Elektrik ark kaynağının geliştirilmesi
Ark kaynağının tarihçesi
İlk pratik uygulama bir gökkuşağı metallerin elektrik kaynağında, yalnızca 1882'de, N.N.
Akademisyenler N. S. Kurnakov, O. D. Khvolson ve diğerlerinin sonucuna göre, bu yöntemin özü, işlenen nesnenin elektrik kaynağının bir kutbuna, kömürün diğer kutbuna bağlanması ve işlenen nesne ile arasında oluşan voltaj arkının olmasıdır. Kömür, metal ısıtılıp eritildiğinde kaynak makinesi alevinin ürettiğine benzer bir etki üretir. Tutucuya özel bir karbon veya başka bir iletken elektrot yerleştirilir ve ark elle desteklenir.
1888 - 1890'da, bir elektrik arkının ısısını metalleri kaynaklamak için kullanma yöntemi, maden mühendisi N.G.Karbon elektrotu yalnızca metal bir elektrotla değiştiren ve yanması sırasında metal bir elektrot sağlamak ve "eritici" adını verdiği arkı korumak için yarı otomatik bir cihaz geliştiren Slavyanov.
Yolların özü elektrik ark kaynağıyetenekli mühendis-mucitler N.N. Benardos ve N.G. Slavyanov'un çalışmaları sonucunda yaratılan, bugüne kadar değişmeden kalır ve şu şekilde karakterize edilebilir: elektrot ile ürünün bağlı parçaları arasında oluşan elektrik arkı ürün kendi ısısıyla ve ark alev bölgesine sağlanan elektrotu eritir - erimiş metal damlaları şeklinde bağlantıyı dolduran ve ürünün ana metaliyle kaynaşan bir dolgu malzemesi. Bu durumda arkın toplam ısı üretimi, ana parametresi akım olan uygun bir mod seçilerek düzenlenir.
Pratik uygulamada, proseslerin özünü değiştirmeyen ancak pratik değerini artıran yöntemlerde çok sayıda iyileştirme yapılmıştır ve yapılmaktadır. Oluşturulan kaynak yöntemlerinin geliştirilmesi, kaynak teknolojisinin enerji temellerinin, kaynak kalitesinin ve verimliliğinin artırılması yönünde geliştirilmesiyle birlikte gider.
Bu gelişmeye katkıda bulunan ana koşullar şunlardı:
-
arkın kararlı çalışmasını sağlamak;
-
bağlantının uygun kalitesini ve gücünü elde etmek.
İlk koşul, kaynak koşulları altında bir elektrik arkının özellikleri tarafından belirlenen özelliklere sahip enerji kaynakları yaratılarak karşılandı.
Kaynak sırasında ana ısıtma kaynağı ve enerji tüketicisi olan ark, saniyenin yüzde biri olarak ölçülen zaman aralıklarında ark devresinde elektrik rejiminde keskin değişikliklerin ortaya çıktığı dinamik bir yük ile karakterize edilir.
Elektrotun erimesi ve metalin elektrottan iş parçasına transferi, ark uzunluğunda keskin dalgalanmalara ve ark güç kaynağının çok kısa aralıklarla tekrarlanan kısa devrelerine (saniyede 30 defaya kadar) neden olur. Bu durumda, akım ve gerilim sabit kalmaz, belirli bir değerden maksimuma ve tersi yönde anlık değişimlere sahiptir.
Yükteki bu tür ani değişiklikler, elektrik ark sisteminin denge durumunu bozar — akım kaynağı… Arkın belirli bir akım değerinde uzun süre sönmeden ve diğer elektrik boşalma biçimlerine dönüşmeden yanabilmesi için arkı besleyen akım kaynağının, meydana gelen değişikliklere hızlı tepki vermesi gerekir. ark modu ve kararlı çalışmasını sağlar.
