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 — Плазма и газ-резка, сварка, напыление

Требования предъявляемые к плазматронам

При конструировании плазмотронов, предназначенных для различных видов обработки материалов следует учитывать ряд общих требований, предъявляемых к ним:

• Плазмотрон должен обеспечивать многократное надежное зажигание и стабильное горение плазменной дуги в заданном диапазоне рабочих токов и напряжений. Это требование удовлетворяется при определенных соотношениях между диаметром электрода, сопла, длиной последнего, и зазором между ними, а также при правильном конструктивном решении узла формирования и стабилизации дуги.
• Элементы, наиболее подверженные действию тепла (электрод, сопло), должны выдерживать длительную тепловую нагрузку при максимальной мощности плазмотрона. Это требование выполняется при правильном выборе материала теплонапряженных элементов и си-стемы их охлаждения.
• Электрическая изоляция между электродами и соплом должна быть рассчитана на максимальное напряжение, возникающее на дуговом промежутке при возбуждении дуги и ее обрыве. При возбуждении дуги с помощью осциллятора это напряжение составляет 2-5 кв в диапазоне частот 0,3-1 Мгц.
• Элементы водяных и газовых коммуникаций плазмотрона (шланги, уплотнения, прокладки и пр.) должны выдерживать давление не ниже 10 атм.
• Для обеспечения маневренности плазмотрона подсоединяемые к нему шланги и электрические провода должны быть гибкими и прочными.
• Плазмотрон должен быть технологичным в изготовлении, в ремонте и удобным в эксплуатации. Особо важно обеспечить легкость его разборки и сборки и возможность быстрой замены наиболее часто изнашиваемых деталей (катода и сопла).
• Конструкция плазмотрона должна быть экономичной, т. е. должна предусматривать возможность применения недифицитных материалов для его изготовления и обеспечивать минимальное потребление охлаждающей воды, рабочего газа и минимальные потери тепла.
• К плазмотронам предъявляется и ряд специальных требований, обусловленных особенностями технологического процесса.
• Плазмотроны для сварки и наплавки должны обеспечивать надежную защиту шва от вредного воздействия окружающей среды, плазмотроны для напыления — высокие скорость течения и теплосодержание плазменной струи при минимальной ее загрязненности продуктами эрозии электродов, плазмотроны для резки — высокую концентрацию теплового потока плазменной струи. Ручной плазменный резак должен быть легким и удобным в обращении.

Конструкция плавильных плазмотронов, предназначенных для работы в печи с высокой температурой атмосферы, должна обеспечивать выполнение следующих специальных требований:

• отсутствие любых водо-, электро- или газоподводящих шлангов в рабочем пространстве печи;
• водоохлаждение всех металлических частей;
• защита от излучения всех уплотнений и неметаллических деталей водоохлаждаемыми или термоизоляционными экранами;
• возможность ввода плазмотрона в печную камеру через уплотнение.

При этом желательно обеспечить возможность его поступательного перемещения в камере в процессе работы.

В ряде случаев выдвигаются особые требования к системе управления плазмотроном, к способу его охлаждения, к защите от воздействия окружающей среды, к повышенной надежности его в условиях работы на поточной линии и др.

Плазматроны: схемы, классификация

При создании плазмотрона первым шагом является составление схемы его устройства. Исходя из особенностей технологического процесса и условий работы плазмотрона выбираем систему его охлаждения, род тока, плазмообразующую среду, вид и материал электрода, способ стабилизации дуги, перемещения ее электродных пятен и т. д. Различные варианты схем плазмотронов удобнее всего представить в виде классификации (рис.). Данная классификация составлена таким образом, что один из вариантов каждого подраздела является необходимым составным элементом общей схемы плазмотрона любого типа.

В первую очередь все плазмотроны разделяются на две группы по виду дуги (см. рис.): плазмотроны с дугой прямого и косвенного действия (схемы 1 и 2). Различие тепловых свойств обоих типов плазмотронов и области их применения уже рассматривались выше.

