カーボンアーク溶接の理解:装置、プロセス、用途
カーボンアーク溶接とは
カーボンアーク溶接(CAW)は、非消耗性カーボン(グラファイト)電極とワークピースの間のアークで金属を加熱し、金属の融合を生み出すプロセスです。カーボンアーク溶接では、カーボン電極を使用して電極と接合される材料の間に電気アークを発生させます。
これは最初に開発されたアーク溶接プロセスですが、現在ではツインカーボンアーク溶接やその他のバリエーションに置き換わっているため、多くの用途では使用されていません。アーク溶接の目的は、別々の金属間に結合を形成することです。このアークは3,000℃を超える温度を生み出します。この温度では、別々の金属が結合し、溶接されます。
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歴史的背景
カーボンアーク溶接は電気アークなしでは不可能です。1800年、ハンフリー・デービー卿が電気アークを発見しました。その後、ニコライ・ベナルドスとスタニスラフ・オルシェフスキーが1881年にCAWプロセスを発見しました。当初はこの溶接プロセスに「エレクトロゲフェスト」という名前が付けられました。

装置
- 電極: このプロセスで使用される電極の直径は約3〜22mmです。
- 電源: CAWプロセスでは、直流溶接機が電源として使用されます。これらは回転形または整流器タイプのいずれかです。
- 電極ホルダー: 疑問に思うかもしれません。CAWで従来の電極ホルダーを使用するのか?答えはノーです。このプロセスでは非常に高温が関与するため、従来の電極ホルダーを使用できません。
カーボンアーク溶接の作動原理
電極と母材の間に電気アークが発生します。電気アークによる発熱で母材が溶融します。溶融金属の凝固後、指定領域に必要な溶接が形成されます。プロセスで使用される電極のサイズは、発生電流に応じて変更可能です。
CAWのバリエーションの1つに、ツインカーボンアーク溶接(TCAW)があります。TCAWはCAWとは若干異なるプロセスです。
TCAWでは、特殊なタイプの電極が使用されます。TCAWは、1つのカーボン電極が可動で、もう1つに接触してアークを発生させるように設計されています。
ツインカーボンアーク溶接では交流が使用されます。また、TCAWでは電極が等しい速度で消耗する必要があります。
カーボンアーク溶接の利点
- 装置と溶接作業のコストが低い
- 高度なオペレータースキルを必要としない
- プロセスが容易に自動化可能
- ワークピースの歪みが少ない
カーボンアーク溶接の欠点
- 溶接品質が不安定(気孔)
- 電極のカーボンがカーバイドとして溶接材料を汚染する
製造プロセス
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