Elektrik kaynağı mühendisliğinin gelişiminin ilk zamanlarında, bu, elektrik makinelerinin ana devresindeki akımı sınırlamak ve arkı sırayla yatıştırmak için birleştirilmiş balast dirençlerinin yardımıyla yapılıyordu. Daha sonra, kaynak arkının özelliklerinden kaynaklanan gereksinimleri tam olarak karşılayan, düşen karakteristiklere ve düşük manyetik atalete sahip özel güç kaynakları oluşturulur.
Elektrik kaynak mühendisliğinin gelişmesine paralel olarak, kaynak koşullarında arkın statik özelliklerinin ana parametrelerinin oluşturulmasına ve enerji kaynaklarının optimum koşullarının ve ana elektriksel parametrelerinin ve bunların ark üzerindeki etkisinin incelenmesine olanak tanıyan çalışmalar yapılmaktadır. kaynak sırasında arkın yanma kararlılığı ve sürekliliği.
Sonraki dönemde, elektrikli kaynak makinelerinde sürecin statik ve dinamiklerinin araştırılmasına dayanarak, kaynak makinesi sistemleri ve aparatlarının bir sınıflandırması geliştirildi ve birleşik bir genelleştirilmiş kaynak makineleri teorisi oluşturuldu.
Ark kaynağı işleminin özellikleri
Elektrik ark kaynağı işlemi, son derece kısa sürelerde tüm aşamalarda sürekli olarak meydana gelen çok karmaşık bir fiziksel, kimyasal ve elektriksel olaylar kompleksidir. Geleneksel metalurjik metal eritme işlemleriyle karşılaştırıldığında, kaynak işlemi farklıdır:
-
erimiş metal içeren banyonun küçük hacmi;
-
yüksek hızlarda ve yerel ısıtmada yüksek sıcaklık gradyanlarına yol açan yüksek metal ısıtma sıcaklıkları:
-
uygulanan metal ile ana metal arasında ayrılmaz bir bağlantı, ikincisi sanki birincisi için bir formdur.
Böylece, küçük hacimli bir kaynak havuzundaki ısıtılmış ve erimiş metal, önemli bir düşük sıcaklıktaki ana metal kütlesi ile çevrilidir. Bu durum, elbette, metalin yüksek ısınma ve soğuma oranlarını ve sonuç olarak kaynak havuzunda meydana gelen reaksiyonların doğasını ve yönünü belirler.
Ark aralığından geçerek, erimiş ilave metal çok yüksek sıcaklıklarda ark atmosferine maruz kalır, bu da metalin oksidasyonuna ve ondan gazların emilmesine yol açar ve inert gazların (esas olarak nitrojen) aktivasyonu gözlenir. geleneksel metalurjik işlemlerde etkinliği önemsiz olan ark.
Kaynak havuzundaki erimiş metal ayrıca, metal, safsızlıkları ve emdiği gazlar arasında fiziko-kimyasal reaksiyonların meydana geldiği bir ark atmosferine maruz kalır. Bu olguların bir sonucu olarak, biriken kaynak metali, bilindiği gibi, metalin mekanik özelliklerini azaltan artan bir oksijen ve nitrojen içeriğine sahiptir.
Bir metal bir ark içine geçtiğinde ve demirdeki safsızlık yerinde erimiş halde kaldığında, ayrıca alaşım ilaveleri yanar, bu da metalin mekanik özelliklerini bozar. Safsızlıkların yanması sırasında oluşan gazların yanı sıra erimiş metalin katılaşması sırasında metalde çözünen gazlar, biriken metalde boşlukların ve gözeneklerin oluşmasına neden olabilir.
Bu nedenle kaynak sırasında meydana gelen işlemler, yüksek kalitede kaynak metali elde edilmesini zorlaştırmaktadır. Bu zorluklar öyle bir boyuta ulaşmıştır ki, özel önlemler alınmadan kaynak kalitesinin ana göstergesi olan kaynak metalinin özelliklerine yakın özelliklerde bir kaynak elde edilmesi mümkün olmamıştır.
Ark kaynağı teknolojisinin iyileştirilmesi
Mevcut ark kaynağı yöntemlerinde metal bağlantıların kalitesini ve dayanıklılığını artıran ana önlem, elektrotlar üzerinde özel kaplamaların - kaplamaların kullanılmasıydı.
