Фантастичні можливості плазмового зварювання

Технічні словники визначають плазмову зварку як зварювання, для якої джерелом енергії є плазмовий потік. Можливості цієї технології для створення нероз’ємних з’єднань різнорідних металів просто фантастичні.

Глибоке проплавление металів дозволяє в будь-якому просторовому положенні зварювати вольфрам, молібден, нікель, нержавіючу сталь і інші метали з категорії важкозварювальних.

Сутність плазмового зварювання

Практично дана зварювальний технологія реалізується потоком високотемпературного іонізованого газу, який виробляє локальне розплавлення металу. Плазма є іонізованим газом, утвореним потоками електронів і ядер, не пов’язаними кулоновскими силами між собою.

Щоб розірвати сили тяжіння негативно заряджених електронів до позитивно заряджених ядер, речовини повідомляють додаткову енергію шляхом нагрівання до значної температури або розгоном речовини до високих швидкостей і подальшого своєрідного аналога «удару» про що-небудь. Принцип роботи плазмової зварювання заснований на розігріві і подальшої іонізації робочого газу з подальшим випуском його тонкою цівкою через наконечник плазмотрона в робочу зону.

Зварювальні роботи

Іонізація робочого газу здійснюється нагріванням високошвидкісний стислої дуги, яка витікає з плазмотрона. Температура дуги може досягати 30000 градусів Ц. Чим вище температура газу, тим вище рівень іонізації.

Щоб звичайна дуга перетворилася в плазмову, тобто зросли її потужність і температура, використовують одночасно два процеси:

  • Стиснення дуги;
  • Примусову подачу (вдування) в дугу робочого плазмообразующего газу.

Робочим газом є аргон. Електроди виготовляються з вольфраму, активованого иттрием і торієм. Для створення умов протікання плазмового зварювання розроблені спеціальні плазмотрони (див. Малюнок), що є генераторами плазми.

При інтенсивному охолодженні водою стінок приладу область розрядної зони стискається. Від стиснення її поперечних розмірів різко зростає потужність дуги, що характеризується енергією, що припадає на одиницю площі. При подачі в область розрядної зони захисного газу він нагрівається і іонізується. При цьому відбувається процес теплового розширення, яке збільшує обсяг газу в 50-100 разів. Це розширення за рахунок швидкісного витікання з сопла надає кінетичну енергію іонізованих частинок на додаток до теплової енергії самої дуги, яка нагріта завдяки впливу відбуваються електропроцессов.

Основними факторами плазмової дуги, що відрізняють її від звичайної зварювальної, є:

  • Надзвичайно висока температура;
  • Малий діаметр;
  • Плазмова дуга тисне на метал в кілька разів більше, ніж звичайна;
  • Можливість підтримки зварювального розряду на малих токах в межах 0,2-30 А.

Що таке «плазмотрон»?

Основним інструментом у влаштуванні плазмового зварювання є плазмовий генератор або плазмотрон (див. Креслення). На кресленні зображені принципові схеми плазмотрона прямої дії (а) і непрямого (б), що працюють на постійному струмі.

  • Поз. 1 – вольфрамовий електрод;
  • Поз. 2 – втулка електроізоляційна;
  • Поз. 3 – керамічне сопло;
  • Поз. 4 – плазмовий струмінь;
  • Поз. 5 – зварюються вироби.

У зображеному пристрої є своєрідна розрядна камера, в якій горить потужна електродуги, запалена вольфрамовим електродом (поз.1). Газ подається через патрубок подачі газу в камеру, нагрівається в результаті теплообміну з дугою, іонізується і з високою швидкістю витікає зі вихідного отвору камери, що є соплом (поз.3). Новоутворена струмінь (поз. 4) є високотемпературної плазмовим струменем, температура якої залежить від складу середовища і параметрів струму дуги.

Обладнання для плазмового зварювання, яка використовує дугові плазмотрони постійного струму, підрозділяється на два види:

  • Для формування плазмової дуги (плазмодуговие генератори або плазмотрони прямої дії);
  • Для створення плазмового струменя (плазмоструйние генератори або плазмотрони непрямої дії).

На малюнках показані умовні схеми цих пристроїв.

Мал. 1 – плазмотрон прямої дії

Мал. 2 – плазмотрон непрямої дії

  • Поз. 1 – електрод;
  • Поз. 2 – оброблювана деталь;
  • Поз. 3 – водоохолоджуваний корпус;
  • Поз. 4 – джерело постійної напруги;
  • Поз. 5 – дугового розряд;
  • Поз. 6 – плазмовий струмінь.

У плазмотронах прямої дії дугового розряд (поз. 5) запалено між плавиться (поз. 1) і деталлю (поз. 2), яка є анодом. Плазмодуговие пристрої застосовуються для робіт з електропровідними матеріаламі.Температура струменя на кінці сопла від 3000 до 12000 градусів Ц.

У плазмотронах побічної дії дуга (поз. 5), створена електродом (поз. 1), закінчується з сопла камери у вигляді плазмового струменя (поз. 6). Стабілізацію розряду підтримують за допомогою магнітного поля. Плазмоструйние пристрої застосовуються при термообробці металів і діелектриків.

Основним недоліком плазмового зварювання є залежність працездатності плазмотрона від правильності дотримання номінального режиму. При будь-якому порушенні умов експлуатації плазмотрон миттєво перегрівається і виходить з ладу.

Переваги плазмосварочной технології

  • Можливість переходу від робіт з одними матеріалами до зварювання інших груп матеріалів без підготовчих заходів, що особливо важливо для плазмового зварювання своїми руками;
  • Легкість і компактність зварювального обладнання, що не має потужних газових балонів;
  • Безшумність роботи;
  • Екологічна чистота робіт;
  • Виробнича безпека, забезпечена малими струмами;
  • Акуратність роботи і висока культура виробництва.

Різновиди плазмового зварювання

Розрізняють три види даної технології:

  • Мікроплазмове зі зварювальним струмом від 0,1 до 25 А;
  • На середніх зварювальних токах (в діапазоні від 50 до 150 А);
  • На великих зварювальних токах, що перевищують 150 А.

Мікроплазмове методику застосовують для з’єднань тонкостінних труб, з’єднання фольги і мембран, збірки термопар, при виготовленні ажурних ювелірних виробів. Зварювання на середніх і великих токах застосовують для з’єднань легованих сталей, титану, міді, алюмінієвих сплавів. Найбільш сприятливі умови представляє відсутність необхідності розроблення кромок.

Різання плазмової зварюванням можна проводити навіть для забарвлених або іржавих деталей, в робочій зоні фарба не займається.

Ссылка на основную публикацию