рис. 1 Классификация плазмотронов по критериям

По системе охлаждения электрода и сопла плазмотроны также делятся на два основных типа: с воздушным и с водяным охлаждением (схемы 3, 4). Теплоемкость воды намного выше теплоемкости воздуха и других газов. Поэтому наиболее эффективной и распространенной является водяная система охлаждения, при которой допускаются высокие тепловые нагрузки на электрод и сопло, т. е. обеспечивается нормальная работа плазмотрона при больших токах и высокой степени обжатия плазменной дуги. Однако водяное охлаждение несколько усложняет конструкцию плазмотрона, утяжеляет его из-за наличия водоподводящих шлангов и удорожает эксплуатацию плазменной установки. Чистота воды существенно влияет на эффективность теплоотвода. При больших расходах воды плазменную установку целесообразно оснащать циркуляционной системой охлаждения с использованием дистиллированной воды во избежание образования накипи.

Система воздушного охлаждения ввиду низкой эффективности применяется реже, главным образом для охлаждения малоамперных плазменных горелок и ручных плазменных резаков, предназначенных для монтажных работ в зимних условиях. В таких резаках рабочий ток обычно не превышает 300-400 а. В обеих системах охлаждающая среда чаще всего проходит последовательно электродный и сопловой узел через изолирующий корпус плазмотрона. При этом существенную роль с точки зрения эффективности охлаждения играет профиль полостей охлаждения, температура и давление поступающей в плазмотрон охлаждающей среды. Основная задача при выборе системы охлаждения состоит в том, чтобы обеспечить максимальную интенсивность отвода тепла стенками сопла, так как чем выше величина теплового потока, отводимого соплом, тем круче температурный градиент газовой прослойки между столбом дуги и стенками канала сопла и, следовательно, тем выше плотность тока и мощность столба дуги.

рис. 2 Классификация плазмотронов по методам стабилизации дуги

Плазмотроны можно классифицировать и по способу стабилизации дуги. Система стабилизации дуги, обеспечивающая сжатие столба и строгую фиксацию его по оси электрода и сопла плазмотрона, является наиболее важным элементом плазмотрона. Существуют три вида стабилизации дуги: газовая, водяная и магнитная. Наиболее простой и распространенной является газовая стабилизация, при которой наружный холодный слой рабочего плазмообразующего газа, омывая стенки столба дуги, охлаждает и сжимает его. При этом в зависимости от способа подачи газа (вдоль или перпендикулярно оси столба) газовая стабилизация может быть аксиальной или вихревой (схемы 5, 6). Наибольшее обжатие дуги достигается при вихревой ее стабилизации, поэтому этот способ используется главным образом в плазмотронах для резки и напыления. При аксиальной стабилизации поток газа, обдувающего столб дуги, имеет более спокойный, ламинарный характер, что обеспечивает лучшие условия защиты нагреваемого изделия от воздействия окружающей среды. Поэтому аксиальная стабилизация применяется в плазмотронах для сварки и наплавки. Иногда применяют двойную стабилизацию дуги (схема 7), при которой сочетается аксиальная подача газа через первичное и вихревая подача через вторичное сопло или наоборот. Столб дуги можно стабилизировать, омывая его водяной струей (схема 8). Образуемый из струи водяной пар служит плазмообразующей средой. При водяной стабилизации можно достигнуть наиболее высокой степени сжатия и температуры столба дуги до 50 000 °К. Однако присутствие паров воды вблизи катодной области приводит к интенсивному сгоранию электродов из любых материалов. В плазмотронах с водяной стабилизацией, предназначенных для резки, используется графитовый электрод, автоматически перемещаемый по мере его сгорания. Плазмотроны с водяной стабилизацией отличаются сложностью конструкции, малой надежностью системы автоматического регулирования подачи электрода и сложностью способов возбуждения дуги. Магнитная стабилизация (схема 9), при которой создается продольное магнитное поле, сжимающее столб дуги, менее эффективно, чем газовая и водяная. Кроме того, надетый на сопло соленоид усложняет конструкцию плазмотрона. Преимущество способа магнитной стабилизации состоит в возможности регулирования степени сжатия столба дуги независимо от расхода рабочего газа, в то время как при газовой и водяной стабилизации рабочий газ является одновременно плазмообразующим и стабилизирующим. На практике наложение продольного магнитного поля применяется не столько для стабилизации дуги, сколько для вращения ее анодного пятна по внутренним стенкам сопла с целью повышения стойкости последнего. Например, в плазмотронах, применяемых для напыления, магнитное вращение анодного пятна газовихревым способом позволяет значительно снизить эрозию сопла и, следовательно, загрязненность плазменной струи.

Классификация плазмотронов по виду электрода

По виду электрода-катода плазмотроны постоянного тока можно разделить на две группы: плазмотроны со стержневым и плазмотроны с распределенным катодом.В плазмотронах со стержневым катодом, катодное пятно фиксируется на торце электрода, а в плазмотронах с распределенным катодом — интенсивно перемещается с помощью газовихревого или магнитного вращения по развитой поверхности электрода.

В плазмотронах для обработки металлов применяются в основном стержневые катоды, подразделяемые на три основных вида: расходуемый, газозащищенный и пленкозащитный (схемы 1, 2, 3).

Расходуемый, чаще всего графитовый, электрод был показан в схеме плазмотрона с водяной стабилизацией. Несмотря на то, что графит обладает высокой температурой плавления, при нагревании до этой температуры он не плавится, а возгоняется, чем и обусловлен его повышенный расход.

Газозащищенный вольфрамовый электрод — самый распространенный из всех видов электродов. При работе в инертной (аргон, гелий) и восстановительной (азот, водород) средах катод из тугоплавкого вольфрамового стержня при нагрузке 15-20 а/мм2 практически не расходуется. Вольфрамовый катод по сравнению с графитовым значительно прочнее и обладает во много раз большей электропроводностью.

Для улучшения условий работы катоды дуговых плазмотронов изготовляют из вольфрама с небольшой добавкой окиси тория или лантана (1,5-2%). Существует мнение, что торированные вольфрамовые электроды обладают некоторой радиационной способностью, поэтому в последнее время чаще используются лантанированные вольфрамовые электроды. Примеси окиси тория или лантана повышают эмиссионные свойства вольфрамового катода (работа выхода электронов понижается с 4,5 до 2,63 эв), что обеспечивает лучшие условия зажигания, более высокую допустимую плотность тока и устойчивость горения дуги. Кроме того, вольфрам с указанными добавками имеет температуру рекристаллизации на 600° К выше, чем чистый вольфрам и, следовательно, сохраняет волокнистое строение и пластичность до более высокой температуры. Однако стойкость вольфрамового электрода при добавлении кислорода к газовой среде в связи с образованием летучих соединений резко снижается. Например, в плазмотронах, применяемых для резки, при использовании технического азота, содержащего 3-5% О2, на вольфрамовом катоде через 2-3 ч работы при токе 300-400 а образуется кратер, смещение центра которого относительно оси сопла вызывает соответствующее смещение столба дуги и приводит к явлению двойного дугообразования. Поэтому при работе с кислородосодержащей плазмообразующей средой в первичное сопло подается аргон, защищающий вольфрамовый электрод от воздействия рабочего кислородосодержащего газа, подаваемого во вторичное сопло. Система с двойным газовым потоком имеет существенные недостатки. При использовании дешевого рабочего газа, например воздуха, все же остается необходимость в использовании дефицитного аргона. При этом усложняется конструкция плазмотрона и ухудшается нагрев рабочего газа, так как наиболее эффективно газ нагревается вблизи катодной области. Сравнительно недавно появился новый вид катода — пленкозащитный стержневой катод, обладающий высокой стойкостью в газах, содержащих кислород (в воздухе, углекислом газе, техническом азоте). Он представляет собой стержень из циркония или его сплавов, запрессованный в медной обойме. Механизм работы такого электрода должен быть еще детально изучен, но можно уже считать установленным, что достаточно высокая термостойкость циркония, имеющего относительно низкую температуру плавления (2125° К), в значительной мере обусловлена образованием стойкой тугоплавкой пленки из его окислов и нитридов, защищающей чистый цирконий от испарения. Тугоплавкие соединения, образующие пленку, при обычных температурах являются диэлектриками, а при температурах, близких к температуре плавления (3200° К), теряют свои диэлектрические свойства и становятся проводниками с ионной проводимостью (σ >= 1 ом-1*см-1). Таким образом, стойкость циркониевого катода определяется его термохимическим взаимодействием с плазмообразующей средой. Не-обходимыми условиями, обеспечивающими высокую стойкость катода, является наличие в составе газовой среды кислорода и азота, а также такая интенсивность его охлаждения, при которой температура катодного пятна не превышала бы температуру разложения туго-плавких соединений. Эрозия циркониевого катода резко повышается при большем процентном содержании кислорода, чем в воздухе (более 20%) и особенно при наличии в газовой среде водорода. Особо важное значение с точки зрения повышения стойкости циркониевого катода имеет его конструкция и система охлаждения. В настоящее время в плазмотронах для воздушно-плазменной резки достигнута вполне удовлетворительная стойкость циркониевого катода при работе на токах до 400 а. Применение пленкозащитного электрода в плазмотронах переменного тока исключается ввиду его активного разрушения в полупериоды обратной полярности. Особенностью работы циркониевой вставки является постепенное углубление ее нижнего основания в медную обойму по мере эрозии. Циркониевая вставка расходуется главным образом при включении дуги, очевидно, вследствие разрушения пленки от термоудара. При определенном углублении нижней поверхности вставки последующее зажигание дуги осуществляется с медной обоймы, поэтому для перемещения катодного пятна на циркониевую вставку и для жесткой фиксации его необходимо применять газовихревую или магнитную стабилизацию дуги, обеспечивающую строгую соосность столба дуги с электродом и соплом плазмотрона. При использовании циркониевого электрода допускается большая плотность тока, достигающая 80-100 а/мм2, чем при использовании вольфрамового электрода. При работе плазмотрона с окислительной плазмообразующей средой на больших токах (1000 а и выше) используются разнообразные виды распределенных катодов, наиболее распространенными из которых являются полый, дисковый и кольцевой (схемы 4, 5 и 6). Недостатками распределенных катодов являются сложность их конструкции, трудность равномерного перемещения катодного пятна по всей поверхности электрода, низкая стабильность горения дуги, возрастание напряжения прикатодной области дуги и связанное с этим увеличение потерь мощности в электроде. Поэтому в плазмотронах для обработки металлов распределенные катоды не нашли практического применения. Существует классификация плазмотронов и по плазмообразующей среде. Состав плазмообразующей среды диктуется технологическим процессом и в свою очередь является определяющим фактором при выборе схемы плазмотрона.

