Podczas mojej podróży przez świat technologii spawalniczej zdobyłem głęboką wiedzę na temat elektryczności maszyny spawalnicze oraz ich zasadę działania i charakterystykę. Urządzenia te są niezbędne do tworzenia mocnych i niezawodnych spoin w różnych zastosowaniach, od budownictwa po produkcję. Dzięki zrozumieniu działania spawarek elektrycznych, mogłem zoptymalizować procesy spawania i poprawić jakość swojej pracy. W tym artykule omówię kluczowe zasady i charakterystykę spawarek elektrycznych, dzieląc się spostrzeżeniami, które mogą pomóc zarówno początkującym, jak i doświadczonym spawaczom w doskonaleniu umiejętności i osiąganiu lepszych wyników.

● Spawarka elektryczna

Spawarka elektryczna wykorzystuje łuk elektryczny o wysokiej temperaturze, powstający w wyniku natychmiastowego zwarcia biegunów dodatniego i ujemnego, aby stopić lut na elektrodzie i spawanym materiale, a także połączyć ze sobą spawane obiekty. Jej konstrukcja jest bardzo prosta – jest to transformator dużej mocy.

Spawarki elektryczne można podzielić na dwa typy, w zależności od źródła zasilania: prąd przemienny (AC) i prąd stały (DC). Wykorzystują one zasadę indukcyjności, która generuje dużą zmianę napięcia podczas włączania i wyłączania. Łuk wysokiego napięcia generowany w momencie natychmiastowego zwarcia biegunów dodatniego i ujemnego jest wykorzystywany do topienia lutu na elektrodzie, co pozwala na uzyskanie wiązania atomowego. 

Cechy

⒈Zalety spawarka elektryczna: Spawarka wykorzystuje energię elektryczną do natychmiastowej konwersji energii elektrycznej na energię cieplną. Energia elektryczna jest powszechnie stosowana. Spawarka nadaje się do pracy w suchym środowisku i nie stawia zbyt wielu wymagań. Ze względu na niewielkie rozmiary, prostą obsługę, wygodę użytkowania i dużą prędkość, zalety mocnych spoin po spawaniu są szeroko wykorzystywane w różnych dziedzinach, szczególnie w przypadku elementów wymagających wysokiej wytrzymałości. Umożliwia natychmiastowe i trwałe łączenie tych samych materiałów metalowych. Po obróbce cieplnej spoiny będą miały taką samą wytrzymałość jak materiał bazowy. Bardzo dobre uszczelnienie rozwiązuje problemy związane z uszczelnieniem i wytrzymałością w produkcji pojemników na gazy i ciecze.

⒉Wady spawarki elektrycznej: Podczas użytkowania spawarki wokół niej wytwarzane jest pole magnetyczne. Podczas jarzenia się łuku elektrycznego, do otoczenia emitowane jest promieniowanie. Łuk zawiera promienie podczerwone, ultrafioletowe i inne rodzaje światła, a także opary i dymy metali oraz inne szkodliwe substancje. Dlatego podczas pracy należy stosować odpowiednie środki ostrożności. 

Spawanie stali wysokowęglowej nie jest odpowiednie. Ze względu na proces krystalizacji, segregacji i utleniania metalu spoiny, spawalność stali wysokowęglowej jest niska i łatwo pęka po spawaniu, co prowadzi do pęknięć na gorąco i na zimno. Stal niskowęglowa ma dobre właściwości spawalnicze, ale proces wymaga odpowiedniej obróbki. Odkurzanie i czyszczenie są bardziej uciążliwe. Czasami spoina może zawierać wady, takie jak wtrącenia żużla, pęknięcia, pory i podtopienia, ale prawidłowa obróbka ograniczy ich występowanie.

Zasada

Spawanie elektryczne polega na generowaniu łuku elektrycznego o wysokiej temperaturze, gdy bieguny dodatni i ujemny chwilowo się zwierają. Łuk ten topi elektrodę i materiał spawany, łącząc je ze sobą. Spawarka elektryczna ma prostą konstrukcję – zasadniczo jest to transformator dużej mocy. Przetwarza on prąd przemienny 220 V lub 380 V na prąd stały lub przemienny o niskim napięciu i wysokim natężeniu. Transformatory spawalnicze wyróżniają się tym, że ich napięcie gwałtownie spada po zapaleniu się łuku. Aby kontrolować napięcie spawania, nie tylko obniża się napięcie wejściowe, ale także uzwojenie wtórne posiada regulację napięcia z odczepami, a położenie rdzenia magnetycznego służy również do precyzyjnego dostrojenia napięcia wyjściowego.

Regulowana spawarka z rdzeniem żelaznym to zazwyczaj transformator dużej mocy, który jest zbudowany w oparciu o zasadę indukcyjności. Indukcyjność ta powoduje ogromne zmiany napięcia podczas włączania i wyłączania. Łuk wysokiego napięcia generowany przez natychmiastowe zwarcie biegunów dodatniego i ujemnego jest wykorzystywany do topienia pręta spawalniczego. Aby to osiągnąć, stosuje się lutowanie. Napięcie jest przykładane między elektrodę a element spawany, a łuk jest zapalany przez zadrapanie lub kontakt, a energia łuku jest wykorzystywana do topienia elektrody i nagrzewania materiału bazowego.

