Информация о методе плазменная сварка

Плазменная сварка представляет собой способ сваривания металлов с использованием плазменного потока. Главной особенностью плазменной сваркой является возможность достижения более высоких температур, чем при стандартной дуговой сварке. Это обеспечивает лучшие условия проплавления металла во время работы.

Плазменная сварка является одним из самых современных и инновационных методов сваривания материалов. Широкие возможности применения обеспечиваются благодаря ряду преимуществ:

• возможность ведения процесса с использованием высоких температур,
• снижение чувствительности процесса к длине дуги,
• горение дуги даже на малых токах,
• повышенная скорость ведения процесса,
• увеличенный коэффициент полезного действия,
• возможность работы с материалами толщиной до 1см,
• точный контроль глубины провара,
• практические полное отсутствие шлаков и отходов в ходе работы,
• простота в установке и использовании оборудования.

Главным недостатком плазменной сварки является высокая стоимость оборудования и работы. Несмотря на простоту установки и использования плазмотрона оборудование требует тщательного ухода, регулярной чистки. Горелка и электрод плазмотрона должны меняться своевременно, чтобы избежать проблем в работе оборудования. Также необходимо тщательно следить за температурой процесса и оборудования, чтобы избежать перегрева. Специалисты, работающие с плазмотроном, должны пройти специальное обучение. Оператор плазмотрона должен иметь определенные знания и навыки.

Все недостатки легко нивелируются достоинствами плазменной сварки. Высокая эффективность и повышенная производительность перевешивают понесенные затраты на оборудование и обучение персонала. В результате же компания получает первоклассных специалистов, обученных работать на самом современном оборудовании для ведения плазменной сварки.

Область применения плазменной сварки

Плазменная сварка подходит для работы практически с любыми видами металлов и сплавов, в том числе для:

• титана и его сплавов,
• алюминия и его сплавов,
• магния и его сплавов,
• меди и ее сплавов,
• вольфрама,
• высоколегированных, низколегированных или нелегированных сталей,
• чугуна,
• сплавов никеля,
• различных неэлектропроводных металлов,
• других разнородных металлов.

В первую очередь плазменная сварка применяться на промышленных предприятиях. Это объясняется высокой стоимостью плазмотрона и необходимостью специального обучения персонала. Для индивидуального или бытового применения плазменная сварка может оказаться слишком затратным методом работы.

В промышленности плазменная сварка может применяться практически во всех отраслях. Особое применение плазменная сварка находит в отраслях, предъявляющих высокие требования к качеству сварного соединения и точности работы, например, в приборостроении, авиакосмической отрасли, медицинской отрасли и многих других.

Техника проведения и оборудование для плазменной сварки

Стандартно оборудование для плазменной сварки состоит из плазменной горелки, вольфрамового электрода, системы охлаждения, системы подачи газа и сопла плазмы. Для образования плазмы используется специальный газ – аргон, смесь аргона с водородом, кислород или азот. Сама плазма способна разогреваться до 30 000^oC. Система охлаждения нужна для контроля этой температуры и удержания ее не выше 8 000^oC.

При подаче тока на конце электрода образуется электрическая дуга. Аргон, попадая в зону дуги, образует плазму, нагревается и ионизируется. Тепловое расширение увеличивает объем газа в 50-100 раз. Аргон начинает истекать из сопла плазмотрона. Основным источником энергии для сварки является тепловая энергия газа и энергия ионизированных частиц газа.

Сварка может проводиться плазменной дугой при сварке прямого действия или плазменной струей при сварке косвенного действия. При прямой сварке плазменная дуга горит между электродом и свариваемым изделием. При косвенной сварке плазменная струя горит между соплом плазмотрона и электродом.

По величине тока различают микроплазменную сварку (при токах 0,1-0,25А), сварку на средних токах (до 150А) или сварку на больших токах (свыше 150А). Сварка на больших токах обеспечивает полных прожог металла. Микроплазменная сварка используется для работы без прожогов.

Плазменная сварка и плазмотроны прямого, косвенного действия

Для плазменной дуги характерны крайне высокая температура (до 30000°С) и широкий диапазон регулирования технологических свойств.