По химическому воздействию на обрабатываемое изделие и электроды плазмотрона все плазмообразующие среды можно разделить на три большие группы: инертная, восстановительная и окислительная. Физические свойства и оценка роли каждого из плазмообразующих газов уже рассматривались выше.

Классификация плазмотронов по роду тока

По роду тока плазмотроны отличаются наибольшим разнообразием вариантов. Поэтому рассмотрим лишь основные из них. Подавляющее большинство плазмотронов для обработки металлов выполняется на постоянном токе прямой полярности (схема 1). Это объясняется, прежде всего, физической особенностью дуги, заключающейся в том, что на аноде дуги выделяется большее количество тепла, чем на катоде. Тепловая мощность, выделяемая в электроде плазмотрона, в отличие от плавящегося электрода сварочной дуги является не только бесполезной, но и вредной. Наименьшую тепловую нагрузку несет электрод, являющийся катодом. Достаточно отметить, что предельно допустимая токовая нагрузка на лантанированный вольфрамовый электрод на переменном токе примерно в два раза, а на обратной полярности при использовании постоянного тока в десять раз ниже, чем на прямой полярности. Поэтому плазмотроны постоянного тока имеют наиболее высокий коэффициент полезного использования мощности. Столб интенсивно сжатой дуги должен быть жестко стабилизирован по оси электрода и сопла плазмотрона. При смене полярности электрода эта стабилизация нарушается, поэтому дугу переменного тока сжать труднее, чем дугу постоянного тока.

