什么是电弧焊-定义,类型,工作,优点和缺点

作品简介:

焊接是连接过程,几乎在所有行业中都使用。在焊接部门工作的工程师需要对不同的焊接工艺有详细的了解。除了工程师,焊工也需要有良好的知识,因为它在他们的日常生活中使用。电弧焊是应用最广泛的焊接工艺,因为它简单。尽管关于这个过程有各种各样的问题,但是我们可以使用它来进行一些特定的应用。在这篇文章中,我们将从工作到应用详细了解电弧焊工艺。让我们开始吧。

定义和基本术语:

电弧焊工艺用于产生电弧,提高温度并熔化连接金属,以便在凝固后,它们成为单个金属块。这个连接过程使用一个变压器,可以提供所需的电压和电流,以产生所需的火花,足以熔化金属连接。我们可以使用直流(直流电)或交流(交流电),可消耗和非消耗电极。

弧焊电路图

图:弧焊基本电路图

使用的重要术语如下:

1.电极:端子的正极和负极之间保持大量的电压差,称为电极。

2.工件:将要连接的金属称为工件。它也被称为贱金属。

3.通量:它是用于焊接的碳酸盐和硅酸盐材料的组合,在工件周围形成屏蔽环境。

4。。焊接机:根据焊接要求和强度提供电流的机器,电极的正负极通过它连接。

5.电弧电压:贯穿焊弧的电压。

电弧焊主要部位:

以下是电弧焊的主要部分:

1.交流/直流电机:

本机提供电弧生产所需的电流和电压。

2.电极:

有两个电极,正极和负极。由于这些电极之间的高压差而产生了电弧。

3.电缆和电缆连接器:

电缆用于连接电极以产生电流并产生所需的电位差。

4.接地夹:

它确保电源和工件之间的电路是闭合的。

5.凿锤:

用于去除附着在连接工件上的多余电极。

6.焊工帽:

它可以防止火花进入眼睛和脸部其他部位。所以建议选择焊接用最好的头盔

7.安全护目镜:

它是专门设计来保护眼睛免受有害的紫外线和红外线辐射。

8.钢丝刷:

用于清洁焊缝表面,去除锈、渣等。

9.手手套:

用于保护手不接触部件的热部位,防止掉落的火花

10.围裙或夹克:

他们保护身体其他部位免受火花,紫外线和红外线辐射。

电弧焊的工作机理

通过了解闪电的工作原理,可以很容易地理解闪电的工作机理。它是由于真空层的电离而产生的,这使它们成为良导体。从天空到底部的整个图层有助于将光线转移到地面。被闪电击中的地方变得非常热,一段时间后可以看到。

如果你能从天空中理解闪电的工作原理,理解电弧焊的工作原理就很容易了。把天空换成能量源,把闪电换成电弧,把地面换成需要连接的金属。产生的电弧加热不同的金属,使它们成为一个单一的金属块。

工作机制分为三个部分:

  1. 弧的形成
  2. 加热工件和熔化
  3. 凝固与连接

Arc的创造:

两点之间如果存在电位差,就会形成电弧。电位差形成电弧是通过介电击穿发生的。这是一种两点之间的粒子分解,温度变得很高,并产生电弧的现象。温度的升高取决于提供的电流和维持的电压。因此,使用大型变压器直接为焊机提供电流。

等离子体状态

除了最常见的三种物质状态——固体、液体和气体,我们还成功地建立并稳定了另外两种物质状态。它们是等离子体,玻色-爱因斯坦凝聚体。

图3:物质的不同状态

解释的:用简单句解释的;等离子体状态是一种高温、高能量状态,是中性原子和电离粒子的结合。在电弧焊过程中,两点之间的电位差变得如此之高,以至于两点之间的粒子被电离,并且从相邻的原子中移除电子以中和它们。因此,会产生一种温度和能量非常高的状态,电离粒子和中性原子同时存在。

完整的工作:

这是一种用于连接两块金属的熔焊工艺。供电电压足以在电极和金属片之间产生大量的热量(约65000F),使金属熔化。产生的电弧被引导到连接点,两个零件融化并凝固在一起成为单个金属片。

更清楚地了解电弧焊的工作原理。观看视频:

不同类型的电弧焊:

电弧焊的工艺可以根据不同的基础进行划分。在这里,我们将主要以电极为基础,讨论所使用的电极是消耗性的还是非消耗性的。

下图简单介绍了不同类型电弧焊工艺在电极基础上的完整分类:

基于可消耗电极的类型:

有六种不同类型的过程消耗电极,它们如下:

1.金属惰性气体(MIG)/金属活性气体(MAG)焊接:

它也被称为气体金属弧焊(GMAW)。在这里,我们使用惰性气体气氛产生电弧,以保护连接金属免受污染。

要了解MIG/MAG焊接的工作,请观看此视频

2.保护金属电弧焊(SMAW):

它也被称为粘焊或手工金属电弧焊。形成的焊接金属通过产生的保护气体和熔渣免受大气的影响。

要了解保护金属电弧焊的工作原理,请观看此视频

3.药芯电弧焊(FCAW):