По сравнению с аргонодуговой сваркой плазменная сварка отличается более высокой проплавляющей способностью. Это дает ей следующие преимущества:

• повышенную производительность;
• меньшую зону термического влияния;
• более низкие деформации при сварке;
• пониженный расход защитных газов;
• более высокую стабильность горения дуги;
• меньшую чувствительность качества шва от изменения длины дуги (ввиду её неизменной геометрии по длине (рисунок 1).

Рис. 1. Плазменная (сжатая) дуга, горящая на графит

Плазмотроны прямого и косвенного действия

Плазменную дугу получают при помощи устройства под названием плазмотрон. Есть два способа подключения плазмотрона: для генерации дуги прямого действия (рис. 2,а) и для генерации дуги косвенного действия — плазменной струи (рис. 2,б).

Плазмотроны, подключаемые для генерации дуги, называют плазмотронами прямого действия, а для генерации плазменной струи — косвенного действия. Часто плазмотроны косвенного действия конструктивно отличаются от плазмотронов прямого действия системой охлаждения соплового узла плазмотрона. У первых она более эффективна.

Принцип действия и конструкция плазмотронов

В плазмотронах прямого действия плазменная дуга возбуждается между вмонтированным в газовую камеру стержневым — как правило, вольфрамовым — электродом и свариваемым изделием. Сопло электрически нейтрально от электродного (катодного) узла и служит для сжатия и стабилизации дуги.

В плазмотронах косвенного действия плазменная дуга создается между электродом и соплом, а поток плазмы выдувает плазменную струю.

Рис. 2. Схемы плазмообразования

Для плазменной сварки металлов обычно применяют плазмотроны с дугой прямого действия.

Сжатие столба дуги происходит следующим образом: рабочий газ, проходящий через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит из сопла плазмотрона в виде плазменной струи.

Плазменная дуга прямого действия по форме почти цилиндрическая и немного расширяется у поверхности изделия.

Плазменная дуга косвенного действия (струя) по форме представляет собой ярко выраженный конус с вершиной, обращенной к изделию и окруженной факелом. 

Слой газа, омывающий столб дуги снаружи, остается относительно холодным, образуя тепловую и электрическую изоляцию между плазменной дугой и каналом сопла. Плотность тока дуги в плазмотронах достигает 100 А/мм2, а температура — 15000–30000 °С.

Особенности дуг прямого и косвенного действия

У плазмотрона с дугой прямого действия плазменная струя совмещена со столбом дуги — в отличие от плазмотрона с дугой косвенного действия. Это значит, что для первого плазмотрона характерна более высокая температура и тепловая мощность.

Процесс возбуждения дуги непосредственно между электродом и изделием осуществить трудно. Поэтому сначала возбуждается дуга между электродом и соплом (дежурная), а когда ее факел касается изделия, происходит автоматическое зажигание основной дуги между электродом и изделием. 

Дежурная дуга отключается при устойчивом горении основной дуги. Обычно дежурная дуга питается от того же источника, что и основная, через токоограничивающие сопротивления.

В плазмотронах с дугой прямого действия в изделие вводится дополнительное тепло за счет электронного тока. КПД таких плазмотронов значительно выше, чем у плазмотронов с дугой косвенного действия. Поэтому плазмотроны с дугой прямого действия лучше применять для сварки, резки, наплавки, а плазмотроны с дугой косвенного действия — для напыления, нагрева и т.п.

Плазменная дуга может быть использована:

• при сварке тонколистового материала толщиной менее 1 мм, включая тугоплавкие металлы;
• при сварке металлов с неметаллами;
• для наплавки и нанесения покрытий путем расплавления электронной или дополнительно подаваемой в дугу присадочной проволоки;
• для пайки;
• разделительной резки и поверхностной обработки различных металлов.