Важным преимуществом плазмотронов постоянного тока по сравнению с плазмотронами переменного тока является большая стабильность горения дуги. Прохождение тока через нуль может вызвать погасание дуги, поэтому обычно напряжение холостого хода источника питания переменным током не менее чем вдвое превышает рабочее напряжение дуги. При питании плазмотронов постоянным током можно достичь отношения uд/uxx равного 0,8-0,9. Следовательно, при одинаковой мощности дуги установленная мощность и габариты источника постоянного тока меньше, чем мощность и габариты источника переменного тока. Кроме того, источник постоянного тока обеспечивает равномерную загрузку трехфазной сети. Существовавшая раньше проблема выпрямления постоянного тока в настоящее время практически решена благодаря созданию и широкому выпуску электропромышленностью мощных малогабаритных полупроводниковых вентилей. Первоначальные затраты и расходы на эксплуатацию плазменных установок переменного и постоянного тока приблизительно равны. Поэтому с учетом перечисленных выше преимуществ для большинства процессов обработки материалов целесообразно применять плазмотроны постоянного тока. Плазмотроны переменного тока применяются в ряде случаев в силу технологических требований процесса. Например, плазменную сварку алюминиевых сплавов необходимо вести на переменном токе, так как в периоды обратной полярности за счет действия эффекта катодного распыления разрушается тугоплавкая пленка окиси алюминия, препятствующая нормальному процессу сплавления металла.

При плазменной плавке в случае параллельной работы нескольких мощных плазмотронов постоянного тока на общую ванну-анод возникает трудноустранимое магнитное взаимодействие между дугами. Поэтому в этих условиях могут быть использованы плазмотроны переменного тока. В этом случае целесообразно использовать плазмотроны в количестве, кратном трем, что обеспечивает равномерную загрузку трехфазной сети. Рассмотрим три основные схемы плазмотронов переменного тока. На схемах 2 и 3 плазмотроны питаются от однофазного трансформатора. В схеме 3 осуществлена вентильная коммутация тока таким образом, что электрод функционирует только как катод (в полупериод прямой полярности), а сопло — как анод (в полупериод обратной полярности). При такой схеме обеспечивается большая стойкость вольфрамового электрода. Однако с увеличением тока ухудшаются условия работы сопла, а при работе на токах ниже определенного предела (~150 а) нарушается стабильность горения дуги. На схеме 4 плазмотрон питается от трехфазного трансформатора. В этом случае обеспечивается высокая стабильность горения дуги, однако электроды и сопло находятся в сравнительно тяжелых условиях работы. Кроме того, значительно усложняется конструкция плазмотрона. В целях повышения стабильности горения дуги переменного тока некоторые плазмотроны выполняют комбинированными. В этом случае основную дугу переменного тока прямого действия стабилизируют вспомогательной маломощной дугой постоянного тока, горящей либо между электродом и соплом (схема 5), либо между двумя соплами (схема 6), одно из которых (катод) является формирующим. Второе сопло (анод) выполняется с большим внутренним диаметром. Благодаря этому оно подвержено меньшему тепловому воздействию столба основной дуги.

Наряду с дуговыми плазмотронами, работающими на переменном токе промышленной частоты, за последнее время были разработаны высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) плазмотроны [7, 8]. Принцип работы высокочастотного индуктивного или безэлектродного плазмотрона (схема 7) заключается в нагреве газа до состояния плазмы в электромагнитном поле индуктора. Для этого в полость индуктора, питаемого от высокочастотного генератора (частотой 1-40 Мгц, напряжением до 10 кв и мощностью до 50 кВт), помещается трубка из термостойкого изолирующего материала, например, кварца. В трубку подается плазмообразующий газ и кратковременно вводится металлический или графитовый пруток. Последний раскаляется под действием поля индуктора и вызывает нагрев и первоначальную ио-низацию окружающего газа. Когда электропроводность газа возрастает до определенной величины, начинается интенсивный его нагрев и ионизация вихревыми токами, создаваемыми полем индуктора. После развития самостоятельного кольцевого разряда пруток удаляется из полости трубки. Продуваемый через трубку газ, проходя через кольцевой разряд, нагревается и истекает в виде плазменной струи, температура которой достигает 15 000-20 000° К, а скорость истечения в десятки раз меньше, чем скорость истечения плазменной струи дуговых плазмотронов. Высокочастотная энергия сравнительно дорога, высокочастотные генераторы сложны и имеют ограниченную мощность. Поэтому очень чистый (ввиду отсутствия электродов) и мягкий факел индукционного плазмотрона нашел применение для обработки особо чистых тугоплавких порошковых материалов, выращивания монокристаллов и других специальных процессов, не требующих высокой производительности.

