Mengapa ujung elektroda hanya meleleh saat las busur?

Saya melihat di youtube beberapa orang melakukan pengelasan busur dengan "elektroda habis pakai". Pada pandangan pertama, saya melihat bahwa arus mengalir melalui semua elektroda dan benda kerja dan pertanyaan saya berasal dari fakta ini.

Saya pikir benda kerja itu tidak meleleh karena biasanya jauh lebih besar daripada elektroda, oleh karena itu, ia dapat membuang panas lebih cepat. Elektroda lebih tipis, dan saya tidak mengerti mengapa seluruh elektroda tidak meleleh jika arus yang mengalir melaluinya cukup tinggi untuk melelehkan ujung elektroda.

Saya memikirkannya dan dugaan saya ada hubungannya dengan resistansi kontak di ujung elektroda yang berbeda dari bahan elektroda. Alasannya adalah bahwa kekuatan, yang entah bagaimana sebanding dengan panas yang dihasilkan, harus Tapi saya tidak berpikir bahwa perbedaan antara dua resistor cukup tinggi untuk menjelaskan fenomena ini, jadi saya bertanya-tanya bagian apa Aku hilang!

Resistansi elektroda bukanlah yang memanaskan segalanya - ini adalah resistansi udara terionisasi di busur!

Karenanya, hal-hal yang dekat dengan busur menjadi panas, dan hal-hal yang lebih jauh tidak.

Ketika elektroda dibawa dekat dengan benda kerja, celah udara menyempit ke titik di mana percikan dibuat ketika kekuatan medan listrik (dalam volt per meter, misalnya) naik cukup tinggi untuk mengionisasi molekul udara yang ikut campur.

Udara terionisasi adalah plasma, yang memiliki suhu sangat tinggi - cukup tinggi untuk melelehkan elektroda dan bahan benda kerja.

Selama tukang las memiliki celah dengan panjang yang tepat, kekuatan medan listrik akan cukup tinggi untuk mengionisasi udara di dalam celah dan melelehkan material terdekat dari batang las dan benda kerja. Beberapa logam juga dapat gasifikasi dan beralih ke plasma, dan dengan demikian berkontribusi pada busur.

Jika celahnya terlalu besar, maka plasma akan berhenti, bersama dengan pengelasan apa pun.

Siapa pun yang telah bekerja dengan tukang las tongkat (yang menggunakan batang las) dapat memberi tahu Anda bahwa jika celahnya terlalu kecil, Anda dapat menyentuh batang ke benda kerja, Anda dapat membuat plasma yang cukup pada saat kontak untuk mengelas. batang ke benda kerja. Pada titik itu, Anda memiliki sirkuit logam kontinu tanpa plasma. Ini akan melakukan jumlah arus yang sama seperti saat melakukan lasan yang tepat, tetapi, tanpa busur plasma, tidak ada yang akan meleleh.

Tidak satu pun dari penjelasan ini yang ada hubungannya dengan resistensi plasma. Ini adalah fungsi dari bagaimana plasma terbentuk sebagai respons terhadap kekuatan medan listrik yang dipaksakan.

Ada beberapa proses pengelasan yang menghasilkan panas melalui berbagai cara. Saya pikir pengelasan TIG secara konseptual lebih mudah dipahami daripada pengelasan tongkat atau MIG. Penjelasan akan membantu memahami proses pengelasan lainnya sehingga saya akan mulai menjelaskan pengelasan TIG.

Dalam pengelasan TIG, (pengelasan busur tungsten gas atau GTAW), catu daya pengelasan terhubung ke obor tangan dengan ujung tungsten. Elektroda negatif terhubung ke obor. Elektroda positif terhubung ke benda kerja yang akan dilas.

