Плазмова зварювання

плазмова зварювання - це зварювання за допомогою направленого потоку плазмової дуги. Має багато спільного з технологією аргонової зварки.

загальноприйняті позначення

PAW - Plasma Arc Welding - зварювання плазмовою дугою

Технологія плазмового зварювання

Плазмою називається частково або повністю іонізований газ, що складається з нейтральних атомів і молекул, а також електрично заряджених іонів і електронів. У такому визначенні звичайна дуга може бути названа плазмою. Однак по відношенню до звичайної дузі термін «плазма» практично не застосовують, так як звичайна дуга має відносно невисоку температуру і володіє невисоким запасом енергії в порівнянні з традиційним поняттям плазми.

плазмова зварювання

Малюнок. Схема процесу плазмового зварювання

Для підвищення температури і потужності звичайної дуги і перетворення її в плазмову використовуються два процеси: стиснення дуги і примусове вдування в неї плазмообразующего газу. Схема отримання плазмової дуги приведена на малюнку вище. Стиснення дуги здійснюється за рахунок розміщення її в спеціальному пристрої - плазмотроне, стінки якого інтенсивно охолоджуються водою. В результаті стиснення зменшується поперечний переріз дуги і зростає її потужність - кількість енергії, що припадає на одиницю площі. Температура в стовпі звичайної дуги, що горить в середовищі аргону, і парів заліза становить 5000-7000 ° С. Температура в плазмової дузі досягає 30 000 ° С.

Одночасно із стисненням в зону плазмової дуги вдувається плазмообразующий газ, який нагрівається дугою, іонізується і в результаті теплового розширення збільшується в об`ємі в 50-100 разів. Це змушує газ спливати з каналу сопла плазмотрона з високою швидкістю. Кінетична енергія рухомих іонізованих частинок плазмообразующего газу доповнює теплову енергію, що виділяється в дузі в результаті відбуваються електричних процесів. Тому плазмова дуга є більш потужним джерелом енергії, ніж звичайна.

Основними рисами, що відрізняють плазмову дугу від звичайної, є:

  • більш висока температура;
  • менший діаметр дуги;
  • циліндрична форма дуги (на відміну від звичайної конічної);
  • тиск дуги на метал в 6-10 разів вище, ніж у звичайної;
  • можливість підтримувати дугу на малих токах (0,2-30 А).

Перераховані відмінні риси роблять плазмову дугу в порівнянні зі звичайною більш універсальним джерелом нагрівання металу. Вона забезпечує більш глибоке проплавлення металу при одночасному зменшенні обсягу його розплавлення. На малюнку приведена форма проплавлення для звичайної дуги і плазмової. З малюнка видно, що плазмова дуга - більш концентроване джерело нагріву і дозволяє без оброблення крайок зварювати великі товщини металу. Через свою циліндричної форми і можливості істотно збільшити довжину така дуга дозволяє вести зварювання у важкодоступних місцях, а також при коливаннях відстані від сопла пальника до виробу.

Форма проплавления при плазмовому зварюванні

Малюнок. Форма проплавления для звичайної і плазмової дуги

Можливі дві схеми процесу:

  • зварювання плазмовою дугою, коли дуга горить між неплавким електродом і виробом,
  • і плазмовим струменем, коли дуга горить між неплавким електродом і соплом плазмотрона і видувається потоком газу.

Перша схема найбільш поширена.

Як плазмообразующего газу при зварюванні використовується зазвичай аргон, іноді з добавками гелію або водню. В якості захисного газу використовується найчастіше також аргон. Матеріал електрода - вольфрам, активоване иттрием, лантаном або торієм, а також гафній і мідь.

різновиди

Залежно від сили струму розрізняють три різновиди плазмового зварювання:

  • мікроплазмове (Iсв = 0,1-25А);
  • на середніх токах (Iсв = 50-150А);
  • на великих токах (Iсв > 150А).

мікроплазмове зварювання

Найбільш поширеною є мікроплазмове зварювання. У зв`язку з досить високим ступенем іонізації газу в плазмотроне і при використанні вольфрамових електродів діаметром 1-2 мм плазмова дуга може горіти при дуже малих токах, починаючи з 0,1 А.

мікроплазмове зварювання

Малюнок. Схема процесу микроплазменной зварювання

Спеціальний малоамперний джерело живлення (див. Малюнок вище) постійного струму призначений для отримання чергової дуги, безперервно горить між електродом і мідним водоохолоджуваним соплом. При підведенні плазмотрона до виробу запалюється основний дуга, яка живиться від джерела. Плазмообразующий газ подається через сопло плазмотрона, що має діаметр 0,5-1,5 мм.

Захисний газ подається через керамічне сопло. Плазмовий пальник охолоджується водою. Для запалювання дуги в зварювальної установки є осцилятори чергової і основний дуги.