В сверхвысокочастотных (СВЧ), или электронных плазмотронах, газ также нагревается электромагнитным полем, создаваемым электродом-излучателем (схема 8). Плазменный высокочастотный факел возникает у электрода при остроконечной форме электрода и высокой напряженности поля вблизи него. В высоковольтном и сверхвысокочастотном электрическом поле свободные электроны ускоряются и приобретают такую кинетическую энергию, что при столкновении с частицами газа вызывают их диссоциацию и ионизацию. Электрод плазмотрона подключен к магнетронному генератору частотой 2000-3000 Мгц и мощностью 2-5 кет. Плазменный факел электронного плазмотрона интересен тем, что в нем нет термического равновесия: температура электронов на порядок выше температуры ионов и свободных атомов. Например, при температуре факела 3500° К электронная температура достигает 35 000° К. Такая высокая температура электронов позволяет проводить в плазменной струе химические реакции синтеза некоторых специальных материалов.

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.
 

Плазменная сварка — Общество — Neftegaz.RU

Среди распространенных электродуговых способов обработки металлов широкое применение находят технологии, основанные на использовании сжатой дуги, получившие название «плазменно-дуговая обработка». Наиболее эффективна плазменная струя для резки, сварки, наплавки и напыления. Высокая производительность и качество операций делают плазменные аппараты все более популярными.

Сварка сжатой дугой как одно из применений плазменно-дуговой обработки имеет много общего с аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом, но является более совершенным способом получения сварных соединений. Непосредственное влияние на все технологические параметры здесь оказывает плазмообразующая среда, из которой и получена плазменная струя. Плазменные аппараты в качестве плазмообразующих сред применяют различные газы (аргон, гелий, азот, воздух, водород и их смеси). Далее мы чуть подробнее остановимся на достоинствах и недостатках каждого из них. А для начала рассмотрим, как плазма проявляет себя.

Сжатая дуга

Плазменная сварка — это сварка плавлением, при которой нагрев проводится направленным потоком дуговой плазмы (плазменной струей). Процесс осуществляется по схеме прямого действия. Плазменный способ является продолжением развития сварки в среде аргона вольфрамовым электродом и отличается следующими процессами: принудительное вдувание в дугу плазмообразующего газа и сжатие дуги за счет размещения ее в специальном плазмотроне.

Плазменная дуга отличается от обычной электродуги высокой концентрацией энергии и широкими возможностями ее регулирования. Отсюда вытекают преимущества плазменной дуговой сварки, которые следует выделить особо.
Возможна плазменная сварка проникающей дугой, которая обеспечивает полное проплавление металлов толщиной от 8 до 12 мм без предварительной разделки кромок.
Высокая концентрация дуги — это минимальная зона теплового воздействия (ЗТВ), меньшее коробление изделия.
Плазменная дуга цилиндрической формы — отсюда меньшая критичность к изменению длины дуги, высокая стабильность проплавления и геометрии сварного шва.
Вольфрамовый электрод защищен соплом — значит, нет включений вольфрама в шве.
Высокое качество сварочных швов, не требующих дополнительной обработки.
Высокая скорость сварки — от 10 до 50 м/ч.
Отличное качество сварки при автоматизации процесса.

Качество сварочных соединений сравнимо с качеством швов, получаемых при электронно-лучевой сварке. Но та сложнее в обеспечении, т.к. обладает вредным рентгеновским излучением. Неслучайно более «прирученная» плазменная сварка, показывая почти те же результаты, нашла применение в авиастроении и ракетной технике. А там, как известно, к технологиям — особые требования. Впрочем, плазменные методы обработки охотно взяли на вооружение и автомобилестроение, электронное, электротехническое, химическое машиностроение, пищевая промышленность и др.

Тем более что им есть из чего выбирать. Оборудование всемирно известных торговых марок SBI, ElmaTech, Telwin, EWM позволяет добиваться самого высокого качества при максимальной производительности. Так, небольшие инверторные аппараты Telwin и мощные промышленные установки EWM представляют собой полную гамму оборудования для плазменной резки и микроплазменной сварки. Аппараты плазменной резки ElmaTech можно использовать как в режиме ручной резки, так и в качестве источника для портальной установки с ЧПУ.