Klasyfikacja

1. Główny spawarka elektryczna W przedsiębiorstwach przemysłowych i górniczych stosowane są następujące urządzenia do spawania łukiem elektrycznym prądu przemiennego, urządzenia do spawania prądem stałym, urządzenia do spawania łukiem argonowym, urządzenia do spawania w osłonie dwutlenku węgla, urządzenia do spawania doczołowego, urządzenia do spawania punktowego, urządzenia do spawania łukiem krytym, urządzenia do spawania liniowego o wysokiej częstotliwości, urządzenia do spawania doczołowego iskrowego, urządzenia do spawania ciśnieniowego, urządzenia do spawania doczołowego, urządzenia do spawania laserowego.

2. Istnieją dwa rodzaje spawarek prądu stałego: jedna z nich to dodatkowy element prostowniczy oparty na silniku prądu przemiennego, a druga to generator prądu stałego. Spawarki prądu stałego spawają głównie metale nieżelazne i surówkę. Spawarka prądu przemiennego spawa głównie blachy stalowe.

3. Spawarka łukowa argonowa, spawarka z osłoną dwutlenku węgla, spawarka wysokiej częstotliwości, spawarka iskrowa doczołowa. Spawarka łukowa argonowa i spawarka w osłonie dwutlenku węgla mogą spawać głównie cienkie blachy i warstwy złota z metali nieżelaznych o grubości poniżej 2 mm. Spawarka iskrowa doczołowa służy głównie do łączenia połączeń miedzianych i aluminiowych oraz innych elementów, a spawarka wysokiej częstotliwości spawa głównie rury stalowe w fabryce rur.

4. Spawanie łukiem krytym służy głównie do spawania grubych materiałów konstrukcyjnych ze stali, takich jak stalowe elementy konstrukcyjne, stal mostowa H oraz belki dwuteowe.

5. Spawarka w osłonie gazu: spawanie łukiem argonowym, spawanie w osłonie dwutlenku węgla; pod osłoną gazu spawarka nie utlenia się, spoina jest trwała, można spawać kolorową warstwę złota, a także można spawać cienkie materiały.

6. Spawarka laserowa: umożliwia spawanie wyprowadzeń wewnątrz tranzystora.

7. Spawarki elektryczne doczołowe: Fabryka łańcuchów kablowych spawa głównie liny żelazne i inne przedmioty na kotwicach. Można je dokować za pomocą Yuangang itp.

● Maszyna do spawania laserowego

A spawarka laserowa, znana również jako spawarka laserowa lub maszyna do spawania laserowego, jest maszyną służącą do obróbki materiałów poprzez spawanie laserowe.

Zasada działania

Spawanie laserowe polega na wykorzystaniu impulsów laserowych o wysokiej energii do miejscowego nagrzewania materiału na niewielkim obszarze. Energia promieniowania laserowego dyfunduje do wnętrza materiału poprzez przewodzenie ciepła, a materiał topi się, tworząc specjalne jeziorko stopione. Jest to nowa metoda spawania, przeznaczona głównie do spawania materiałów cienkościennych i elementów precyzyjnych, umożliwiająca spawanie punktowe, doczołowe, ściegowe, uszczelniające itp. Niewielkie odkształcenia, duża prędkość spawania, gładka i piękna spoina, brak konieczności obróbki po spawaniu, wysoka jakość spoiny, brak porów, precyzyjna kontrola, mała plamka ogniskująca, wysoka dokładność pozycjonowania oraz łatwa automatyzacja.

Główne gatunki

Urządzenie do spawania laserowego jest często nazywane również spawarką laserową, spawarką laserową z ujemnym sprzężeniem zwrotnym energii, spawarką laserową, spawarką laserową, laserowym urządzeniem do spawania na zimno, laserowym urządzeniem do spawania argonem, sprzętem do spawania laserowego itp. Zgodnie z metodą pracy można je często podzielić na spawarkę laserową form, automatyczną spawarkę laserową, spawarkę laserową jubilerską, spawarkę punktową laserową, spawarkę laserową z transmisją światłowodów, spawarkę galwanometryczną, spawarkę ręczną itp., specjalny sprzęt do spawania laserowego Istnieją spawarki czujnikowe, sprzęt do spawania laserowego arkuszy stali krzemowej i sprzęt do spawania laserowego klawiatur.