Разница между переносной дугой и непереносимой дугой плазменной горелки

Пинту 05.09.2020 Присоединение, НТМ

Термическая плазма — это ионная форма вещества, получаемая путем нагрева подходящего газа до очень высокой температуры. Плазма состоит из возбужденных ионов газовых атомов и свободных электронов (поэтому плазма может проводить электричество). Локальная температура плазмы может достигать 30 000°С и более. Такая высокая температура может практически расплавить и испарить любой материал, независимо от его физического состояния. Искусственно созданная управляемая струя высокотемпературной плазмы может использоваться для нескольких целей, включая резку или механическую обработку, сварку, нанесение покрытий, термообработку и т. д. Все эти процессы используют тепло плазменной струи по-разному для достижения намеченной цели. Однако основным требованием для такой деятельности является наличие сжатой струи высокотемпературной плазмы, текущей с большой скоростью.

Для искусственного создания плазмы плазмообразующий газ (это может быть воздух, водород, аргон или азот) вводят в газовую камеру с большим расходом (1 – 5 м ³ /ч). Газовая камера содержит вольфрамовый электрод, который соединен с отрицательной клеммой (катодом) источника питания постоянного тока. Плюсовой вывод источника питания может быть соединен либо с заготовкой, либо с соплом газовой камеры. На основании этой связи плазмотрон (плазматрон) можно разделить на плазмотрон с переносной дугой и плазмотрон без переноса дуги.

В перенесена дуговая плазменная горелка , заготовка выполнена как неотъемлемая часть электрической цепи. Таким образом, положительный вывод источника питания постоянного тока подключается к заготовке (в то время как электрод остается подключенным к отрицательному выводу). Нет необходимости упоминать, что заготовка должна быть электропроводной. Когда на две клеммы подается достаточное напряжение (около 200 В), между электродом и заготовкой через маленькое отверстие сопла образуется длинная электрическая дуга. Поскольку установить дугу непосредственно между электродом и заготовкой затруднительно (из-за зазора 5-10 мм), в начале работы между электродом и соплом устанавливается вспомогательная дуга на очень короткое время. Плазмообразующий газ, нагнетаемый в газовую камеру, выходит через небольшое сопловое отверстие, окружающее электрическую дугу. Из-за высокой температуры дуги газ автоматически преобразуется в плазму и выходит из сопла в виде струи, чтобы окончательно ударить по заготовке. Плазменная горелка с переносной дугой также известна как 9.0014 плазменная горелка прямой дуги , так как электрическое соединение осуществляется непосредственно между электродом и заготовкой. Проблема с такой компоновкой возникает, когда заготовка не является электропроводной. В таких случаях медную насадку подключают к положительному выводу (аноду) источника постоянного тока, при этом с заготовкой связь не производится. Такое устройство известно как дуговая плазменная горелка без переноса или непрямая дуговая плазменная горелка . Здесь между электродом и соплом образуется электрическая дуга. Однако плазмообразующий газ принудительно направляет дугу в маленькое отверстие сопла, а сам превращается в плазму и выходит из сопла в виде высокотемпературной высокоскоростной струи. Различные сходства и различия между плазмотроном с переносом и без переноса приведены ниже в виде таблицы.

• В обоих случаях электрод незаменим для высвобождения электронов. Этому электроду придается отрицательная полярность (катод).
• Обе дуговые системы основаны на постоянном токе. Напряжение остается около 200 В, а сила тока может достигать 1000 А.
• Плазмообразующий газ (например, воздух, водород, аргон или азот) также требуется для непрерывной подачи в газовую камеру независимо от типа плазменной горелки. использовал.
• В обоих случаях электрическая дуга обеспечивает необходимое тепло для образования плазмы.
• Независимо от типа резака работа плазменного луча очень шумная. Соответственно, при работе с плазменными станками необходимо использовать надлежащие средства индивидуальной защиты.