Но мы отдельно остановимся на точечной сварке. Ведь именно в этой сфере плазма стала наиболее востребованной в промышленности, найдя применение даже на автоматизированных комплексах, что может свидетельствовать только о высокой степени доверия к самой технологии.

Сварить — и точка!

Плазменная точечная сварка, в отличие от контактной, является односторонней. Благодаря этому возможна приварка листов к объемным конструкциям, а также сварка в труднодоступных местах, что касается и угловых соединений снаружи, и тавровых соединений внутри металлоконструкций.

Кроме того, плазменная сварка проводится бесконтактно. Значит, отсутствуют деформации, обеспечивается отличное качество видовой (лицевой) стороны. Достигается высокая стабильность и воспроизводимость (повторяемость) точек. Есть возможность вести сварку в импульсном режиме, причем параметры импульсов регулируются. Возможности такой регуляции проиллюстрируем на примере установки точечной плазменной сварки PSW 500 производства SBI. Этот аппарат является многофункциональным, мощным источником тока, специально разработанным для плазменной точечной сварки.

PSW 500 состоит из инвертора, панели управления с микроконтролером и ячейкой памяти, блока электронного регулирования и контроля плазмообразующего газа, высоковольтного устройства поджига электрической дуги, установки для охлаждения плазменых горелок. При действии плазменной струи в течение установленного короткого периода (импульсом) происходит расплавление металлов до определенной глубины, а значит, их сварка. Особая фокусировка плазменной струи концентрирует тепловую энергию в точку так, что при коротком времени действия вызывает незначительное прогревание поверхности вокруг точки и соответственно малое коробление свариваемых изделий.

Для сварки применяются различные типы плазменных горелок (плазмотронов). Выбор зависит от вида и способа сварки (ручной или автоматический), а также от толщины свариваемых изделий. Металлический наконечник плазмотрона — съемный, что позволяет производить одной горелкой точечную сварку изделий различной конфигурации и толщины.

Процессы сварки могут быть смоделированы и запрограммированы при помощи стандартного пакета программ PCS. Пакет программ можно установить на любой ПК и подключить при помощи кабеля к аппарату, что позволяет:
выбирать способ сварки;
устанавливать тип плазматрона;
создавать и загружать сварочные программы;
автоматизировать и документировать сварочные процессы;
получать наглядную информацию в графическом виде

и многое другое.

Электронное регулирование подачи плазмообразующего газа, управление продувкой защитных газов, автоматический контроль за установкой охлаждения, сигнализация с индикацией на дисплее появившихся неисправностей существенно облегчает автоматизацию сварочного процесса. При настройке сварочных параметров имеется возможность точечной сварки в режиме многочисленных различных по величине и частоте коротких импульсов. Это позволяет ограничить нагрузку на плазменную горелку и улучшить оптику точечного соединения.

Для коммуникации с роботом или установкой автоматической сварки предусмотрен разъем, где имеется интерфейс с цифровыми и аналоговыми входами и выходами. Ниже приведены некоторые общие характеристики аппарата.

Подключение — 5×32А CEE разъем, 6 мм кабель; напряжение питания — 3×400 В, 50/60 Гц. Максимальное потребление тока при 100% ПВ — 14 А. Габариты (ширина/длина/высота) — 360/1050/750 мм, масса — 70 кг. В качестве плазмообразующего газа применяется аргон — чистый либо с примесями водорода или гелия. В качестве защитных газов используются аргон или азот.

Плазмообразующая среда

В этом качестве, как уже говорилось выше, применяют различные газы (аргон, гелий, азот, водород и их смеси между собой или с воздухом). Механизм образования плазмы этих газов различен. Вот тут и выявляются «теневые» стороны технологии, о которых мы обещали поговорить отдельно.

Низкие энергетические характеристики аргоновой плазмы несколько ограничивают ее возможности. Гелий обладает более высокими энергетическими показателями, но из-за высокой стоимости и дефицитности не может иметь широкого применения. Азот по сравнению с аргоном имеет лучшие энергетические и экономические плазменные показатели, но при нагреве до высоких температур оказывает вредное влияние на окружающую среду.

