2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
El arco de soldadura en sí es una descarga eléctrica que existe durante mucho tiempo. Se encuentra entre electrodos bajo tensión, ubicados en una mezcla de gases y vapores. Las principales características del arco de soldadura son la temperatura y bastante alta, así como una alta densidad de corriente.
Descripción general
Se produce un arco entre el electrodo y la pieza de trabajo de metal en la que se está trabajando. La formación de esta descarga se debe al hecho de que se produce una ruptura eléctrica del entrehierro. Cuando ocurre tal efecto, ocurre la ionización de las moléculas de gas, no solo aumenta su temperatura, sino también su conductividad eléctrica, y el gas mismo pasa al estado de plasma. El proceso de soldadura, o más bien la quema del arco, va acompañado de efectos tales como la liberación de una gran cantidad de calor y energía luminosa. Es debido al cambio brusco en estos dos parámetros en la dirección de su gran aumento que ocurre el proceso de fusión del metal, ya que en un lugar local la temperatura aumenta varias veces. La combinación de todas estas acciones se denomina soldadura.
Propiedades del arco
Para que aparezca un arco, es necesario tocar brevemente el electrodo con la pieza de trabajo con la que se va a trabajar. Por lo tanto, se produce un cortocircuito, por lo que aparece un arco de soldadura, su temperatura aumenta con bastante rapidez. Después de tocar, es necesario romper el contacto y establecer un espacio de aire. Así puede elegir la longitud de arco necesaria para seguir trabajando.
Si la descarga es demasiado corta, el electrodo puede adherirse a la pieza de trabajo. En este caso, la fusión del metal tendrá lugar demasiado rápido y esto provocará la formación de pandeo, lo cual es muy indeseable. En cuanto a las características de un arco demasiado largo, es inestable en términos de combustión. La temperatura del arco de soldadura en la zona de soldadura en este caso tampoco alcanzará el valor requerido. Muy a menudo se puede ver un arco torcido, así como una fuerte inestabilidad, cuando se trabaja con una máquina de soldadura industrial, especialmente cuando se trabaja con piezas de grandes dimensiones. Esto a menudo se denomina soplado magnético.
Explosión magnética
La esencia de este método es que la corriente de soldadura del arco puede crear un pequeño campo magnético, que bien puede interactuar con el campo magnético creado por la corriente que fluye a través del elemento que se está procesando. En otras palabras, la desviación del arco se produce debido al hecho de que aparecen algunas fuerzas magnéticas. Este proceso se llama soplado porque la desviación del arco conlado parece que se debe a un fuerte viento. No hay formas reales de deshacerse de este fenómeno. Para minimizar la influencia de este efecto, se puede usar un arco más corto y el electrodo en sí debe ubicarse en un cierto ángulo.
Estructura de arco
Actualmente, la soldadura es un proceso que ha sido analizado con suficiente detalle. Debido a esto, se sabe que hay tres regiones de combustión por arco. Aquellas áreas que son adyacentes al ánodo y al cátodo, respectivamente, el área del ánodo y el cátodo. Naturalmente, la temperatura del arco de soldadura en la soldadura por arco manual también diferirá en estas zonas. Hay una tercera sección, que se encuentra entre el ánodo y el cátodo. Este lugar se llama el pilar del arco. La temperatura requerida para fundir el acero es de aproximadamente 1300-1500 grados centígrados. La temperatura de la columna de arco de soldadura puede alcanzar los 7000 grados Celsius. Aunque es justo señalar aquí que no se transfiere completamente al metal, sin embargo, este valor es suficiente para fundir con éxito el material.
Hay varias condiciones que deben crearse para garantizar un arco estable. Se requiere una corriente estable con una fuerza de aproximadamente 10 A. Con este valor, es posible mantener un arco estable con un voltaje de 15 a 40 V. Vale la pena señalar que el valor actual de 10 A es mínimo, el máximo puede llegar a 1000 A. en el ánodo y el cátodo. También se produce una caída de tensión en una descarga de arco. Después de laciertos experimentos, se encontró que si se lleva a cabo la soldadura de electrodos consumibles, entonces la mayor caída estará en la zona del cátodo. En este caso, la distribución de temperatura en el arco de soldadura también cambia y el mayor gradiente cae en la misma área.
Conociendo estas características, queda claro por qué es importante elegir la polaridad correcta al soldar. Si conecta el electrodo al cátodo, puede alcanzar la temperatura más alta del arco de soldadura.
Zona de temperatura
Independientemente del tipo de electrodo que se esté soldando, consumible o no, la temperatura máxima será exactamente en la columna del arco de soldadura, de 5000 a 7000 grados centígrados.
