Tại sao chỉ có đầu điện cực tan chảy khi hàn hồ quang?

Tôi thấy trên youtube một số người thực hiện hàn hồ quang với "điện cực tiêu hao". Trong cái nhìn đầu tiên, tôi thấy rằng dòng điện chạy qua tất cả các điện cực và phôi và câu hỏi của tôi xuất phát từ thực tế này.

Tôi nghĩ rằng phôi không tan chảy vì nó thường lớn hơn điện cực rất nhiều, do đó, nó có thể tản nhiệt nhanh hơn rất nhiều. Tuy nhiên, điện cực mỏng hơn và tôi không hiểu tại sao toàn bộ điện cực không tan chảy nếu dòng điện chạy qua nó đủ cao để làm tan chảy đầu điện cực.

Tôi nghĩ về nó và tôi đoán là nó có liên quan đến điện trở tiếp xúc ở đầu điện cực khác với vật liệu của điện cực. Lý do là công suất tỷ lệ thuận với nhiệt sinh ra phải là Nhưng tôi không nghĩ rằng sự khác biệt giữa hai điện trở đủ cao để giải thích hiện tượng này, vì vậy tôi đã tự hỏi phần nào Tôi đang mất tích!

Điện trở của điện cực không phải là thứ làm nóng mọi thứ - đó là sức cản của không khí bị ion hóa trong hồ quang!

Do đó, những thứ gần với vòng cung trở nên nóng bỏng, và những thứ xa hơn thì không.

Khi điện cực được đưa đến gần chi tiết gia công, khe hở không khí sẽ thu hẹp đến điểm tạo ra tia lửa khi cường độ điện trường (tính bằng vôn trên mét) tăng cao đủ để làm ion hóa các phân tử không khí can thiệp.

Không khí bị ion hóa là một plasma, có nhiệt độ rất cao - đủ cao để làm nóng chảy điện cực và vật liệu gia công.

Miễn là thợ hàn duy trì một khoảng cách có độ dài phù hợp, cường độ điện trường sẽ đủ cao để làm ion hóa không khí trong khe hở và làm tan chảy vật liệu gần đó của que hàn và chi tiết gia công. Một số kim loại cũng có thể khí hóa và chuyển sang plasma, và do đó đóng góp vào hồ quang.

Nếu khe hở quá lớn, thì plasma sẽ ngừng, cùng với bất kỳ mối hàn nào.

Bất cứ ai đã làm việc với một thợ hàn que (một người sử dụng que hàn) đều có thể nói với bạn rằng nếu khe hở quá nhỏ, bạn có thể chạm que vào chi tiết gia công, bạn có thể tạo ra một lượng plasma vừa đủ tại thời điểm tiếp xúc để hàn que để mảnh công việc. Tại thời điểm đó, bạn có một mạch kim loại liên tục không có plasma. Nó sẽ dẫn cùng một dòng điện như trong khi thực hiện một mối hàn thích hợp, nhưng, nếu không có hồ quang plasma, sẽ không có gì tan chảy.

Không có lời giải thích này có liên quan đến sức đề kháng của plasma. Đây là một chức năng làm thế nào plasma hình thành để đáp ứng với cường độ điện trường được áp đặt.

Có một số quy trình hàn tạo ra nhiệt thông qua các phương tiện khác nhau. Tôi nghĩ rằng hàn TIG về mặt khái niệm dễ hiểu hơn so với hàn MIG hoặc hàn MIG. Giải thích sẽ giúp hiểu các quy trình hàn khác vì vậy tôi sẽ bắt đầu giải thích về hàn TIG.

Trong hàn TIG, (hàn hồ quang vonfram khí hoặc GTAW), một nguồn cung cấp năng lượng hàn được kết nối với một đèn pin cầm tay với một đầu vonfram. Điện cực âm được nối với đèn pin. Điện cực dương được nối với phần công việc cần hàn.