Parametry maszyny do spawania laserowego

Gęstość mocy

Gęstość mocy jest jednym z najważniejszych parametrów obróbki laserowej. Przy wyższych gęstościach mocy, warstwa powierzchniowa może zostać podgrzana do temperatury wrzenia w ciągu mikrosekund, co powoduje znaczne odparowanie. Dlatego wysoka gęstość mocy jest korzystna w procesach usuwania materiału, takich jak wykrawanie, cięcie i grawerowanie. W przypadku niższej gęstości mocy, osiągnięcie temperatury wrzenia powierzchni zajmuje kilka milisekund. Zanim powierzchnia odparuje, dolna warstwa osiąga temperaturę topnienia, co ułatwia utworzenie dobrej spoiny. Dlatego w przypadku spawania laserowego kondukcyjnego gęstość mocy mieści się w zakresie 104–106 W/cm².

Kształt pulsu

Kształt impulsu jest istotnym zagadnieniem w spawaniu, zwłaszcza w przypadku spawania blach. Gdy wiązka o dużej intensywności pada na powierzchnię materiału, część energii na powierzchni metalu ulega odbiciu i utracie, a współczynnik odbicia zmienia się w zależności od temperatury powierzchni. Podczas impulsu współczynnik odbicia metalu ulega znacznym zmianom.

Szerokość impulsu

Szerokość impulsu to jeden z istotnych parametrów spawania impulsowego. Jest to nie tylko istotny parametr, różniący się od usuwania i topienia materiału, ale także kluczowy parametr, który decyduje o koszcie i ilości sprzętu do obróbki.

Efekt ilości rozmycia

W punkcie ogniska lasera gęstość mocy jest ekstremalnie wysoka, co może powodować parowanie materiału i tworzenie się dziur. W oddaleniu od ogniska rozkład energii staje się bardziej równomierny. Istnieją dwa rodzaje rozogniskowania: dodatnie i ujemne. Gdy ognisko znajduje się nad przedmiotem obrabianym, nazywa się je rozogniskowaniem dodatnim; poniżej – rozogniskowaniem ujemnym. Zgodnie z optyką geometryczną, jeśli odległość od płaszczyzny spawania jest równa, oba typy rozogniskowania mogą mieć podobne gęstości mocy. Jednak jeziorko stopione różni się kształtem. Ujemne rozogniskowanie skutkuje głębszą penetracją ze względu na sposób formowania się jeziorka stopionego.

● Różnica między spawarką laserową a spawarką elektryczną

Zgrzewarka punktowa to metoda zgrzewania oporowego, która polega na łączeniu elementów spawanych w złącze zakładkowe, a następnie ich prasowaniu między dwiema cylindrycznymi elektrodami. Pod wpływem ciepła oporowego metal bazowy jest topiony i tworzy spoinę lutowniczą. Zgrzewanie punktowe jest stosowane głównie do spawania cienkich blach. Proces obejmuje: wstępne prasowanie w celu zapewnienia dobrego kontaktu między elementami spawanymi; elektryzację w celu utworzenia jądra i pierścienia z tworzywa sztucznego w miejscu spoiny; kucie bez użycia prądu, dzięki czemu jądro stygnie i krystalizuje pod wpływem ciągłego nacisku, tworząc zwartą strukturę bez otworów skurczowych i pęknięć w spoinach lutowniczych.

Różnice:

1. Spawarka laserowa

Sprzęt spawalniczy charakteryzuje się wysokimi parametrami technicznymi, oczywistymi zaletami i stanowi znaczną część procesu spawania. Głównym źródłem mocy jest wiązka laserowa. Po uderzeniu głowicy spawalniczej wiązka może zostać odbita lub soczewka może zostać umieszczona na spoinie, a następnie spawanie jest wykonywane i może być wykorzystywane do spawania. Urządzenia komunikacji optycznej, IT, medyczne, elektroniczne, akumulatory itp.

2. Zgrzewarka punktowa

Sprzęt spawalniczy używany w przeszłości przez zgrzewarki punktowe charakteryzował się prostotą obsługi i był ekonomiczny. Nadawał się do większości połączeń spawanych i nie wymagał zbyt wielu umiejętności. Dlatego też ten sprzęt jest jedną z metod stosowanych w branży spawalniczej, wykorzystującą pracę ręczną lub programową. Oczywiście, zgrzewarki punktowe posiadają również laserowe urządzenie do zgrzewania punktowego. Elementy spawane laserowym urządzeniem do zgrzewania punktowego są dobrze zgrzane, bez zanieczyszczeń, a stopień uszkodzeń jest niewielki.

Różnica w funkcjach:

1. Spawarka elektryczna nie odkształca spawanych części ze względu na swoje właściwości, głębokość i szerokość spawania są dobre, wytrzymałość spoiny jest wysoka, prędkość spawania jest duża, dokładność przetwarzanych elementów jest wysoka, a po zakończeniu spawania nie ma potrzeby wykonywania obróbki następczej. W porównaniu ze zgrzewarką punktową spawane części są ładniejsze.

2. Spawanie punktowe to metoda brudząca. Te same elementy konstrukcyjne spawane w tej samej partii będą miały problemy ze spoinami, które będą się na siebie nakładać, co wpłynie na wygląd i będzie wymagało naprawy. Jednocześnie często pojawiają się odkształcenia powstałe w wyniku spawania, a spawarka laserowa może zredukować ten problem.