近代的な製造と建設の基礎である電気溶接は、電気弧によって生成された強い熱に依存して金属を溶かして融合させます。関係する温度は、最も困難な材料でさえも結合する能力の重要な要素ですが、溶接の種類、機器の設定、および溶接中の金属によって異なります。
熱の中核：電気アーク温度
電気溶接の中心には、電極が電極とイオン化ガスを介してワークピースの間にジャンプするときに形成される電動アークがあります。このアークは非常に暑く、温度は通常3,000度から20,000度の範囲です。幅広い範囲は、溶接プロセスの種類、現在の強度、および関連する材料など、いくつかの要因によるものです。
たとえば、スティック溶接（シールドされた金属アーク溶接、SMAW）では、通常、アーク温度は3,000度から6,000度になります。これは、約1,510度の融点がある軟鋼のような一般的な金属を溶かすのに十分です。 MIG溶接（金属不活性ガス溶接）は、同様のアーク温度範囲を生成し、ほとんどのアプリケーションは3,500度から7,000度の間で動作します。 TIG溶接のアーク（タングステン不活性ガス溶接）はさらに高温で、しばしば5,000度から10,000度に達するため、チタン（1,668度前後の融点）やステンレス鋼などの溶融-ポイントメタルを扱うことができます。
溶接タイプ全体の温度変動
さまざまな電気溶接方法が、意図した用途に合わせて特定の温度を生成するように設計されています。エキゾチックな金属での精密作業で知られるTIG溶接には、高融点の金属の適切な融合を確保するために、より高いアーク温度が必要です。その非-消耗品のタングステン電極は、極端な熱に耐えることができ、アークが損傷を受けずにこれらの高温に達することができます。
大量生産に広く使用されているMIG溶接は、温度と効率のバランスをとっています。そのアーク温度は、フィラーワイヤーとベースメタルを迅速に溶かすのに十分な高さですが、それほど高くはありません。これにより、自動車およびアプライアンスの製造における薄〜中-厚さの鋼シートを溶接するのに最適です。
フィールドの修理と厚い金属結合のための多用途のオプションであるスティック溶接は、TIGと比較して低いアーク温度で動作しますが、深い浸透に十分な熱を生成します。スティック電極上のフラックスコーティングは、熱分布を調節するのに役立ち、溶融金属プールが制御された速度で冷却され、強い溶接を形成することを保証します。
熱伝達と金属融解
アーク自体は非常に高温ですが、溶接プールの温度{-}金属が実際に溶ける領域は-がやや低いが、それでもベースメタルの融点をはるかに上にしている。軟鋼溶接の場合、溶接プールの温度は通常、1,500度から2,500度の範囲です。これは鋼を完全に溶かすのに十分なほど熱く、フィラー金属と混合し（使用する場合）、冷めると強い結合を形成することができます。
アークからの熱は、放射と伝導を通じてワークピースに転送されます。厚い金属では、熱がより多く広がるため、関節全体の厚さを確保するために、より高いアーク温度または溶接時間が長くなる必要があります。たとえば、厚さ10mmの鋼板を溶接するには、厚い材料に浸透するためにより多くの熱が必要であるため、1mmの薄いシートの溶接に比べて、より高いアーク温度または複数のパスが必要です。
溶接温度に影響する要因
電気溶接中に達成される実際の温度にいくつかの要因が影響します。電流強度が主要な要因です。アンペアの高いアンペアは、より熱いアークにつながります。 200アンペアに設定されたMIG溶接機は、100アンペアまでのセットよりも熱いアークを生成し、厚い金属に適しています。電圧も高い領域に熱が広がる可能性があるため、電圧が高くなるとアークの長さが増加するため、電圧も役割を果たします。
電極とフィラーの材料の種類は、熱吸収に影響を与える可能性があります。 TIG溶接で使用されるタングステン電極は、融点が高く（約3,422度）、ホットアークでも形状を維持できます。対照的に、スティック電極上のフラックスコーティングは、アークをある程度隔離することができ、熱がワークピースにどのように分布するかに影響します。
溶接される金属は温度要件にも影響します。ニッケル合金（融点約1,453度）などの融点が高い金属には、軟鋼よりも熱い弧が必要です。溶接機は、金属の特性に合わせて機器の設定を調整し、アーク温度が過熱せずに材料を溶かすのに十分であり、火傷や亀裂のような欠陥を引き起こすことなく材料を溶かすのに十分であることを確認します。
高温の安全性に関する考慮事項
電気溶接の極端な熱は、重大な安全リスクをもたらします。アークは、短時間の暴露から即座に激しい火傷を引き起こす可能性があります。溶接機は、熱および紫外線から保護するために、炎症服、手袋、および耐熱性のあるレンズを備えた抵抗性衣服、手袋、ヘルメットを着用する必要があります。溶接中に生成されるホットメタルとスパークは、可燃性材料に火をつけることができるため、作業エリアは可燃物を避けなければならず、消火器を容易に利用できるようにする必要があります。
post -溶接、溶接された金属は長期間熱いままで、しばしば100度を超える温度を数時間以上保持します。これは、溶接が完了した後でも、火傷のリスクがあり、熱い表面の適切な冷却またはマーキングが不可欠です。
結論
電気溶接は、溶接の種類と設定に応じて、3,000度から20,000度の範囲のARC温度で非常に高い温度を生成します。この熱は、一般的な軟鋼から高-強度合金まで、広範囲の金属を溶かすのに十分です。特定の温度は、溶接方法、材料の厚さ、金属タイプに合わせて調整されており、強力で信頼性の高いジョイントを確保します。激しい熱は電気溶接を効果的にするものですが、労働者を保護し、火災を防ぐために厳格な安全上の注意を要求します。これらの温度ダイナミクスを理解することは、さまざまな産業および修理用途で安全かつ効率的に電気溶接を使用するための鍵です。