Một hồ quang được tạo ra bởi một mạch trong nguồn cung cấp được gọi là bộ khởi động hồ quang tạo ra xung điện áp cao, tần số cao giữa đầu vonfram và chi tiết gia công. Hồ quang có đủ năng lượng để tách các electron khỏi khí bảo vệ và tạo ra một đường dẫn các ion dẫn điện từ đầu vonfram đến chi tiết gia công. Đối với hàn tig, khí argon thường được sử dụng vì rẻ tiền, dễ bị ion hóa và nặng hơn không khí nên nó giữ oxy ra ngoài.

Khi đường dẫn ion hoàn thành, nguồn điện sẽ cảm nhận sự sụt giảm điện áp giữa các điện cực. Khi không có đường ion hóa giữa điện cực và chi tiết gia công, có thể có chênh lệch 50V trở lên giữa điện cực vonfram và điện cực làm việc. Sau khi bắt đầu hồ quang, điện áp giữa các điện cực sẽ giảm xuống khoảng 10V tùy thuộc vào kích thước khe hở. Tại thời điểm này, nguồn điện bật dòng hàn. Hàn Tig được thực hiện với nguồn cung cấp điện liên tục.

Hồ quang được duy trì bằng cách đốt nóng điện trở của khí bảo vệ. Khí ion hóa đóng vai trò là một điện trở trong đó nhiệt là một hàm của điện áp trên khe hở và dòng điện qua nó. Dòng điện cao qua khí ion hóa sẽ tiêu tan rất nhiều nhiệt khiến khí vẫn đủ nóng để duy trì plasma và tiếp tục dẫn điện.

Tuy nhiên, nhiệt không được phân bổ đều trên cung. Trong cấu hình này mà tôi vừa mô tả, các electron thực sự bắn ra từ đầu vonfram và chạm vào phần công việc. Điều này gây ra sức nóng tập trung vào phần công việc. Nếu tôi đảo ngược cực tính của các điện cực và kết nối âm với phần công việc và cực dương với đèn khò, tôi sẽ có tác dụng ngược lại. Tôi vẫn sẽ nhận được một vòng cung và nhiều nhiệt, nhưng sức nóng sẽ tập trung vào đầu chứ không phải là mảnh tôi đang cố hàn. Điều này sẽ dẫn đến việc đầu chảy vào một quả bóng và rơi ra. Vonfram được sử dụng cho đầu vì nó có điểm nóng chảy cao nhất của bất kỳ kim loại nào. Trong hàn tig, bạn không muốn điện cực nóng chảy và trở thành một phần của mối hàn nhưng trong các loại hàn khác bạn làm.

Trong hàn MIG (hàn hồ quang kim loại khí hoặc GMAW), đây là những gì bạn muốn. Trong hàn MIG, điện cực là một dây dẫn được nuôi từ một cuộn dây ở tốc độ cao. Dây nóng chảy và trở thành một phần của mối hàn. Phân cực được đảo ngược để dây dương và phần công việc là âm. Bạn không cần một bộ khởi động hồ quang với MIG.

Khi bạn bóp cò của đèn pin di chuyển, bộ cấp dây bắt đầu đẩy dây ra. Khi dây tiếp xúc với công việc, dây hoạt động như một điện trở và nóng lên. Dây điện càng dài thì càng có nhiều điện trở và nó sẽ tạo ra một mức giảm volt khác nhau trên nó.

Do dòng điện cao qua dây dẫn, dây sẽ bị chảy và cháy trở lại. Điều này tạo ra một khoảng cách nhỏ giữa công việc và dây nơi có điện áp đủ để ion hóa. Điều này tạo ra một vòng cung. Không đi sâu vào chi tiết cụ thể của các quy trình MIG khác nhau (ngắn mạch, nhỏ giọt và truyền phun), quá trình này về cơ bản lặp lại. Dây làm cho liên lạc. Làm nóng lên và tan chảy trở lại. Tấn công một vòng cung, sau đó liên lạc lại. Vân vân.

Các phôi thường cần phải tan chảy (nhưng không quá nhiều hoặc bạn có được một bước đột phá vật liệu), nếu không bạn sẽ không có kết nối cơ học mạnh mẽ. Bạn tính đến độ dày, khối lượng nhiệt và độ dẫn nhiệt của phôi bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng điện và vật liệu. Và như Marcus Müller đã nói: nó không phải là về điện trở.