Die zweite Hauptvariante ist eine indirekte Art des Lichtbogenschweißens. Es tritt nur auf, wenn zwei Elektroden verwendet werden und sie sich in einem Winkel von 40-60 Grad zur Oberfläche des Metallteils befinden. Zwischen diesen beiden Elementen bildet sich ein Lichtbogen und schweißt das Metall zusammen.

Klassifizierung

Es ist erwähnenswert, dass es eine Klassifizierung des Lichtbogens in Abhängigkeit von der Atmosphäre gibt, in der er auftritt. Bisher sind drei Typen bekannt:

• Der erste Typ ist ein offener Bogen. Beim Schweißen dieser Art brennt der Lichtbogen im Freien und es bildet sich eine kleine Gasschicht um ihn herum, die Metalldämpfe, Elektroden und deren Beschichtungen enthält.
• Geschlossener Typ. Das Abbrennen eines solchen Lichtbogens zeichnet sich dadurch aus, dass es unter einer Flussmittelschicht erfolgt.
• Die letzte Variante ist der Lichtbogen mit Gaszufuhr. Dabei wird ihm ein Stoff wie Helium, Argon oder Kohlendioxid zugeführt. Einige andere Arten von Gasen können ebenfalls verwendet werden.

Der Hauptunterschied des letzten Typs ist folgenderDie zugeführten Gase verhindern das Phänomen der Metalloxidation während des Schweißens.

Ein kleiner Unterschied wird auch in Bezug auf die Dauer eines solchen Lichtbogens beobachtet. Der Schweißlichtbogen kann je nach Charakteristik stationär oder gepulst sein. Stationär wird zum kontinuierlichen Schweißen von Metallen verwendet, dh es ist kontinuierlich. Impulslichtbogentyp ist ein einzelner Schlag auf das Metall, gemeißelte Berührung.

Arbeitselemente, also Elektroden, können Kohlenstoff oder Wolfram sein. Diese Elektroden werden auch als nicht verbrauchbar bezeichnet. Es können auch Metallelemente verwendet werden, aber sie schmelzen auf die gleiche Weise wie das Werkstück. Der gebräuchlichste Elektrodentyp ist Stahl, wenn es um Schmelztypen geht. Die Verwendung von nicht schmelzenden Arten wird jedoch heute immer beliebter.

Der Moment des Auftretens des Lichtbogens

Der Schweißlichtbogen entsteht in dem Moment, in dem ein schneller Stromkreis auftritt. Dies geschieht, wenn die Elektrode mit einem metallischen Werkstück in Kontakt kommt. Aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur einfach enorm ist, beginnt das Metall zu schmelzen und zwischen der Elektrode und dem Werkstück erscheint ein dünner Streifen aus geschmolzenem Metall. Wenn die Elektrode und das Metall divergieren, verdampft letzteres fast augenblicklich, da die Stromdichte sehr hoch ist. Als nächstes wird das Gas ionisiert, weshalb der Schweißlichtbogen entsteht.

Lichtbogenbedingungen

Unter Standardbedingungen, also bei einer Durchschnittstemperatur von 25 Grad und einem Druck von 1Atmosphäre kann das Gas keinen Strom leiten. Die Hauptvoraussetzung für das Entstehen eines Lichtbogens ist die Ionisation des gasförmigen Mediums zwischen den Elektroden. Mit anderen Worten, das Gas muss geladene Teilchen, Elektronen oder Ionen enth alten.

Die zweite wichtige Bedingung, die beachtet werden muss, ist die ständige Aufrechterh altung der Temperatur an der Kathode. Die erforderliche Temperatur hängt von Eigenschaften wie der Art der Kathode und ihrem Durchmesser und ihrer Größe ab. Auch die Umgebungstemperatur spielt eine wichtige Rolle. Der Schweißlichtbogen muss stabil sein und gleichzeitig eine enorme Stromstärke aufweisen, die einen hohen Temperaturindex (7.000 Grad Celsius oder mehr) ergibt. Sind alle Bedingungen erfüllt, kann mit dem resultierenden Lichtbogen jedes Material bearbeitet werden. Um das Vorhandensein einer konstanten und hohen Temperatur zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Stromversorgung möglichst stabil funktioniert. Aus diesem Grund ist die Stromquelle der wichtigste Teil bei der Auswahl eines Schweißgeräts.

Arc-Funktionen

Es gibt mehrere Dinge, die den Schweißlichtbogen von anderen elektrischen Entladungen unterscheiden.

Die erste ist die enorme Stromdichte, die mehrere tausend Ampere pro Quadratzentimeter erreichen kann. Dies ergibt eine enorme Temperatur während des Betriebs. Die Verteilung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden in ihrem Raum ist ziemlich ungleichmäßig. In der Nähe dieser Elemente wird ein starker Spannungsabfall beobachtet, und zur Mitte hin nimmt er dagegen stark ab. Es ist unmöglich, über die Abhängigkeit der Temperatur von der Länge der Säule nichts zu sagen. Je länger die Länge, desto schlechter die Erwärmung,umgekehrt. Mit Schweißlichtbögen können Sie eine ganz andere Strom-Spannungs-Kennlinie (CVC) erzielen.

Schweißinverter. Der Bogen und seine Eigenschaften

Es lohnt sich, gleich mit dem Hauptunterschied zwischen einer Stromquelle mit Wechselrichter und einer herkömmlichen Stromquelle mit Transformator zu beginnen. Der Verbrauch an elektrischer Energie wurde um fast die Hälfte reduziert. Die beim Einsatz des Inverters auftretende Stromcharakteristik ermöglicht ein schnelleres Zünden des Lichtbogens und sorgt zudem für eine stabile Verbrennung während des gesamten Prozesses.

An sich ist ein Schweißinverter ein ziemlich komplexes Gerät, das Operationen durchführt, um den Strom zu ändern, um einen möglichst stabilen Betrieb des Lichtbogens zu gewährleisten. Beispielsweise wird das Gerät an das Netz angeschlossen und erhält als Input einen Wechselstrom, den es in Gleichstrom umwandeln kann. Als nächstes gelangt der Gleichstrom in den Wechselrichterblock, wo er erneut in Wechselstrom umgewandelt wird, jedoch mit einer viel höheren Frequenz als im Netz. Dieser Strom wird zum Transformator übertragen, wo seine Spannung erheblich reduziert wird, was seine Stärke erhöht. Danach wird der gleichgerichtete und abgestimmte Wechselstrom zum Gleichrichter übertragen, dort in Gleichstrom umgewandelt und für den Betrieb bereitgestellt.