Başlangıç döneminde bu tür kaplama-kaplamaların işlevi, iyonlaştırıcı etkilerinden dolayı tutuşmayı kolaylaştırmak ve arkın kararlılığını arttırmaktı. Daha sonra, işlevi arkın stabilitesini artırmanın yanı sıra biriken metalin kimyasal bileşimini ve yapısını iyileştirmek olan kalın veya yüksek kaliteli kaplamaların geliştirilmesiyle, kaynak kalitesinde önemli bir artış sağlanmıştır. gözlemlendi.
Elektrotlar üzerinde özel kaplamaların geliştirilmesi, son yıllarda metallerin su altında kaynaklanması ve kesilmesi için temel yöntemlerin kullanımının yaygınlaşmasını mümkün kılmıştır. Bu durumda elektrotların üzerindeki kaplamaların amacı da (elektroda göre daha yavaş yanmalarından dolayı) arkın etrafında koruyucu bir kalkan oluşturmak ve kaplamalar yandığında açığa çıkan gazlarla arkın yandığı bir baloncuk oluşturmaktır. .
Kaynaklı bağlantının kalitesinin iyileştirilmesiyle eş zamanlı olarak, manuel kaynakta kaynak arkının gücünü artırarak metal elektrot çapında eşzamanlı bir artışla elde edilen kaynak verimliliğinde bir artış gözlenir. Güçte önemli bir artış ve elektrotların boyutunda bir artış, manuel kaynağın otomatik kaynakla değiştirilmesine yol açtı.
Otomatik kaynaktaki en büyük zorluklar, modern gereksinimler altında yüksek kaliteli kaynağın neredeyse imkansız olduğu elektrot kaplamaları-kaplamaları sorunuydu.
Başarılı bir çözüm, kaplamayı ezilmiş granüler akışla elektrota değil, ana metale beslemekti.Bu durumda ark, ark ısısının daha verimli kullanıldığı ve dikişin havaya maruz kalmasına karşı korunduğu için bir akı tabakası altında yanar. Bu ekleme, üretkenliği büyük ölçüde artıran ve kaynak kalitesini iyileştiren temel metal elektrot kaynak işleminde bir gelişmeydi.
Kaynak arkı için modern enerji kaynakları kullanılarak birleştirilecek metallerin termal durumunun kontrol edilebilmesi, malzemelerin plastikten sıvı, erimiş haline birleştirme işleminin tüm geçiş formlarının gerçekleştirilmesini mümkün kılar. Bu durum, yalnızca farklı metallerin değil, metalik olmayan malzemelerin de birbirine bağlanması için yeni olanaklar açar.
Teknolojik kaynak işlemlerinin gelişmesiyle birlikte kaynaklı yapıların mukavemeti ve güvenilirliği artmaktadır. Kaynak işleminin tamamen elle yapıldığı ilk dönemlerde her türlü restorasyon ve onarım işlerinde elektrik ark kaynağı kullanılmıştır.
Şu anda ana ve ileri teknolojik süreçlerden biri olarak elektrik ark kaynağının önemi yadsınamaz. Çeşitli endüstrilerde kaynak kullanımıyla ilgili deneyim, bu metal işleme yönteminin yalnızca metalden (% 25 - 50) tasarruf etmekle kalmayıp, aynı zamanda her tür metal yapının iş üretimini önemli ölçüde hızlandırdığını açıkça kanıtlamıştır.
Verimlilikte sürekli bir artışı hedefleyen sürecin mekanizasyonu ve otomasyonunun geliştirilmesi, kaynağın kalitesinde ve gücünde istikrarlı bir artışla birleştiğinde, uygulama kapsamını daha da genişletmektedir.Şu anda elektrik ark kaynağı, düşük ve yüksek sıcaklıklarda statik ve dinamik yükler altında çalışan her türlü metal yapının üretiminde önde gelen teknolojik süreçtir.
Elektrikli kaynakla ilgili diğer ilginç ve yararlı makaleler: