Hàn điện, một nền tảng của sản xuất và xây dựng hiện đại, dựa vào nhiệt mạnh được tạo ra bởi các cung điện để làm tan chảy và cầu chì kim loại. Nhiệt độ liên quan là một yếu tố quan trọng trong khả năng tham gia ngay cả các vật liệu khó khăn nhất, nhưng nó thay đổi tùy thuộc vào loại hàn, cài đặt thiết bị và kim loại được hàn.
Lõi của nhiệt: Nhiệt độ hồ quang điện
Tại trung tâm của hàn điện là vòng cung điện, được hình thành khi một dòng điện nhảy giữa điện cực và phôi thông qua khí ion hóa. Vòng cung này cực kỳ nóng, với nhiệt độ thường dao động từ 3.000 đến 20.000 độ. Phạm vi rộng là do một số yếu tố, bao gồm loại quy trình hàn, cường độ hiện tại và các vật liệu liên quan.
Ví dụ, trong hàn dính (hàn hồ quang kim loại được che chắn, SMAW), nhiệt độ hồ quang thường rơi vào khoảng từ 3.000 đến 6.000 độ. Điều này là đủ để làm tan chảy các kim loại chung như thép nhẹ, có điểm nóng chảy khoảng 1.510 độ. Hàn MIG (hàn khí trơ kim loại) tạo ra phạm vi nhiệt độ hồ quang tương tự, với hầu hết các ứng dụng hoạt động từ 3.500 độ đến 7.000 độ. Vòng cung trong hàn TIG (hàn khí trơ vonfram) thậm chí còn nóng hơn, thường đạt 5.000 độ đến 10.000 độ, cho phép nó xử lý cao - tan chảy - kim loại điểm như titan (điểm nóng chảy khoảng 1.668 độ) và thép không gỉ.
Biến thể nhiệt độ giữa các loại hàn
Các phương pháp hàn điện khác nhau được thiết kế để tạo ra nhiệt độ cụ thể để phù hợp với mục đích sử dụng của chúng. Hàn TIG, được biết đến với công việc chính xác trên các kim loại kỳ lạ, đòi hỏi nhiệt độ hồ quang cao hơn để đảm bảo sự hợp nhất của kim loại với các điểm nóng chảy cao. Không phải - điện cực vonfram có thể tiêu thụ của nó có thể chịu được nhiệt độ cực cao, cho phép vòng cung đạt đến nhiệt độ cao này mà không bị hư hại.
MIG hàn, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt, cân bằng nhiệt độ và hiệu quả. Nhiệt độ hồ quang của nó đủ cao để làm tan chảy dây phụ và kim loại cơ bản nhanh chóng nhưng không quá cao đến mức nó gây ra quá nhiều Spatter hoặc cong vênh. Điều này làm cho nó lý tưởng để hàn các tấm thép dày đến trung bình đến trung bình - trong sản xuất ô tô và thiết bị.
Hàn dính, một tùy chọn đa năng để sửa chữa trường và nối kim loại dày, hoạt động ở nhiệt độ hồ quang thấp hơn so với TIG nhưng vẫn tạo ra đủ nhiệt để thâm nhập sâu. Lớp phủ thông lượng trên các điện cực dính giúp điều chỉnh sự phân bố nhiệt, đảm bảo rằng hồ kim loại nóng chảy nguội với tốc độ được kiểm soát để tạo thành các mối hàn mạnh.
Truyền nhiệt và tan chảy kim loại
Mặc dù bản thân vòng cung cực kỳ nóng, nhiệt độ tại nhóm hàn - khu vực mà kim loại thực sự tan chảy - có phần thấp hơn nhưng vẫn cao hơn điểm nóng chảy của kim loại cơ bản. Đối với hàn thép nhẹ, nhiệt độ hồ hàn thường dao động từ 1.500 độ đến 2.500 độ. Điều này đủ nóng để làm tan hoàn toàn thép, cho phép nó trộn với kim loại phụ (nếu được sử dụng) và tạo thành một liên kết mạnh khi nó nguội đi.