Se desplaza la zona de menor temperatura del arco de soldadura a una de sus zonas, ánodo o cátodo. En estas áreas se observa del 60 al 70% de la temperatura máxima.
Soldadura CA
Todo lo anterior relacionado con el procedimiento de soldadura con corriente continua. Sin embargo, la corriente alterna también se puede utilizar para estos fines. En cuanto a los lados negativos, hay un notable deterioro de la estabilidad, así como frecuentes s altos en la temperatura de combustión del arco de soldadura. De las ventajas, destaca que se pueden utilizar equipos más sencillos y, por tanto, más económicos. Además, en presencia de un componente variable, un efecto como el soplado magnético prácticamente desaparece. La última diferencia es que no hay necesidad de elegir polaridad, ya queal igual que con la corriente alterna, el cambio se produce automáticamente a una frecuencia de unas 50 veces por segundo.
Se puede agregar que al utilizar equipos manuales, además de la alta temperatura del arco de soldadura en el método de arco manual, se emitirán ondas infrarrojas y ultravioletas. En este caso, son emitidos por una descarga. Esto requiere el máximo equipo de protección para el trabajador.
Entorno de combustión de arco
Hoy en día, existen varias tecnologías diferentes que se pueden utilizar durante la soldadura. Todos ellos difieren en sus propiedades, parámetros y temperatura del arco de soldadura. ¿Cuáles son los métodos?
- Método abierto. En este caso, la descarga se quema en la atmósfera.
- Camino cerrado. Durante la combustión, se forma una temperatura suficientemente alta, lo que provoca una fuerte liberación de gases debido a la combustión del fundente. Este fundente está contenido en la suspensión utilizada para tratar las piezas soldadas.
- Método que utiliza sustancias volátiles protectoras. En este caso, se suministra gas a la zona de soldadura, que suele presentarse en forma de argón, helio o dióxido de carbono.
La presencia de este método se justifica por el hecho de que ayuda a evitar la oxidación activa del material, que puede ocurrir durante la soldadura, cuando el metal se expone al oxígeno. Cabe añadir que, en cierta medida, la distribución de temperatura en el arco de soldadura va de tal forma que se crea un valor máximo en la parte central, creando un pequeño microclima propio. En este caso, formauna pequeña área de alta presión. Tal área es capaz de obstruir el flujo de aire de alguna manera.
Usar un fundente le permite deshacerse del oxígeno en el área de soldadura de manera aún más eficiente. Si se utilizan gases para la protección, este defecto puede eliminarse casi por completo.
Clasificación por duración
Existe una clasificación de las descargas del arco de soldadura según su duración. Algunos procesos se llevan a cabo cuando el arco está en modo pulsado. Dichos dispositivos realizan soldaduras con destellos cortos. Durante un breve período de tiempo, mientras se produce el destello, la temperatura del arco de soldadura tiene tiempo de aumentar hasta un valor tal que sea suficiente para producir una fusión local del metal. La soldadura ocurre con mucha precisión y solo en el lugar donde toca el dispositivo de la pieza de trabajo.
Sin embargo, la gran mayoría de las herramientas de soldadura utilizan un arco continuo. Durante este proceso, el electrodo se mueve continuamente a lo largo de los bordes a unir.
Hay áreas llamadas baños de soldadura. En tales áreas, la temperatura del arco aumenta significativamente y sigue al electrodo. Después de que el electrodo pasa por el sitio, el baño de soldadura sale tras él, por lo que el sitio comienza a enfriarse con bastante rapidez. Cuando se enfría, ocurre un proceso llamado cristalización. Como resultado, se produce una costura de soldadura.
Post temperatura
Vale la pena analizar la columna de arco y su temperatura con un poco más de detalle. El hecho es que este parámetro depende significativamente de varios parámetros. Primero, el material del que está hecho el electrodo afecta fuertemente. La composición del gas en el arco también juega un papel importante. En segundo lugar, la magnitud de la corriente también tiene un efecto significativo, ya que con su aumento, por ejemplo, también aumentará la temperatura del arco, y viceversa. En tercer lugar, el tipo de revestimiento del electrodo y la polaridad son muy importantes.
Elasticidad del arco
Durante la soldadura, es necesario controlar de cerca la longitud del arco también porque un parámetro como la elasticidad depende de ello. Para obtener como resultado una soldadura duradera y de alta calidad, es necesario que el arco arda de manera estable e ininterrumpida. La elasticidad del arco soldado es una característica que describe la combustión ininterrumpida. Se ve suficiente elasticidad si es posible mantener la estabilidad del proceso de soldadura mientras se incrementa la longitud del arco mismo. La elasticidad del arco de soldadura es directamente proporcional a características tales como la intensidad de la corriente utilizada para soldar.
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