Busur dibuat oleh sirkuit di catu daya yang disebut busur starter yang menghasilkan pulsa frekuensi tinggi tegangan tinggi antara ujung tungsten dan benda kerja. Busur memiliki energi yang cukup untuk melepaskan elektron dari gas pelindung dan membuat jalur ion yang menghantarkan listrik dari ujung tungsten ke benda kerja. Untuk pengelasan tig, gas argon biasanya digunakan karena murah, mudah terionisasi, dan lebih berat dari udara sehingga menjaga oksigen keluar.

Ketika jalur ion selesai, catu daya merasakan penurunan tegangan antara elektroda. Ketika tidak ada jalur terionisasi antara elektroda dan benda kerja, mungkin ada 50V atau lebih perbedaan antara tungsten dan elektroda kerja. Setelah busur dimulai, tegangan antara elektroda akan turun menjadi sekitar 10V tergantung pada ukuran celah. Pada titik ini, catu daya menyalakan arus pengelasan. Pengelasan tig dilakukan dengan catu daya arus konstan.

Busur dipertahankan dengan pemanasan resistif dari gas pelindung. Gas terionisasi bertindak sebagai resistor di mana panas adalah fungsi dari tegangan melintasi celah dan arus yang melaluinya. Arus tinggi melalui gas terionisasi membuang begitu banyak panas sehingga gas tetap cukup panas untuk tetap menjadi plasma dan terus melakukan.

Namun panasnya tidak merata di seluruh busur. Dalam konfigurasi ini yang baru saja saya jelaskan, elektron sebenarnya melepaskan ujung tungsten dan mengenai benda kerja. Ini menyebabkan panas terfokus pada benda kerja. Jika saya membalik polaritas elektroda dan menghubungkan negatif ke benda kerja dan positif ke obor, saya akan memiliki efek sebaliknya. Saya masih akan mendapatkan lengkungan dan banyak panas, tetapi panas akan difokuskan pada ujung bukan pada bagian yang saya coba las. Ini akan menghasilkan ujung meleleh menjadi bola dan jatuh. Tungsten digunakan untuk ujung karena memiliki titik leleh tertinggi dari logam apa pun. Dalam pengelasan tig, Anda tidak ingin elektroda meleleh dan menjadi bagian dari las tetapi pada jenis pengelasan lain yang Anda lakukan.

Dalam pengelasan MIG (gas arc welding atau GMAW), inilah yang Anda inginkan. Dalam pengelasan MIG, elektroda adalah kawat konduktif yang diumpankan dari gulungan kawat dengan kecepatan tinggi. Kawat meleleh dan menjadi bagian dari lasan. Polaritas dibalik sehingga kawat positif dan benda kerja negatif. Anda tidak perlu starter busur dengan MIG.

Saat Anda menekan pelatuk obor mig, pengumpan kawat mulai mendorong keluar kawat. Ketika kawat melakukan kontak dengan pekerjaan, kawat bertindak sebagai resistor dan memanas. Semakin panjang stickout dari kawat, semakin besar resistansi yang dimilikinya dan akan menghasilkan drop volt yang berbeda.

Karena arus yang tinggi melalui kawat, kawat akan meleleh dan terbakar kembali. Ini menghasilkan celah kecil antara pekerjaan dan kawat di mana ada tegangan yang cukup untuk mengionisasi. Ini menciptakan busur. Tanpa masuk ke spesifik dari proses MIG yang berbeda (korsleting, tetesan, dan transfer semprotan) proses ini pada dasarnya berulang. Kawat membuat kontak. Memanas dan meleleh kembali. Memukul busur, kemudian membuat kontak lagi. Dll

Benda kerja biasanya perlu meleleh juga (tetapi tidak terlalu banyak atau Anda mendapatkan terobosan material), jika tidak, Anda tidak akan memiliki koneksi mekanik yang kuat. Anda memperhitungkan ketebalan, massa termal, dan konduktivitas termal benda kerja dengan menyesuaikan laju umpan saat ini dan bahan. Dan seperti yang dikatakan Marcus Müller: ini bukan tentang resistensi elektroda.