Nhiệt từ hồ quang chuyển sang phôi thông qua bức xạ và dẫn truyền. Trong các kim loại dày hơn, nhiệt lan ra nhiều hơn, do đó, nhiệt độ cung cao hơn hoặc thời gian hàn dài hơn là cần thiết để đảm bảo toàn bộ độ dày khớp tan chảy. Ví dụ, hàn một tấm thép dày 10 mm đòi hỏi nhiệt độ hồ quang cao hơn hoặc nhiều đường chuyền so với hàn một tấm mỏng 1mm, vì cần nhiều nhiệt hơn để xâm nhập vào vật liệu dày hơn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ hàn
Một số yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ thực tế đạt được trong quá trình hàn điện. Cường độ hiện tại là một yếu tố chính: cường độ cao hơn dẫn đến một vòng cung nóng hơn. Một thợ hàn MIG được đặt thành 200 amps sẽ tạo ra một vòng cung nóng hơn một bộ được đặt thành 100 amps, làm cho nó phù hợp với kim loại dày hơn. Điện áp cũng đóng một vai trò, khi điện áp cao hơn làm tăng chiều dài vòng cung, có thể lan truyền nhiệt trên một khu vực lớn hơn.
Loại điện cực và vật liệu phụ có thể ảnh hưởng đến sự hấp thụ nhiệt. Các điện cực vonfram được sử dụng trong hàn TIG có điểm nóng chảy cao (khoảng 3,422 độ), cho phép chúng duy trì hình dạng của chúng ngay cả trong một vòng cung nóng. Ngược lại, lớp phủ thông lượng trên các điện cực dính có thể cách nhiệt vòng cung ở một mức độ nào đó, ảnh hưởng đến cách phân phối nhiệt cho phôi.
Các kim loại được hàn cũng tác động đến yêu cầu nhiệt độ. Kim loại có các điểm nóng chảy cao hơn, chẳng hạn như hợp kim niken (điểm nóng chảy khoảng 1.453 độ), đòi hỏi một vòng cung nóng hơn thép nhẹ. Máy hàn điều chỉnh cài đặt thiết bị của chúng để phù hợp với tính chất của kim loại, đảm bảo nhiệt độ hồ quang đủ để làm tan chảy vật liệu mà không quá nóng và gây ra các khiếm khuyết như Burn - thông qua hoặc nứt.
Cân nhắc an toàn về nhiệt độ cao
Nhiệt độ cực cao của hàn điện đặt ra những rủi ro an toàn đáng kể. Vòng cung có thể gây bỏng nặng ngay lập tức, ngay cả từ một lần tiếp xúc ngắn. Welder phải mặc ngọn lửa - quần áo, găng tay và mũ bảo hiểm có ống kính tối để bảo vệ chống lại bức xạ nhiệt và tia cực tím. Các kim loại nóng và tia lửa được sản xuất trong quá trình hàn có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy, vì vậy các khu vực làm việc phải được giữ sạch sẽ có khả năng dễ cháy và các bình chữa cháy nên có sẵn.
Post - Weld, kim loại hàn vẫn còn nóng trong một thời gian dài, thường giữ nhiệt độ trên 100 độ trong nhiều giờ. Điều này có nghĩa là ngay cả sau khi hàn hoàn thành, có nguy cơ bị bỏng, và làm mát hoặc đánh dấu các bề mặt nóng thích hợp là điều cần thiết.
Phần kết luận
Hàn điện tạo ra nhiệt độ cực cao, với nhiệt độ cung từ 3.000 độ đến 20.000 độ, tùy thuộc vào loại hàn và cài đặt. Nhiệt này đủ để làm tan chảy một loạt các kim loại, từ thép nhẹ thông thường đến cao - Hợp kim. Nhiệt độ cụ thể được điều chỉnh theo phương pháp hàn, độ dày vật liệu và loại kim loại, đảm bảo các khớp mạnh, đáng tin cậy. Mặc dù sức nóng dữ dội là những gì làm cho hàn điện hiệu quả, nó cũng đòi hỏi các biện pháp phòng ngừa an toàn nghiêm ngặt để bảo vệ người lao động và ngăn chặn đám cháy. Hiểu các động lực học nhiệt độ này là chìa khóa để sử dụng hàn điện một cách an toàn và hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp và sửa chữa khác nhau.