Дуговая плазменная горелка с переносом	Дуговая плазменная горелка без переноса
Электрическая дуга возникает между электродом и заготовкой. Однако в начале работы между электродом и соплом устанавливается вспомогательная дуга на очень короткий период.	Электрическая дуга возникает между электродом и соплом, и одна и та же дуга продолжается в течение всей операции.
Здесь заготовка выполнена в виде анода (положительный вывод источника постоянного тока), а сопло остается электрически нейтральным. Катод всегда медный электрод.	Здесь заготовка электрически нейтральна, а сопло выполнено анодом. Как обычно, катод всегда представляет собой медный электрод.
Плазменная горелка с прямой дугой может применяться только для электропроводящих деталей.	Дуговая плазменная горелка непрямого действия может применяться к любой заготовке независимо от электропроводности. Однако он предпочтителен для непроводящих материалов.
Прямая дуга имеет относительно более высокий электротермический КПД (85 – 95%).	Непрямая дуга имеет сравнительно низкий электротермический КПД (65 – 75%).
Прямая дуга в основном используется для механической обработки (или резки), сварки, наплавки, переплавки и напыления.	Непрямая дуга предпочтительнее для газопламенного напыления, сфероидизирующей термообработки, переработки руды и т. д.
Плазменная горелка с переносной дугой также известна как «плазменная горелка с прямой дугой», поскольку дуга поддерживается непосредственно между электродом и заготовкой.	Дуговая плазменная горелка без переноса также известна как «дуговая плазменная горелка непрямого действия», поскольку дуга не поддерживается между электродом и заготовкой, несмотря на то, что заготовка получает тепло.

• Современная технология дуговой сварки от Ador Welding Limited (Oxford and IBH Publishing Company Pvt. Ltd.).
• Нетрадиционная обработка П. К. Мишра (издательство Нароса).

Опубликовано в Соединение, NTM
Метки: Дуга, Электропроводность, Электрод, Электрон, Энергия, Ион, Производство, Плазма, Мощность

Что такое плазменно-дуговая резка (PAC) в сварке?

5 сентября 2022 г. 28 октября 2019 г. Welding Tech

Плазменно-дуговая резка — это процесс, в котором используется суженная дуга и удаление расплавленного металла высокоскоростной струей ионизированного газа, выходящей из сужающего отверстия. Плазменная дуговая резка представляет собой процесс с отрицательным электродом постоянного тока (DCEN).

Процесс PAC включает три отдельные зоны:

• электрод,
• сужающее сопло,
• и заготовка.

PAC — это универсальный процесс, который можно использовать для различных операций, включая резку, сварку и наплавку твердым сплавом. Кроме того, это эффективный и экономичный процесс, что делает его популярным выбором во многих отраслях промышленности.

Каковы преимущества процесса PAC?

Процесс PAC имеет много преимуществ, в том числе:

• Это универсальный процесс, который можно использовать для различных целей.
• Это эффективный и экономичный процесс.
• Обеспечивает чистый, гладкий и точный срез.
• Вероятность коробления или деформации меньше, чем при других процессах резки.
• Может использоваться на различных материалах, включая черные и цветные металлы.

Каковы недостатки процесса PAC?

Процесс PAC также имеет некоторые недостатки, в том числе:

• Требуется специальное оборудование, приобретение и обслуживание которого может быть дорогостоящим.
• Может выделять опасные пары и газы, которые необходимо надлежащим образом проветривать.
• Неправильное использование может быть опасным, так как плазменная дуга может вызвать серьезные ожоги.

Каковы наиболее распространенные приложения PAC?

PAC обычно используется для различных применений, включая:

1. Резка: PAC можно использовать для резки черных и цветных металлов любой проводимости, включая алюминий, нержавеющую сталь и чугун.
2. Сварка: PAC можно использовать для сварки, такой как наплавка твердым сплавом, плакирование и наплавка.
3. Наплавка: PAC можно использовать для нанесения износостойкого слоя на различные поверхности.

Какова полярность процесса Pac?

Процесс PAC представляет собой процесс с отрицательным электродом (DCEN). Плазменная дуга формируется на кончике электрода, где для управления и фокусировки дуги используется сужающее сопло. Затем расплавленный металл выбрасывается из отверстия с высокой скоростью, прорезая заготовку.

Сварка Cac-a

При этом используется электрическая дуга для создания тепла, расплавляющего основной металл и присадочный металл для образования соединения.