что это такое, особенности и сущность

Чтобы металлические конструкции изделия были прочными и качественными, для соединения важных частей из стали применяется сварка. Эта технология используется на протяжении многих лет и за период ее существования появилось множество разновидностей, которые позволяют работать с разными материалами.

Плазменная сварка является популярной разновидностью, которую применяют многие опытные сварщики. В ее основе лежит принцип расплавления сплавов узконаправленной струей плазмы, которая обладает огромной энергией. Этот вид технологии используется для соединения некоторых марок нержавеющих сталей, тугоплавких и многих цветных металлов, а также изделий из разных материалов. Но все же перед тем как приступать к сварочным работам стоит предварительно рассмотреть важные особенности.

Сущность плазменной сварки

Плазменная сварка металла основывается на использовании технологии аргонодуговой технологии. Различие между этими двумя технологиями состоит в особенностях дуги. В отличие от электрической дуга плазма имеет вид сжатой плазменной струи, которая обладает мощной энергией.

Чтобы понять, в чем заключается сущность плазменной сварки, требуется для начала рассмотреть, что такое плазма и условия ее возникновения. Плазмой считается состояние газа при его частичной или полной ионизации. Это означает, что в его основу могут входить не только нейтральные молекулы и атомы, но и электроны, ионы, имеющие определенный электрический заряд, состоящие полностью из заряженных частиц.

Для перевода газа в состояние плазмы требуется провести ионизацию большей части его молекул и атомов. Чтобы это получить, необходимо приложить к электрону, входящему в основу атома, усилие, превышающее его энергию связи с ядром и помочь оторваться от него. Именно в этом состоит сущность плазменной сварки.

Особенности и характеристики процесса

Чтобы понять, что такое плазменная сварка, стоит рассмотреть ее важные особенности, а именно как производится процесс. Во время него обычно в области сваривания применяется очень высокая температура, которая образуется при принудительном уменьшении размеров сечения дуги и повышении ее показателей мощности.

В результате получается сварка плазменной струей, при которой показатели температуры могут доходить до 300000С. А вот при аргонодуговой сварке они могут быть всего 5000-70000С. Во время сварочного процесса дуга приобретает цилиндрическую форму, именно это позволяет сохранять одинаковый показатель мощности по всей длине.

Во время проведения плазменного сваривания наблюдается высокое давление дуги на поверхность свариваемых металлических элементов. Именно это позволяет оказывать воздействие практически на все виды металлов и сплавов.

Стоит отметить! Плазменную технологию сваривания можно применять при небольших величинах электрического тока. Процесс может осуществляться при 0,2-30 А.

Все эти особенности делают этот вид сварки практически универсальным. Он может с успехом применяться в труднодоступных зонах, при соединении тонких алюминиевых листов без возможных прожогов. Незначительное изменение расстояния между электродом и деталью не оказывает сильного воздействия на прогревание, а это значит, не влияет на качество шва, как это бывает в других видах сварки.

За счет того, что во время плазменной технологии наблюдается большая глубина прогревания деталей, это позволяет обходиться без предварительной подготовки кромок. Допускается проводить сваривание металлов с неметаллами.

В итоге происходит повышение производительности работ, уменьшение температурной деформации сварного соединения, это значит, что деталь конструкции не ведет. А вот сварка плазморезом позволяет проводить не только сваривание металлических конструкций, но и обеспечивает качественное разрезание металлов и неметаллов в разном положении.

Преимущества и недостатки

Плазменная сварка и резка является востребованной технологией, при помощи которой производят сваривание конструкций разного размера. Этот процесс имеет ряд положительных качеств:

• повышенный показатель температуры плазмы, который может доходить до 300000С;
• небольшое поперечное сечение дуги;
• в отличие от газовой сварки скорость металла с толщиной от 5 до 20 см по плазменной технологии выше три раза;
• наблюдается высокая точность сварных соединений, которые получаются в процессе плавления;
• качество проведенных работ не требует проведения дополнительной обработки краев изделий;
• плазменный сварочный процесс может применяться практически для любых типов металла. К примеру, при помощи него можно варить изделия из запорожской стали, меди, алюминия, чугуна;
• во время проведения сварочных работ металл не подвергается деформациям, даже при вырезании сложных фигур;
• плазменная технология предполагает проведение резки металлической поверхности, которая не прошла предварительную подготовку. К примеру, ее можно применять в случаях, когда на изделии присутствует ржавчина, краска;
• нет необходимости применять аргон, ацетилен, кислород. Это позволяет существенно сэкономить;
• наблюдается высокая степень безопасности проводимых работ. Это связано с тем, что во время сваривания не применяются баллоны с газом, которые выделяют токсичные пары. Также при неправильном применении и хранении они могут взорваться.

У плазменного сварочного процесса имеются некоторые недостатки:

• во время его проведения происходит частичное рассеивание энергии в пространство;
• требуется использование плазмообразующего газа;
• обязательно должно проводиться охлаждение плазмотрона при помощи воды;
• высокая стоимость сварочных аппаратов.

Принцип работы

Перед тем как приступать к плазменной сварке стоит рассмотреть ее принцип работы. Во время процесс подается мощный электрический разряд, который превращает рабочую среду в плазменную. Образуется газ, который имеет высокую температуру.

За счет воздействия на металлическую поверхность потока ионизированного газа, проводимого электрическим током, происходит плавление металлической основы. Во время нагревания дуги газ подвергается ионизации, уровень которой увеличивается с повышением температурных показателей газа.

Плазменная струя, которая обычно имеет сверхвысокую температуру, повышенная мощность, это все формируется из обычно дуги после сжатия, вдувания в дугу. Она образуется при помощи плазмообразующего газа, в качестве которого часто применяется аргон, в редких случаях используется водород, гелий.

Плазменная сварка прямого действия

Что такое плазменная сварка прямого действия? Этот метод является распространенным, он осуществляется благодаря электрической дуге, которая образуется между электродом и рабочим изделием.

Технология плазменной сварки имеет некоторые характерные особенности:

1. Плазменная сварка алюминия должна выполняться с максимальной осторожностью. Это связано с тем, что данный металл плавится при температуре 660,3 градусов.
2. Обязательно нужно внимательно контролировать процесс, чтобы не допустить пропал.
3. В инструкции к сварочным аппаратам всегда указывается таблица, в которой обозначается рекомендованная сила тока для каждого вида металла. К примеру, плазменная сварка нержавейки выполняется на среднем токе, а стали — на высоком.

Обратите внимание! В дуге с прямым действием изначально происходит возбуждение дуги на малых токах, между соплом и заготовкой. После того как плазма прикасается к свариваемой детали образуется основная дуга прямого действия.

Питание дуги производится при помощи переменного или постоянного тока с прямой полярностью. Ее возбуждение выполняется осциллятором.

Плазменная сварка косвенного действия

Перед тем как приступать стоит рассмотреть, что такое плазменная сварка косвенного действия. Во время этого метода образование плазмы осуществляется так же, как и при технологии прямого действия. Отличие состоит в том, что источник питания подключается к электроду и соплу, в результате этого между этими элементами образуется дуга, и на выходе из горелки появляется плазменная среда.

Скорость выхода потока плазмы находится под контролем давления газа. Секрет состоит в том, что газовая смесь при переходе в состояние плазмы увеличивает объем в 50 раз и благодаря этому вылетает из аппарата в виде длиной струи. Энергетические показатели расширяющегося газа совместно с тепловой энергией делают плазму мощным источником энергии.

К преимуществам сварки косвенного действия можно отнести:

• обеспечивает бесперебойный рабочий процесс;
• позволяет существенно сэкономить затраты на электрический ток;
• за счет того, что во время сварочного процесса применяется высокое давление, газовые смеси практически не разбрызгиваются;
• этот вид отлично подходит для сварки и резки металлов.

Важно! Плазменная сварка и резка металлов должна проводиться с использованием правильных режимов. Они должны осуществлять правильную подачу тока, учитывать типы свариваемых материалов, их показатели толщины, диаметр сопла плазмотрона. Для резки разных материалов должны применяться разные виды газов.

Устройство и принцип работы плазмотрона

Во время плазменного сварочного процесса применяется специальный аппарат, который выполняет роль плазменного генератора, он называется плазмотроном. Это устройство применяет энергию электричества для преобразования газа в состояние плазмы для сварки, которая в дальнейшем применяется для создания сварочной дуги.

Применяется два вида устройств, которые работают по схеме косвенного и прямого преобразования дуги. Плазмотрон для сварки плазмой идет прямого действия, когда в качестве катода применяется вольфрамовый электрод, а анода — свариваемая поверхность. Именно это приводит к тому, что дуга приобретает цилиндрическую форму.

К основным узлам плазмотрона относят:

1. Вольфрамовый электрод (катод). Он образует одну связку с устройством подачи плазмообразующего газа.
2. Корпусная часть прибора.
3. Сопло с формообразующим наконечником.
4. Термостойкий изолятор.
5. Система охлаждения, для которой применяется водная струя.
6. Пусковое устройство.

Для возбуждения основной дуги к поверхности металла от устройства подключается кабель с положительным зарядом. Появившаяся дуга ионизирует газ, который поступает из баллона или компрессора в камеру под давлением. При разогревании во время ионизации газ расширяется и выбрасывается из камерного пространства в форме струи с высокой кинетической энергией.

Стоит отметить! Чтобы облегчить розжиг основной дуги, в область камеры плазмотрона встроен вспомогательный электрод, который выполняет функции анода. При включении плазмотрона в сеть и запуске, данный электрод получает положительный заряд и образует дугу с вольфрамовым катодом.

Важные требования

Возможно, для многих плазменно-дуговая сварка покажется простым процессом, который можно с легкостью выполнить с первого раза не имея большого опыта. Однако во время него обязательно требуется соблюдать все важные правила технологии. К основным ошибкам относятся:

• запоздалая замена сменных компонентов плазмотрона;
• применение деталей с низким качеством или дефектами;
• использование некорректных режимов, которые снижают длительность срока службы элементов;
• отсутствие контроля за параметрами плазмообразующего газа;
• применение высокой или низкой скорости резки по сравнению с предусмотренным режимом.

Все эти важные требования относятся к плазменному сварочному процессу, а также его подвидам — микроплазменной сварке, воздушно-плазменной сварке и другим методам. Обязательно требуется применять сварочный аппарат, который сможет обеспечить необходимые характеристики сварочного тока. Понадобится горелка, неплавящийся электрод, комплект шлангов для подачи или циркуляции охлаждающей жидкости и другие важные компоненты для работы.

Плазменный сварочный процесс считается востребованной технологией, которую активно применяют в разных областях промышленности — машиностроение, приборостроение, изготовление деталей высокой точности, ювелирная сфера и так далее. Этот метод отличается высокой точностью, он позволяет получить ровный шов отличного качества. Но все же его проведение должно осуществляться с учетом важных правил и требований.

Интересное видео

Плазменная сварка дугой прямого и косвенного действия, конструкция сварочного аппарата

Одним из сравнительно новых видов соединений металлов и сплавов является плазменная сварка. Этот вид, схожий с вариантом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, позволяет получать более качественный результат гораздо быстрее. Технология плазменной сварки заключается в использовании электрической дуги, горящей в среде полностью или частично ионизированного газа. Газ называется плазмообразующим.

Особенности и характеристики процесса

Главной особенностью плазменного метода является очень высокая температура в зоне сваривания вследствие принудительного уменьшения размеров сечения дуги и увеличения ее мощности.

В результате происходит сварка, так называемой, плазменной струей, температура которой может доходить до 30000 °C, в отличие от 5000-7000 °C при обычной аргонодуговой сварке.

Кроме этого, дуга приобретает цилиндрическую форму, в отличие от обычной конической, что позволяет сохранять одинаковую мощность по всей ее длине. На практике это успешно используется для более глубокого и точного прогрева металла.

Давление дуги на поверхность свариваемых деталей при плазменной сварке очень велико, что позволяет воздействовать практически на любые металлы и сплавы.

Технологический процесс плазменной сварки позволяет использовать ее при малых токах величиной всего 0,2 — 30,0 А.

Все эти особенности делают плазменную сварку практически универсальной. Она может с успехом использоваться в труднодоступных местах, при соединении тонких алюминиевых листовых заготовок без опасения их прожига.

Незначительное изменение расстояния между электродом и деталью не оказывает сильного влияния на прогрев, а значит и на качество шва, как при других видах сварки.

Большая глубина прогрева деталей позволяет обходиться без предварительной подготовки их кромок. Допускается сваривание металлов с неметаллами.

В результате повышается производительность работ, уменьшается температурная деформация шва, то есть деталь не «ведет». Используя технологию плазменной сварки, плазменной струей можно быстро и качественно резать металлы и неметаллы практически в любом положении.

Как это работает

Для реализации идеи плазменной сварки, в конструкции горелки используется устройство (горелка), именуемое плазмотроном. Он представляет собой коническое сопло, внутри которого находятся охлаждающая жидкость.

Электрическая дуга в плазменной сварке возбуждается при помощи сварочного аппарата со встроенным осциллятором. Она горит внутри плазмотрона, и во время горения к ней подается плазмообразующий газ.

Как правило, это аргон с малыми примесями водорода или гелия. Газ подается под небольшим давлением, но внутри горелки он нагревается и, увеличиваясь в объеме до 30 раз, создает на выходе из сопла мощную струю.

Сама конструкция сопла наделяет газ высокой кинетической энергией, которая и реализуется в мощный поток, имеющий высокую температуру. Это и есть плазма.

Так как возбуждать дугу между электродом и свариваемой деталью затруднительно, конструкция горелки предусматривает постоянное поддержание «дежурной» дуги между электродом и соплом. Она преобразуется в рабочую при касании горелкой соединяемых изделий.

Защитный газ, а это, как правило, тоже аргон, подается в зону сварки по отдельному каналу и, как бы обволакивает струю и разогреваемую ею область металла. При этом защитный газ, вытесняя воздух из будущего шва, не допускает окисления материала соединяемых деталей и присадочного материала вплоть до образования прочного однородного шва.

Способы подключения

В зависимости от конструкции горелки и схемы подключения к источнику тока, различают два способа плазменной сварки:

• дугой прямого действия;
• дугой косвенного действия.

Первый способ подключения заключается в подаче тока от источника питания на электрод из вольфрама и свариваемую деталь.

В этом случае дуга устойчиво горит между электродом и металлом, а ее характеристики усиливаются и доводятся до нужных значений струей плазмообразующего газа внутри сопла, которое является электрически нейтральным относительно всей системы. Способ прямого действия применяют для резки металлов, наплавки и непосредственно сварки. Его часто применяют в быту.

При втором способе ток подается на электрод и сопло. В этом случае дуга образуется между электродом и корпусом сопла, а плазмообразующий газ выдувает ее, превращая в мощную струю плазмы.

Температура дуги в косвенном методе сварки меньше, чем в прямом. Косвенный способ применяют для напыления металла, нагрева деталей. Им можно варить и резать материалы, не проводящие электричества.

При плазменной сварке и резке необходимо учитывать правильность выбора режима. Режимы должны учитывать правильную подачу тока, типы свариваемых материалов, их толщину, диаметр сопла плазмотрона. При резке разных материалов используются и разные газы.

Требования к соблюдению технологии

При кажущейся простоте процесса плазменной сварки, он очень требователен к точному соблюдению технологии и к содержанию оборудования. Основными ошибками являются:

• запоздалая замена сменных элементов плазмотрона;
• использование некачественных или дефектных деталей;
• использование некорректных режимов, которые сокращают срок службы элементов;
• отсутствие контроля за параметрами плазмообразующего материала;
• высокая или низкая скорость резки в сравнении с предусмотренной режимом;

Для успешного осуществления работ при помощи плазменной сварки необходим сварочный аппарат, обеспечивающий необходимые характеристики сварочного тока.

Понадобиться также специальная горелка с неплавящимся электродом, комплект шлангов для подачи или циркуляции охлаждающей жидкости, баллоны с аргоном и комплект газопроводных шлангов.

Как сделать плазмотрон своими руками

Ручной аппарат для плазменной сварки можно изготовить из обычного сварочного аппарата инверторного типа. Основной задачей является изготовление непосредственно самого плазмотрона, так как в остальном весь процесс схож с обычной аргонодуговой сваркой.

Анод и сопло

Для плазмотрона понадобится бронзовая заготовка, которую предстоит обрабатывать на токарном станке. Из этой заготовки необходимо выточить две детали околоцилиндрической формы, которые, вставив одна в другую, необходимо спаять вместе, чтобы внутри образовалась полость по принципу термоса.

Эта полость будет использоваться для прокачки охлаждающей жидкости. Это будет анод горелки. Он может быть и соплом в плазменной сварке. Диаметр сопла должен быть 1,8-2,0 миллиметра. Можно сделать сопло из более тугоплавкого материала и вкрутить его в анод, предварительно предусмотрев устройство резьбы на обеих деталях.

Охлаждение

Циркуляцию охлаждающей жидкости можно осуществить путем подключения через систему шлангов обычного автомобильного омывателя ветрового стекла. То есть не самого омывателя, а только бачка с перекачивающим насосом. Питание насоса напряжением постоянного тока 12 В организуется от аккумулятора или через подходящий блок питания.

Катод

Для катода можно использовать заточенный под конус стержень, изготовленный из вольфрамового электрода. Диаметр стержня должен быть 4,0 миллиметра. На тыльной стороне стержня необходимо предусмотреть резьбовое устройство, позволяющее осуществлять контролируемый ввод стержня в корпус плазмотрона.

Корпус

Сам корпус можно выполнить из неметаллического твердого тугоплавкого материала. Внутри необходимо предусмотреть возможность подачи плазмообразующего и защитного газа, для чего необходимо впаять патрубки подходящих размеров.

Возбуждение дуги

От основного источника питания, который теперь можно называть плазменным инвертором, подводится положительный заряд. Минимальная величина тока в 5-7 А должна будет поддерживать горение дежурной дуги.

Если аппарат имеет встроенный осциллятор, то возбуждение дуги не должно вызвать проблем. Если осциллятора нет, придется усложнить конструкцию плазмотрона, подпружинив катод таким образом, чтобы можно было осуществить кратковременное касание анода.

Именно в момент касания и будет зажигаться дежурная дуга. Пружину необходимо предусмотреть достаточно жесткую, чтобы контакт был как можно короче по времени, иначе катод может пригореть к аноду.

Нагнетание газа

При работе необходимо учесть существенный недостаток – в самодельном устройстве для плазменной сварки, расход аргона будет неоправданно высок. Поэтому при резке металлов или других материалов целесообразно использовать сжатый воздух или водяной пар. Но ими можно только резать, так как и воздух и пар не являются химически нейтральными к металлу и могут вызвать окисление шва.

Для нагнетания сжатого воздуха используются компрессоры. Подключать компрессор к плазмотрону лучше не напрямую, а через ресивер – баллон, в котором воздух аккумулируется под некоторым давлением.

Если ресивер не использовать, то подача воздуха будет неровной и качество плазменной дуги будет низкое. Для подачи водяного пара используют различные парогенераторы.

Микроплазменные аппараты

Очень часто домашние умельцы делают аппараты для плазменной резки и пайки, в которых температура плазмы не превышает всего 8000-9000 °C. Отличительной особенностью такого микроплазменного аппарата, является то, что он использует для образования плазмы спиртоводную жидкость, которая испаряется прямо в плазмотроне.

Для этого в конструкции предусмотрен специальный резервуар. Подобные аппараты очень удобны для мелких работ ввиду своей мобильности, ведь нет необходимости транспортировать громоздкие баллоны с газом или газогенераторы.

При правильной эксплуатации сварочного оборудования и соблюдении режимов сварки, при использовании качественных расходных материалов, плазменная сварка является наиболее эффективным способом резки или соединения материалов.

В настоящее время только лазерная сварка является более технологичной, но ее стоимость и требования к оборудованию на порядок выше, чем у плазменной.

Оборудование для плазменной сварки: назначение, особенности, виды

Главная страница » Плазменная сварка » Оборудование

Плазменная сварка активно используется не только в промышленных масштабах, но и при домашних ремонтно-строительных работах. Поскольку спрос на данную технологию не уменьшается, а наоборот, неуклонно растет, рассмотрим технологию данной сварки, необходимое для процесса оборудование и его основные свойства.

Назначение оборудования для плазменной сварки

Использование специальных видов металлов и их сплавов требует применения особых способов сварки. Ведь в большинстве случаев нержавеющая сталь, цветные металлы и другие материалы данной группы не поддаются обработке традиционными сварочными аппаратами. По этой причине была создана технология плазменной сварки, которая на данный момент нашла широкое применение в строительных и ремонтных работах.

Плазменная обработка основана на использовании ионизированного газа. Благодаря его свойствам температура сварочной дуги находится в границах от 5 до 30 тысяч градусов по Цельсию. Обычные сварочные аппараты могут достигать не более, чем 5 тысяч градусов. Под воздействием ионизированным газом на поверхность металла его ограниченная поверхность легко поддается плавлению.

Сварка плазмой алюминия

Чем отличается оборудование плазменной сварки от оборудования плазменной резки

Устройства, предназначенные для проведения сварки, производятся преимущественно в универсальном формате, позволяющем проводить сварку в различных направлениях и плоскостях. Например, зона работы сосредоточена на потолке или вертикальной стене и т. д. Сварочные аппараты, основанные на плазменных методах, работают по принципу плавления кромок деталей с последующим их соединением.

Оборудование плазменной сварки можно классифицировать по нескольким параметрам:

1. По типу воздействия — прямое и косвенное.
2. По методам стабилизации дуги — посредством газа, воды или магнитного поля.
3. По силе тока — для микроплазменной сварки, на средних и высоких токах.

Устройства резки в свою очередь делятся на:

• Трансформаторные и инверторные.
• Водно-плазменные и воздушно-плазменные.
• Контактные и бесконтактные.

Основное отличие работы устройств сварки от устройств резки в следующем:

• Сварка проводит одновременно разрезание заготовок и заваривание мест разреза.
• Резка расплавляет металл в месте, подверженном обработке, и затем выдувает с помощь фракции разжиженный материал.

Особенности оборудования для плазменной дуговой сварки

Плазменная дуга уступает по уровню возможностей лишь электронному и лазерному лучам. В остальном данный способ сварки более эффективен по сравнению с традиционными методами обработки металлов. Основные его преимущества делают использование плазмы более универсальным:

• Давление на металлы увеличивается в несколько раз. Обычно показатели колеблются от 6 до 8 или 10.
• Плазменная дуга получается меньшего диаметра, что позволяет работать более аккуратно и выполнять тонкую работу.
• Дуга из плазмы поддерживается при наличии достаточно малого тока от 0,2 до 30 ампер.
• Дуга имеет форму цилиндра, а не конуса.

В зависимости от того, какие задачи потребуется выполнить, оборудование плазменной сварки делится на 3 типа:

1. микроплазменная аппаратура с силой тока от 0,1 до 25 А;
2. оборудование со средними токами силой от 50 до 150 А;
3. оборудование с большими токами силой от 150 А.

Микроплазменное оборудование позволяет работать с мелкими и тонкими деталями. Устройства средней мощности считаются самыми безопасными и мощными, а также похожими на аргоновую сварку.

Оборудование для ручной сварки

Довольно популярные ручные сварочные аппараты:

• «Горыныч» — удобный аппарат для бытового использования. На данный момент выпускается в нескольких моделях. Основное их отличие — мощность, изменяющаяся от 8,10 до 12 ампер.
• Аппарат сварки и резки Plasma 33 multi. Использует воздушно-плазменную сварку, способен сваривать металлы толщиной до 8 мм.
• Другие популярные модели смотрите в разделе аппаратов.

Оборудование для плазменной наплавки

Среди оборудования, используемого для наплавки — напыления устойчивого покрытия на металлическую поверхность — стоит обратить внимание на:

• SNMI — установки французской компании, предназначенные для осуществления плазменной наплавки с использованием порошка.
• Оборудование производителя Castolin-Eutectic — Micro GAP 50 DC. Используется для проведения ручной наплавки.

Основные виды оборудования

Аппараты — применяются для проведения сварочных работ вручную.
Установки — используются в промышленных масштабах. Мобильны, несмотря на крупные габариты изделия. Устанавливаются на специальных рамах.
Станки и машины — также служат для обеспечения промышленной сварки, более громоздкие и занимают больше места, чем установки. Но дают высокую скорость работы.

Наибольшее распространение получили именно аппараты и установки для плазменной сварки и резки, в том числе с ЧПУ.

Материалы плазменно-дуговой сварки

Расходные материалы требуются в любом производственном процессе. Плазменная сварка и резка — не исключение. Для работы с устройствами плазменной обработки металлов требуются следующие расходники:

• Электроды, изготавливаемые из тугоплавких материалов, таких как вольфрам, цирконий или гафний. Электрод является одной из основных деталей плазматрона и подбирается в зависимости от типа работы.
• Сопло. Для его изготовления используется медь или сталь. Изнашивается наиболее быстро из-за особенностей работы аппарата.
• Завихритель или диффузор. Увеличивает давление и обеспечивает расширение, замедляя поток.

Обслуживание оборудования для плазменной сварки

Как и любое другое устройство, аппараты и установки плазменной сварки и резки металлов требуют внимания и ухода. Особенно это касается ремонта оборудования. Он может потребоваться в нескольких случаях:

• При выходе из строя конкретных деталей. Чаще всего это расходные материалы, указанные в пункте выше.
• При возникновении короткого замыкания.
• При сильных перепадах напряжения.

Вне зависимости от типа поломки владелец оборудования может потратить не так много времени на его ремонт. Это обусловлено стремлением производителей сделать починку устройств максимально удобной и простой. В аппаратуре зачастую не требуется производить замену всего модуля. Достаточно поменять одну изношенную или поврежденную деталь.
Обязательно нужно соблюдать условия эксплуатации аппаратуры. Такие как работа в сухом и максимально чистом помещении. Наличие пыли и влаги только испортит устройство.

Плазменный сварочный аппарат: что это такое? Разновидности

Время чтения: 6 минут

В середине прошлого века инженеры впервые нашли применение плазме, сконструировав плазмотрон промышленного типа. Сначала сварка с помощью плазмы применялась только в узких сферах вроде космонавтики. Но со временем она получила распространение и в остальных сферах производства. С развитием технического прогресса плазменная сварка стала доступна и частным мастерам. Сейчас любой желающий может приобрести плазменный сварочный аппарат для своих целей.

В этой статье мы подробно расскажем, что такое аппарат плазменной резки, какие существуют разновидности и каково его устройство.

Содержание статьи

Общая информация

Плазма – это ионизированный газ, по совместительству четвертое состояние вещества. Современные сварочные плазменные аппараты способны выдавать температуру от 5 до 10 тысяч градусов по Цельсию. Аппарат для плазменной резки и сварки часто называют плазмотроном. Плазмотрон может формировать три типа дуги: косвенную, смешанную или прямую.

Перед сваркой дугу специальным образом «закручивают», поскольку она склонна к распаду. После «закрутки» формируется тонкая стабильная дуга, поскольку газ ионизируется очень быстро. В конечном итоге получается очень мощная дуга, способная генерировать энергию в одной точке. Именно в этой точке происходит плавление основного металла.

Плазменная дуга способна нагреть практически любой металл, вне зависимости от его толщины и состава. Возможен нагрев до температуры плавления и даже до температуры кипения. Единственное условие – необходимо обеспечить достаточно мощную дугу.

Дополнительно зону сварки защищают с помощью другого газа, инертного. Это может быть азот, аргон или органические пары ацетона. Горелка плазмотрона сконструирована таким образом, что она может подавать защитный газ и плазму одновременно. Так что сварочная ванна защищается прямо во время проведения работ. Металл не окисляется и швы получаются очень качественными.

Из чего состоит?

Аппарат для плазменной сварки состоит из нескольких компонентов: источник питания, специальная сварочная горелка, катод и кабель-пакеты. Давайте рассмотрим их подробнее.

Источник питания

Плазменный сварочный аппарат прошлого поколения использовал обычный трансформатор в качестве источника питания. Такой источник сам по себе был немаленьким и тяжелым, поэтому существенно увеличивал конечные габариты и вес аппарата. В итоге плазменные аппараты старого образца были громоздкими и очень тяжелыми, что доставляло много проблем.

К счастью, прогресс не стоял на месте и со временем появились альтернативные источники питания на транзисторах. Их и стали применять в инверторах, полуавтоматах и, конечно, плазменных аппаратах. Благодаря такому прорыву удалось сконструировать компактные и легкие аппараты, которые к тому же стали еще функциональнее по сравнению со своими прошлыми «собратьями».

Современный источник питания, работающий на IGBT транзисторах, обеспечивает крайне стабильное горение дуги и позволяет точно и быстро регулировать сварочный ток с помощью одной рукоятки. Профессиональные плазменные аппараты снабжены дополнительным функционалом вроде бесконтактного поджига дуги или режим дежурной дуги при сварке на малом значении тока.

Сварочная горелка

Сварочная горелка – обязательный компонент при плазменной сварке и резке. Через нее осуществляется подача защитного газа, через нее образуется плазменная дуга и в ней же устанавливается катод. Существует множество типов горелок, все они отличаются своей конструкцией и возможностями. В большинстве случаев горелку подбирают в соответствии с мощностью сварочного аппарата.

Маломощные и горелки средней мощности могут использовать вручную. А горелки для сильноточных аппаратов устанавливаются на специальной роботизированный манипулятор.

Катод

Катод используется для передачи тока и может быть изготовлен из различных материалов. В аппаратах, предназначенных для бытового и полупрофессионального применения, используются вольфрамовые или медные катоды, легированные гафнием. Они наиболее безопасны для здоровья сварщика. В плазмотронах и плазморезах профессионального уровня могут использоваться катоды из бериллия или тория. Они могут быть опасны для сварщика, поскольку выделяют неблагоприятные пары. Чтобы снизить негативное воздействие необходимо обеспечить мощную вентиляцию рабочего места.

Кабель-пакет

Плазменный сварочный аппарат необходимо соединить с горелкой. Для этого используется специальный кабель-пакет. Он состоит из двух шлангов (для подачи защитного газа и для подачи рабочего газа), двух шлангов подачи воды, а также из кабелей подачи тока, для пусковой искры, и для цепи управления. Все эти компоненты размещаются в одном большом шланге типа «пакет», отсюда и название «кабель-пакет».  Не смотря на богатую «начинку» такой кабель-пакет отлично гнется и его можно использовать без страха переломать все компоненты внутри.

Разновидности

Аппарат плазменной сварки может различаться по своим характеристикам и назначению. Основное отличие – ток плазменной дуги. Его значение может существенно отличаться от аппарата к аппарату. Также отличия кроются в устройстве аппаратов и сварочных горелок. Мы выделили три условных разновидности плазменных аппаратов и далее расскажем о них поподробнее.

Аппарат микроплазменный

Микроплазменные аппараты чрезвычайно функциональны, хоть и выдают максимальный ток в 25 Ампер. Такие устройства предназначены как для очень точных и сложных ювелирных работ, так и для сварки тонкого металла. Помимо этого, микроплазменные аппараты можно использовать для резки деталей, толщиной до 1 см.

Микроплазменный аппарат прост в своей конструкции и в применении. Он работает на постоянном токе. Диаметр сопла у горелки редко превышает 3 мм. В качестве рабочего газа используют ацетиленовые смеси. Катод – медный, с легированным гафнием.

Аппарат среднего тока

Аппарат среднего тока по своим характеристикам похож на обычный недорогой инвертор. Он выдает от 50 до 150 Ампер. Вот только сфера применения у него не так широка. Среднеточный аппарат зачастую используется для резки металлов. В качестве рабочего газа часто используют воздух. Но при желании можно использовать любой защитный газ.

Такие аппараты сложнее в своей конструкции, горелки тоже. Катод – вольфрам. Некоторые горелки могут быть оснащены дополнительной водной системой охлаждения для анода.

Читайте также: Как сделать плазморез из сварочного инвертора?

Аппарат сильноточный

Сильноточный аппарат получил свое название благодаря способны генерировать сварочный ток большого значения: от 150 Ампер и более. Такие аппараты практически не используются домашними или полупрофессиональными мастерами. Они применяются в промышленности и на крупных производствах. Для любительской сварки такие установки слишком мощные и неудобные для применения.

Как вы понимаете, конструкция у сильноточных аппаратов существенно сложнее, чем у двух других типов. Горелки также сложны и оснащены продвинутой системой охлаждения. Катоды используются вольфрамовые, с легированным бериллием или торием.

Вместо заключения

Плазменная сварка – это очень интересный, но нечасто применяемый метод сварки и резки. Он требует особых навыков от сварщика и покупки дорогостоящего оборудования, что не всегда оправдано в условиях домашней или даже полупрофессиональной сварки. Тем не менее, такие аппараты хорошо зарекомендовали себя в различных условиях. Но лучше всего они справляются с задачей при их внедрении в роботизированный аппарат на производстве. Посмотрите ниже видео о применении плазменного аппарата. Желаем удачи в работе!

[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]

схема, принцип работы, преимущества и отличия от других видов сварки

Плазменная сварка (PAW — Plasma Arc Welding) – это сварка плавлением металла, нагрев которого проводится направленным потоком сжатого ионизированного газа (плазмы).

Данная технология известна еще с советских времен — 80-х годов прошлого столетия, существенное развитие получила на Западе и за время своего существования претерпела множество изменений в лучшую сторону.

Так, например, источники стали производить инверторными, программируемыми, плазматроны заметно уменьшились в габаритах, технологические возможности расширились, сильный шум, который присутствовал раньше при сварке, отсутствует.

Промышленный источник плазменной сварки состоит из двух инверторов – вспомогательного и основного. Именно это является в том числе причиной, почему плазменные источники дороже аргонодуговых. НО при этом они имеют большие преимущества по сравнению с TIG сваркой.

Схема классического промышленного аппарата плазменной сварки

Вспомогательный инвертор зажигает дугу между вольфрамовым электродом и соплом, которая затем выдувается, и в работу включается основной инвертор, который уже обеспечивает поддержание и регулировку сварочного процесса. Именно благодаря наличию малоамперной 3-15 А вспомогательной дуги поджиг осуществляется на плазме всегда стабильно в отличие от аргонодуговой TIG сварки. Особенно это заметно при сварке алюминия и при сварке/пайке оцинкованных сталей, где при ТИГ сварке электрод разрушается и загрязняется, а при плазме стойкость электрода в 30-40 раз выше, т.к. электрод «спрятан» за плазменным соплом и помимо этого обдувается сжатым газом аргоном.

Благодаря наличию плазменного сопла и подачи сжатого газа аргона, сварочная дуга сжимается, становится узконаправленной, а не свободно горящей как при ТИГ, поэтому иногда плазменную сварку называют «аргонодуговая сварка сжатой дугой». Из-за того, что дуга при TIG сварке является свободной, при ТИГе существуют проблемы, когда при нахлесточном шве дуга переходит на верхнюю кромку, то же происходит и при стыковой сварке, когда один лист в зажатом состоянии выше другого, в этом случае — прожог или непровар. При плазме прожога или непровара не происходит из-за сжатой дуги.

По сути дела, говоря простым языком, плазменная сварка – это доработанная аргонодуговая сварка.

По качеству плазменная сварка по праву занимает положение между аргонодуговой и лазерной сваркой. 

Отличия от других видов сварки

Главные отличия плазменной сварки от аргонодуговой и полуавтоматической МИГ/МАГ наглядно показаны на рисунке. Применение плазменной сварки помогает решить такие вопросы как образование брызг и пор, непровар и большой расход сварочной проволоки, повреждение электрода и коробление изделия.

Виды плазменной сварки

Свариваемые материалы

— нержавеющие стали
— низкоуглеродистые стали
— оцинкованные стали
— титан
— медь, бронза, латунь
— сплавы алюминия (для источника PMI 350AC)
— для оцинкованных сталей также возможен процесс плазма-пайки

Преимущества технологии плазменной сварки

• повышение производительности процессов сварки в 2-3 раза, cкорость сварки до 4 м/мин;
• повышение качества сварочных швов, швы более узкие, можно варить с усилением и без;
• отсутствие брызг в отличие от полуавтоматической МИГ/МАГ сварки и большая экономия на сварочной проволоке, т.к. варим без разделки и ток и скорость подачи проволоки при плазме – независимы;
• малая зона термического влияния, благодаря механическому сжатию плазменным соплом, вследствие этого незначительный нагрев основного металла и минимизация коробления после и во время сварки;
• глубокое проплавление в стыковом соединении, сварка проникающей дугой без разделки до 8 мм. По сравнению с МИГ и ТИГ плазменная сварка не имеет конкурентов по качеству и производительности на диапазоне толщин от 3 до 8 мм;
• гладкая поверхность швов, не требующая дополнительной обработки;
• высокая надёжность зажигания основной дуги благодаря наличию вспомогательной;
• отсутствие включений вольфрама в сварном соединении;
• высокая стойкость расходных материалов.

 

Более подробно о применении и преимуществах плазменной шовной и плазменной точечной сварки можно прочитать в статьях:

«Плазменная шовная сварка: особенности и преимущества шовной плазменной сварки при сварке различных материалов»

«Плазменная точечная сварка: особенности, преимущества и применение»

 

Плазменная сварка своми руками | Строительный портал

Промышленность на сегодняшний день развивается быстрыми темпами. Возникают каждый год новые методики сварок, которые при современном частном строительстве начинают пользоваться популярностью. Данные способы зачастую облегчают работу, но не теряют по сравнению с раньше придуманными методами, своей безопасности и функциональности. Одним из них является плазменная сварка и плавление деталей.

Содержание:

1. Сущность плазменной сварки
2. Принцип работы
3. Преимущества плазменной сварки
4. Виды плазменной сварки
5. Плазменный сварочный аппарат
6. Плазменная сварка своими руками

 

Сущность плазменной сварки

Плазменную сварку используют для пайки «нержавейки», стальных труб и других металлов. Плазменная сварка представляет собой процесс, при котором совершается локальное расплавление металла с помощью плазменного потока. Плазмой называют ионизированный газ, содержащий заряженные частицы, которые могут проводить ток.

Газ ионизируется при нагреве высокоскоростной сжатой дугой, которая вытекает из плазмотрона. Чем выше температуру имеет газ, тем уровень ионизации будет выше. Температура дуги может достигать 5000-30000 градусов Цельсия. Технология плазменной сварки похожа на процедуру аргонной сварки. Однако обычную сварочную дугу нельзя отнести к плазменной, потому что её рабочая температура намного ниже – до 5 тысяч градусов.

Из всех разновидностей воздействия на металлы наиболее распространенной считается именно плазменная сварка, потому что начали применяться в современной тяжёлой промышленности нержавеющие стали, цветной металл, специальные сплавы и некоторые сплавы цветных металлов, а для данных материалов газовая и прочие обработки считаются малоэффективными.

Плазменной дугой называют более концентрированный источник нагрева, который без разделки кромок позволяет сваривать большие толстые металлы. Из-за собственной цилиндрической формы и возможностей значительного увеличения длины подобная дуга позволяет проводить плазменную сварку своими руками в труднодоступных местах и при изменениях расстояния от изделия до сопла горелки.

Принцип работы

Для превращения обычной дуги в плазменную, для повышения мощности и температуры обычной дуги принято использовать два процесса: сжатие и процедуру принудительного вдувания в дугу плазмообразующего газа. В процессе в качестве плазмообразующего газа принято использовать аргон, иногда с добавкой водорода или гелия. Как защитный газ также необходимо использовать аргон. Материалом электрода является вольфрам, активированный торием, иттрием и лантаном, а также медь и гафний.

Сжатие дуги осуществляют за счет расположения ее в специальном плазмотроне, стенки которого в интенсивном порядке охлаждаются водой. Поперечное сжатие дуги в результате сжатия снижается и в итоге возрастает ее мощность – энергия, приходящаяся на единицу площади.

В область плазменной дуги одновременно со сжатием вдувается плазмообразующий газ, нагреваемый дугой, ионизируется и повышается из-за теплового расширения в объеме в сто раз. Кинетическая энергия ионизированных частиц, что содержаться в плазмообразующем газе, дополняет тепловую энергию, которая выделяется в дуге в результате совершающихся электрических процессов. Поэтому плазменные дуги и называют более мощными источниками энергии, чем обычные.

Кроме высокой температуры, основными чертами, которые отличают плазменную от обычной дуги, являются: меньший диаметр дуги, давление на металл дуги больше в шесть-десять раз, чем у обычной, цилиндрическая форма дуги наряду с обычной конической, возможность поддерживания дуги на малых токах – порядка 0,2–30 Ампер.

Возможны две схемы плазменной сварки: сварка плазменной дугой, в рамках которой дуга горит между изделием и электродом, и струей плазмы, когда горит дуга между соплом плазмотрона и электродом и выдувается потоками газа. Наиболее распространенной является первая схема.

Преимущества плазменной сварки

Выделяют следующие преимущества плазменной сварки и плавления металлов по сравнению с классическими способами:

• Можно использовать плазменный сварочный аппарат в работе почти со всеми металлами – чугун, сталь, алюминий с его сплавами, медь с её сплавами.
• Скорость резки металла, который имеет толщину 50 — 200 миллиметров, выше в 2-3 раза, чем при проведении газовой сварки.
• Нет необходимости в использовании ацетилена, аргона, кислорода или пропан-бутана, что существенно уменьшает цену работы плазменным аппаратом.
• Точность швов при плавлении и сварке, а также качество процедур практически исключают будущую обработку кромок.
• Металл при сварке не деформируется, даже если нужно вырезать сложную конфигурацию или форму. Технология плазменной сварки позволяет проводить процедуру резки по неподготовленной поверхности – окрашенной или ржавой. При резке крашеной конструкции не возгорается краска в области работы дуги.
• Безопасное совершение работ, потому что при использовании плазменного резака не применяются баллоны с газом. Данный фактор отвечает за экологичность подобной работы.

Виды плазменной сварки

Плазменная сварка своими силами в настоящее время считается достаточно распространенным процессом, популярность которого является вполне очевидной. Зависимо от силы тока выделяют три разновидности плазменной сварки: микроплазменная, на средних и больших токах. Выбрав определенный вид, вы узнаете, сколько стоит плазменная сварка собственными силами.

Микроплазменная сварка

Самой распространенной считается микроплазменная сварка. Благодаря высокому уровню ионизации газа в специальном плазмотроне и использованию вольфрамовых электродов, которые имеют диаметр 1–2 миллиметра, плазменная дуга способна гореть при чрезмерно малом токе, начиная с показателя 0,1 Ампер.

Специальные малоамперные источники питания постоянного тока предназначены, чтобы получить дежурную дугу, которая непрерывно горит между медным водоохлаждаемым соплом и электродом. При подведении к изделиям плазмотрона зажигается основная дуга, питаемая от источника. Подается плазмообразующий газ через сопло плазмотрона, которое имеет диаметр около 0,5–1,5 миллиметров.

Микроплазменная сварка — весьма эффективный способ сплавления изделий, которые имеют малую толщину — до 1,5 миллиметра. Диаметр плазменной дуги достигает 2 миллиметров, что позволяет теплоту сконцентрировать на ограниченном участке изделий и нагревать области сварки без повреждения соседнего участка. Подобная дуга позволяет избежать прожогов, которые характерны для обыкновенной аргонодуговой сварки тонких металлов.

Основным газом, который используется в качестве защитного и плазмообразующего, выступает аргон. Зависимо от свариваемого металла добавляются к нему различные добавки, которые увеличивают эффективность процедуры плазменной сварки металла. При сварке стали целесообразна добавка к защитному аргону 8–10% водорода для увеличения тепловой эффективности плазменной дуги. При сварке низкоуглеродистой стали к аргону можно добавлять углекислый газ, при сварке титана – гелий.

Установки для процесса микроплазменной сварки позволяют совершать сварку в разных режимах: импульсной или непрерывный прямой полярности, разнополярными импульсами, непрерывный обратной полярности. Микроплазменную сварку успешно применяют при производстве тонкостенной емкости или трубы, приварке сильфонов и мембран к габаритным деталям, изготовлении ювелирных изделий и соединении фольги.

Сварка на среднем токе

Процесс сварки на средних токах 50–150 Ампер много общего имеет с процедурой аргонодуговой сварки электродом из вольфрама. Однако она считается более эффективной из-за ограниченной площади нагрева и высокой мощности дуги. Плазменная дуга по энергетическим характеристикам занимает между обыкновенной дугой и лазерным или электронным лучом промежуточное положение.

Плазменная сварка на среднем токе гарантирует более глубокое проплавление, по сравнению с традиционной дугой, при меньшей ширине швов. Кроме энергетической характеристики, это объясняется и высоким уровнем давления дуги на сварочные ванны, в результате чего уменьшается под дугой толщина прослоек жидкого металла и улучшаются условия передачи теплоты вглубь основного металла. Принцип работы плазменной сварки позволяет осуществлять работу с использованием присадочной проволоки.

Сварка на большом токе

Сварка на токе более 150 Ампер оказывает на металл еще большее воздействие, так как плазменная дуга на токе 150 Ампер является эквивалентной дуге в 300 Ампер при сварке деталей неплавящимся электродом. Подобная плазменная сварка сопровождается абсолютным проплавлением с возникновением сквозного отверстия в ванне. Совершается как бы разрезание изделий с последующей заваркой.

С обратной стороны швов металл удерживается силой поверхностного натяжения. Диапазоны режимов являются весьма ограниченными, потому что при сварке возможно образование прожогов. Плазменная сварка нуждается в высокой культуре производства, соблюдении технологий заготовки и сборки, тщательном обеспечении условий охлаждения аппаратов плазменной сварки и требований их эксплуатации. Даже совершение небольших нарушений режима охлаждения плазмотрона из-за высокой температуры и небольшого диаметра сопла провоцируют его разрушение.

Плазменная сварка на большом токе используется при сплавлении легированных и низкоуглеродистых сталей, алюминиевых сплавов, меди, титана и прочих материалов. Эта процедура во многих случаях позволяет существенно уменьшить расходы, которые связаны с разделкой кромок, улучшить качество швов и увеличить производительность.

Плазменный сварочный аппарат

На данный момент для потребителей доступны несколько видов сварочных аппаратов. Первый из них – электросварка с применением сварочного трансформатора. Однако полагают, что этот метод уже себя изжил. Второй вид аппарата – сварочный инвертор, достаточно простой, надежный и распространённый прибор для электродуговой сварки. Третьим является продвинутый и самый технологичный аппарат плазменной резки.

Опытные специалисты и частные мастера стараются использовать только плазменный прибор для сварки и плавления металлов. Познакомиться с этой методикой можно, просмотрев видео о плазменной сварке и резке сплавов и металлов. Используя специальный плазменный сварочный аппарат в домашних условиях, вы отметите, что остается малое количество отходов и наблюдается высокая скорость работы.

Для работы плазменного сварочного аппарата необходимы только струя сжатого воздуха и электричество, а если применяется компрессор — исключительно электричество. Подобное оборудование при функционировании требует замены сопла плазмотрона и электрода, тогда как приборы для газокислородной обработки металлов необходимо периодически перезаправлять, используя переаттестованные газовые баллоны и присадки.

Плазменную дугу принято помещать в специальное устройство для плазменной сварки – плазмотрон. Поверхность плазмотрона интенсивно и беспрерывно охлаждается потоком воды. Сечение дуги после сжатия уменьшается, а количество энергии, которое тратится на единицу площади (мощность плазменного потока), — увеличивается.

Бывает плазменная струя двух типов – косвенного или прямого действия. Активные пятна цепи в первом случае располагаются на трубе и вольфрамовом электроде, во втором случае — могут размещаться на электроде из вольфрама, на внутренней и боковой поверхностях сопла. Плазмообразующие газы защищают металлические трубы от действия воздуха.

Работать с плазмофоном лучше в большом гараже или на улице, не зависимо от того, что плазменная сварка выступает одним из самых безопасных видов сварки. Единственным минусом этого метода является вес и стоимость плазменной сварки и оборудования.

Плазменная сварка своими руками

Технология плазменной сварки от других видов сварки существенно отличается. Для этого вам понадобится присадочная проволока, плазменный сварочный аппарат для работы и электроды.

Перед работой необходимо заточить электрод в форме конуса с углом порядка 28-30 градусов. Данная коническая часть электрода должна достигать 5-6 его диаметров. Острие конуса стоит притупить на 0,2-0,5 миллиметров. При установке электрода рекомендуется следить, чтобы совпадала ось его симметрии с осью симметрии плазмообразующих насадок.

Сварочный стык необходимо разделать аналогично аргонодуговой сварке. Края, кромки и торцы металла стоит зачистить с помощью стальной щетки на ширину 3 сантиметров. Если вы осуществляли резку металла плазмой, то следует зачистить поверхность реза на глубину не меньше 1 миллиметра. При наличии трещин на поверхности реза нужно зачистить его до удаления дефекта и обезжирить растворителем зачищенные участки.

В свариваемых листах металла не должны присутствовать зазоры величиной больше 1,5 миллиметров. По возможности нужно закрепить их сборочными приспособлениями и устройствами таким способом, чтобы полностью совпадали оси стыков. Покрытыми электродами проведите прихватку так, чтобы материал прихватки располагался заподлицо с главным металлом изделий. Если это нужно, зачистите участки прихватки. Качество прихваточных точек и основной сварочный шов должны быть одинаковыми.

Если вас интересует, как сделать плазменную сварку, то помните, что процедуру рекомендуется выполнять на постоянном токе. За 5-20 секунд до процесса возбуждения дуги необходимо подать в области сварки защитный газ. Выключать его можно через 10-15 секунд после процедуры обрыва сварочной дуги. Держите плазмотрон на расстоянии не больше 1 сантиметра от изделия. Не обрывайте по возможности дугу на протяжении всего процесса сварки. Если это все-таки случилось, стоит зачистить шов на расстоянии 15 миллиметров до точки обрыва. Продолжение создания сварочного шва также следует начать заранее.

При сварке не допускайте перегрева металла. Если материал все же нагрелся до температуры больше 100 градусов по Цельсию, нужно сделать перерыв или металл охладить сжатым воздухом. Чтобы достичь высокого качества сварных швов при методике сквозного проплавления перемещайте горелку равномерно и стабильно, как это делается в автомате.

Для создания швов правильной формы необходимо выполнять плазменную сварку с присадочным материалом, который имеет диаметр от 1,5 миллиметров и выше. Присадочной проволоке и горелке сообщайте определенные колебания, амплитудой 2-4 миллиметра. Контролируйте, чтобы из зоны защитного газа не выходил оплавляемый конец проволоки. Поэтому нельзя слишком резко подавать его в ванну для сварки. В конце шва рекомендуется заделать каплей расплавленного металла сварной картер, одновременно отведите или отключите дугу.

Плазменная сварка по своей сути является технологическим процессом, который основывается на выделении и применении плазмы. В ходе сварки в качестве основного источника используется газ, который с помощью воздействия высоких температур за небольшой промежуток времени способствует образованию плазмы. Цена плазменной сварки вас приятно порадует. К тому же процедура является безопасной для жизни человека, потому что не используются в процессе опасные кислородные баллоны, а сжатый воздух.
 

Инверторная ручная плазменная сварка: преимущество и недостатки

Плазменная сварка является одной из современных разновидностей способа соединения металла. Для достижения нужной температуры здесь, в качестве основного источника энергии, выступает плазма. Она формируется в поток и воздействует на заданный участок, благодаря чему расплавляется металл практически любой температурной стойкости. Инверторная плазменная сварка позволяет работать не только со стандартными сталями и нержавейкой, но также и с тугоплавкими металлами, такими как вольфрам, из которого часто изготавливают неплавкие электроды для аргонодуговой сварки.

Процесс плазменной сварки

Основной сферой применения данной методики является авиационная промышленность. Также ручную плазменную сварку можно встретить в приборостроении. Одной из главных особенностей способа является глубокое проплавление металла, что достигается за счет высокой температуры. Таким образом, за прохождение одного слоя можно сварить металл толщиной до 9 мм. Процесс может проводиться практически в любом пространственном положении, что делает его более универсальным для промышленного применения.

Плазменная дуговая сварка основана на получении плазмы, которая образуется из вещества, находящегося в газовом состоянии. Плазма выходит из специальной горелки, в которую также входит труба водяного охлаждения, вольфрамовый электрод, система подачи газа, труба водяного охлаждения, сопло для выхода плазмы и прочее. Плазменная дуга обладает температурой около 30 000 градусов Цельсия.

Преимущества плазменной сварки

К основным преимуществам данного метода соединения металла можно причислить следующие:

• Высокая температура протекания процесса позволяет проваривать металлические изделия на максимальную глубину;
• Дуга может гореть и на малых токах в диапазоне от 0,2 до 30 А;
• Диаметр дуги более мелкий, в сравнение с электрической дуговой сваркой, что позволяет сделать шов более точным и не прогревать близлежащий металл;
• Процесс соединения обладает минимальной чувствительностью к перемене длины электрической дуги;
• Скорость проведения сварки находится на высоком уровне.

Недостатки

Здесь есть также свои недостатки, из-за которых во многих сферах процесс оказывается не столь выгодным и уместным, как другие варианты:

• Воздушно плазменная сварка обладает высокой себестоимостью;
• У нее низкий коэффициент полезного действия, так как часть энергии рассеивается в атмосфере и окружающем пространстве, а также на металл электрода;
• Нужно обеспечивать подвод воды и плазмообразующего газа;
• Сложность применения делает ее практически недоступной для проведения обыкновенных сварочных процедур в повседневности.

Разновидности

Существует несколько разновидностей данного типа сварки. Принцип действия в них остается практически одинаковым, так как основной род различий касается величины тока. Это переделается аппаратом, который применяется в данной сфере. Согласно данному параметру выделяют такие разновидности как:

• Микроплазменная, которая обладает самым маленьким током, который лежит в пределах от 0,1 до 25 А;
• Плазменная сварка, работающая на средних токах, которые лежат в диапазоне 50-150А;
• И самая мощная дуга, которая превышает предел в 150 А.

Пример микроплазменной сварки

У каждой из разновидности имеются свои особенности применения. Для самого слабого варианта микроплазменной сварки лучше всего подходят тонкие металлы, так как в данном случае вероятность прожога сводится к минимуму. Когда используется наиболее мощный ток, то с учетом самого типа сварки, процесс происходит с полным проплавлением металлической поверхности. Данный способ отлично подходит для резки металла, а также проделывания отверстий. В средних режимах осуществляется большинство сварочных процедур, так как это один из лучших вариантов для стандартной сварки.

Помимо этого стоит еще выделить несколько отдельных разновидностей:

• Процесс сварки происходит плазменной дугой, которая горит между изделием и неплавящимся электродом;
• Сваривание плазменной струей, которая горит между соплом плазмотрона и неплавящимся электродом, а плазма выдувается при помощи газовой струи.

Виды плазменной сварки

Характеристики плазменной сварки

Плазменная сварка может проводиться одними из множества аппаратов, которые созданы для данного процесса. Ежегодно появляются новые модели, которые вытесняют с рынка старые. Здесь приведены параметры одних из основных моделей, которые активно применяются в современном производстве и могут еще долго оставаться актуальными для эксплуатации:

Параметры	УПС 301	УПС 503
Сила тока по нормальным параметрам, А	315, когда ПВ=60%	500, когда ПВ=100%
Диапазон допустимой величины тока, А	50-315	100-500
Напряжение, В:
– во время х.х.	80	80
– рабочее номинальное	20-40	20-40
Мощность потрребления сварочной установки, кВ А	25	50
Величина расхода газа, л/ч:
Плазмообразующего сырья	70-120	100-250
Защитного сырья	500-1000	600-1500
Расход воды, предназначенной для охлаждения установки, с выходным давлением в 0,25 МПа, л/ч	75	240
Скорость прохождения сварки, м/ч	—	5… 100
Диапазон величины присадочного материала, мм:
– стальная проволока	—	1-3
– алюминиевая или медная проволока	—	2-3
Размеры установки для сварки, мм:
– источника питания	870 x 680 x 1050	(700 х 670 х 880) х 2
– колонный с направляющей	—	3450 x 2000 x 2800
– пульта управления	340 x 380 x 520	—
шкафа управления	—	460 x 630 x 2600
Вес максимальный, кг	325	2900

Устройство и принцип работы

Плазменная сварка обладает особенным принципом работы. Все начинается в устройстве, который называется плазмотрон. Оно служит для образования плазмы. В нем, в зону плазменной дуги, подводят газ, который является основным сырьем для образования плазмы, так как именно он находится в том агрегатном состоянии, которое ей предшествует. Под воздействием дуги температура газа начинает повышаться, а также запускается процесс ионизации.

Исходя из физических законов, обуславливающих поведение газа под воздействием температуры, начинается активное расширение вещества. Газ увеличивает свой объем, примерно, в 50-100 раз. Из-за этого происходит его очень быстро истекание через канал сопла в плазмотроне. Основным источником тепла для сварки здесь выступает тепловая энергия газа и кинетическая энергия ионизированных частиц. В плазмотронах чаще всего применяются горелки на постоянном токе.

Технология сварки

Для проведения процесса используются такие газы как азот, аргон, кислород и обыкновенный воздух. Технология плазменной сварки во многом напоминает аргонодуговую. Для работы здесь применяется воздушно-капельная смесь, которая играет роль защитной среды от негативного воздействия факторов внешней среды. Мощность источника регулируется путем вдувания в электрическую дугу специального газа, который служит для образования плазмы. Также можно сжать поток, но это оказывается более сложным делом.

«Важно!

Вне зависимости от параметров, форма дуги здесь всегда будет цилиндрической.»

В то время, когда начинается прямое воздействие плазменной дуги, то начинается подача воздушно-газовой смеси. Это дает высокое давление на обрабатываемую поверхность, что только усиливается небольшим диаметров дуги. Это создает такие условия, при которых сварочный процесс проводится более быстро. Поэтому, нужно освоить навыки управления, чтобы получить качественную дугу.

 

Используемое оборудование

Чтобы провести плазменную сварку, следует использовать специальные установки, которые предназначаются для данного процесса. В основном в такие установки входят два устройства. Это источник питания и плазмотрон.

Плазмотрон и источник питания для плазменной сварки

Источник является более стандартным агрегатом, встречающимся и в других разновидностях, тогда как плазмотрон присущ только данной методике. В его состав входят следующие элементы:

• Электродный узел;
• Фторопластовый корпус;
• Наружный кожух;
• Электрод;
• Изоляционная втулка;
• Механизм для регулировки воздушного потока;
• Гайка сопла;
• Сопло.

Заключение

Благодаря использованию столь необыкновенного источника энергии, плазменная сварка стоит обособленно от остальных технологий. Хоть для нее и используется такой же газ, как и для газопламенной сварки и в среде защитных газов, инновационный подход к принципу действия существенно меняет свойства технологии.