焊接类型可以很好地替代SMAW。它利用熔剂形成的气体来屏蔽空气,以保护金属免受污染。保护气体是由连续供应的药芯电极产生的。

要了解药芯电弧焊的工作原理,请观看此视频

4.埋弧焊(SAW):

它在不断馈电电极和工件之间产生电弧。电弧产生了一层易熔焊剂,在金属周围产生了气体保护,以防止金属被腐蚀。

要了解埋弧焊的工作原理,请观看此视频

5.电渣焊(ESW)

这种焊接过程使用由电源热产生的熔渣来覆盖焊缝表面。产生的渣抵抗电流的通过,从而产生金属熔化的热量。金属一接触水就凝固。

要了解电渣焊的工作原理,请观看此视频

6.弧螺柱焊(SW):

这种类型的电弧焊用于连接金属件与螺柱组件,如螺母,螺栓等。

要了解电弧螺柱焊接的工作原理,请观看此视频

基于非消耗性电极:

在非消耗性电极的基础上,有两种类型的焊接工艺,分别如下:

1.钨极惰性气体焊接(TIG)

这种类型的焊接工艺也称为气体钨极电弧焊(GTAW)。它使用非消耗性电极生产电弧。产生的电弧作为保护气体保护金属免受腐蚀。

要了解钨插气焊的工作,请观看此视频

2.等离子弧焊(PAW):

这个过程在金属和电极之间产生电弧。在这里,等离子气体与保护气体分离,保护气体负责产生细而深的焊接。

要了解等离子弧焊的工作原理,请观看此视频

电弧焊的问题:

虽然这种类型的焊接在工业中有很多应用,因为有不同类型的子类别,但它有各种问题,人们应该注意。主要分为以下两类:

1.腐蚀相关问题:

我们已经从类型的解释中看到,所有的工作都是在创建一个屏蔽环境,以保护金属免受污染。由于非常高的温度,金属周围的分子分解成较小的分子,如氧气,它可以在如此高的温度下反应,将其转化为金属氧化物,并开始腐蚀。

为了保护金属免受污染,要么使用惰性气氛(如MIG, TIG等),要么使用保护气体气氛(SMAW等)。这有助于保护金属免受污染,不与大气相互作用。要注意的另一件重要的事情是,如果要焊接的金属片是不同的成分,腐蚀效果可能会很严重。

2.安全相关问题:

如果没有任何预防措施,焊接可能是危险和不健康的做法。在进行焊接之前,我们需要使用合适的PPE(个人防护装备)套件。健康方面的主要问题包括:

(i)吸入物质:

在焊接过程中,焊工暴露在不同类型的物质中,这可能是危险的。例如,在焊剂芯焊接过程中,产生的烟雾含有各种氧化物,对健康非常有害。因此,在进行任何焊接过程之前,我们应该遮住我们的脸。

(ii)对起搏器的干扰:

该过程产生高频交流电,可以干扰距离电源单元2米和距离焊接现场1米的起搏器工作。

(iii)眼睛损伤:

这种焊接过程会产生高强度的火花,这可能会对眼睛造成大量的伤害。在焊接操作过程中,如果直接看,眼睛会变红,并产生几天的疼痛。因此,在焊接过程中,我们必须使用焊接护目镜来保护我们的眼睛。

(iv)高温、火灾和爆炸危险:

焊接芯的温升可高达65000F,它能产生很多热量。产生的火花会落在身体上,或者发生爆炸。因此,在焊接过程中,我们应该用充分设计的设备覆盖我们的身体。我们还应注意焊接区域附近不存在爆炸性物质。

优点:

除了所有这些问题,它还提供了不同的优势,因为它被用于许多行业。其中一些是如下:

  • 适用于任何环境:不同的焊接工艺机制使用这种类型的屏蔽在特定的环境中做。我们可以在任何环境下使用电弧焊工艺。
  • 使用不洁金属:该工艺可以直接在肮脏的金属上进行,不需要清洗表面。
  • 可移植性:在这个过程中使用的材料是高度便携的
  • 低成本:焊接过程是直接的;因此,它的成本非常低。

缺点:

除了与腐蚀和安全相关的问题外,该工艺还有其他缺点,具体如下:

  • 技能要求:一个非常熟练的人需要给一个完美的表面完成。
  • 薄金属:这个过程有一些问题与薄金属工作。

应用程序:

这种焊接工艺最常见的应用是在汽车、航空航天、石油和天然气、电力和建筑行业。

常见问题:

问1:我们在哪些地方不能使用电弧焊?

答:我们几乎可以在任何地方使用它。虽然初学者不能使用,因为有很多安全要求。它也不能有效地连接两种不同的金属。

问题2:谁是心脏起搏者?

答:心脏起搏器是一种植入式除颤器,在焊接过程中会受到交流电频率的影响。

在电弧焊中残余应力是如何产生的?

答:在电弧焊过程中,在加热和瞬时凝固过程中金属会产生一定的残余应力。为了消除这一点,凝固是在加热一段时间后完成的。

引用:

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