Мікроплазмове зварювання є досить ефективним способом сплавлення виробів малої товщини, до 1,5 мм. Діаметр плазмової дуги складає близько 2 мм, що дозволяє сконцентрувати тепло на обмеженій ділянці вироби і нагрівати зону зварювання, не пошкоджуючи сусідні ділянки. Така дуга має циліндричну форму, тому глибинапроплавлення і інші параметри шва мало залежать від довжини дуги, що дозволяє при маніпуляціях зварювальником пальником уникнути прожогов, характерних для звичайної аргонодугового зварювання тонкого металу.

Основним газом, що використовується в якості плазмообразующего і захисного, є аргон. Однак в залежності від зварюваного металу до нього можуть здійснюватися добавки, що збільшують ефективність процесу зварювання. При зварюванні сталей до захисного аргону доцільна добавка (8-10) водню, що дозволяє підвищити теплову ефективність плазмової дуги. Це пов`язано з дисоціацією водню на периферії стовпа дуги і подальшої його рекомбінацією з виділенням тепла на поверхні зварюваного металу. При зварюванні низьковуглецевих сталей до аргону можлива добавка вуглекислого газу, при зварюванні титану - добавка гелію.

Установки для микроплазменной зварювання дозволяють здійснювати зварювання в різних режимах: безперервний прямий полярності, імпульсний прямий полярності (дозволяє регулювати тепловкладення), різнополярними імпульсами (для алюмінію, забезпечує руйнування оксидної плівки), безперервний зворотній полярності. Найбільш поширеною установкою є МПУ-4у.

До основних параметрів процесу микроплазменной зварювання відносяться сила струму, напруга, витрата плазмообразующего і захисного газу, діаметр каналу сопла, глибина занурення в сопло електрода, діаметр електрода.

Мікроплазмове зварювання успішно застосовується при виробництві тонкостінних труб і ємностей, приварке мембран і сильфонів до масивних деталей, з`єднання фольги, термопар, при виготовленні ювелірних виробів.

Плазмова зварювання на середніх токах

Плазмова зварювання на токах Iсв = 50-150А має багато спільного з аргонодуговим зварюванням вольфрамовим електродом. Однак через більш високої потужності дуги і обмеженій площі нагрівання вона є більш ефективною. За енергетичними характеристиками плазмова дуга займає проміжне положення між звичайною дугою і електронним або лазерним променем. Вона забезпечує більш глибоке проплавлення, ніж звичайна дуга, при меншій ширині шва. Крім енергетичних характеристик, це пов`язано і з більш високим тиском дуги на зварювальну ванну, внаслідок чого зменшується товщина прошарку рідкого металу під дугою і поліпшуються умови теплопередачі в глиб основного металу. Сварка може здійснюватися із застосуванням присадного дроту або без неї.

Плазмова зварювання на великих токах

Плазмова зварювання на токах більш I = 150A чинить ще більший силовий вплив на метал (плазмова дуга на токах 150А еквівалентна 300А дузі при зварюванні неплавким електродом).

Сварка супроводжується повним проплавлением з утворенням у ванні наскрізного отвору. Відбувається як би розрізання деталей з подальшою заваркою.

плазмова зварювання на великих токах

Малюнок. Формування шва з наскрізним проплавлением при плазмовому зварюванні на великих токах

Метал зі зворотного боку шва утримується силами поверхневого натягу. Діапазон режимів вельми обмежений, оскільки при зварюванні можливі пропали.

Плазмова зварювання на великих токах використовується при сплаву низьковуглецевих і легованих сталей, міді, алюмінієвих сплавів, титану та інших матеріалів. У багатьох випадках вона дозволяє значно зменшити витрати, пов`язані з обробленням кромок, підвищити продуктивність, поліпшити якість швів.

Плазмова зварювання вимагає високої культури виробництва, дотримання технології заготівлі та збирання, ретельного забезпечення умов охолодження плазмотронів і правил їх експлуатації. Навіть невеликі порушення режиму охолодження плазмотрона внаслідок високих температур і малого діаметра сопла призводять до його руйнування.

Поділися в соціальних мережах:


Схожі
Контактна зваркаКонтактна зварка
Плазмова різкаПлазмова різка
Плазмові різаки плазмотрони для різанняПлазмові різаки плазмотрони для різання
Ручна дугова зваркаРучна дугова зварка
Лазерне зварюванняЛазерне зварювання
Технології зварюванняТехнології зварювання
Аргонодуговая зварюванняАргонодуговая зварювання
Апарати ручного плазмового різання металуАпарати ручного плазмового різання металу
Новини про технології, обладнання для зварювання та різанняНовини про технології, обладнання для зварювання та різання
Електрошлакове зварюванняЕлектрошлакове зварювання
» » Плазмова зварювання

© 2011—2021 uagehat.ru