Воздушная плазма является самой экономичной, высоко энергетической и доступной. Однако образующиеся нитриды и озон значительно ухудшают санитарно-гигиенические условия труда. Водород имеет отличные теплофизические свойства. Он позволяет достигнуть напряженности электрического поля в 2-3 раза выше, чем в аргоновой дуге, и повысить энергетический потенциал сжатой дуги за счет высокой теплопроводности и энтальпии. Наличие водорода в плазменной струе благоприятно сказывается на качестве сварного соединения, поскольку водород предохраняет расплавленный металл от действия окружающей среды. Но, как нетрудно догадаться, недостатками плазменной водородной среды являются взрывоопасность и пониженный ресурс работы сопла плазмотрона. Высокая теплопроводность снижает тепло- и электроизоляцию сопла от плазменной струи.

Между тем, в последнее время появились аппараты, в которых плазмообразующей средой выступает водяной пар. В такой роли он просто идеален, т.к. представляет собой удачное и дешевое сочетание водорода с кислородом.

При образовании плазмы воды (ионизации) образуется два объема ионов водорода и один объем ионов кислорода. Диссоциация водяного пара на водород и кислород начинается при температуре 1500К и при температуре 2300К составляет 1,8%. Основная масса водяного пара диссоциируется при температуре 4000К. Дальнейшее повышение температуры способствует ионизации водорода с поглощением значительного количества тепла. Соответственно при рекомбинации в области анода (изделия) высвобождается большое количество энергии, способствующей интенсификации процесса плавления металла. При высоких температурах, которые дает плазменная струя, водяной пар может также диссоциировать на водород и гидроксил (ОН). Последний, являясь высокоустойчивым соединением, не растворяется в металле, способствуя тем самым улучшению поверхности расплавленного металла (поверхность характеризуется металлическим блеском).

Большие перспективы использования водяного пара в качестве плазмообразующей среды вызывали желание разработчиков плазмотронов из разных стран искать технические решения, позволяющие создать такие приборы. Однако сложности разработки и изготовления подобных аппаратов долго не давали возможности говорить об их широком применении, тем более промышленном. Но прорыв в этом направлении совершен, причем в России.

Портативные универсалы

Инновационная разработка российской оборонной промышленности в использовании возможностей плазмы была удостоена золотых медалей на международных салонах изобретений в Брюсселе, Женеве и Софии. А вскоре универсальные портативные плазменные аппараты, предназначенные для резки, сварки, пайки и термической обработки металлов и других материалов, стали основной продукцией ОАО «Мультиплаз». Здесь всего за несколько лет была создана целая линейка одноименных приборов, замыкают которую аппараты «Мультиплаз-2500М», «Мультиплаз-7500» и «Мультиплаз-15000». Их универсальность и многофункциональность заключаются в следующем: резка косвенной и прямой дугой; сварка — плазменная и плазменно-дуговая; пайка твердым и мягким припоем.

Устройство состоит из блока-инвертора и плазменно-водяной горелки. Последняя выполнена в форме пистолета и включает в себя разрядную камеру, конструктивно объединенную с устройством для парообразования. Такое решение позволило создать эффективную систему охлаждения электродов горелки за счет использования тепловой энергии, выделяемой на электродах для парообразования. Получилась по сути саморегулируемая система охлаждения (чем больше мощность, выделяемая на электродах горелки, тем больше количество вырабатываемого плазмообразующего пара).

Для применения аппаратов «Мультиплаз» не требуется компрессоров или баллонов под давлением. Все, что нужно, — это однофазная электророзетка на 220 В и немного воды или разбавленного этилового спирта, заливаемых непосредственно в горелку.

Сварка возможна для «черных» и низколегированных сталей, в т.ч. некоторых сортов нержавеющих. Свариваются и сплавы алюминия, металлы медной группы, чугуны и т.д.

Во многих случаях весьма эффективен метод пайкосварки, в частности при работе с «пищевой нержавейкой». Создание неразъемных соединений из некоторых сплавов алюминия и сортов нержавейки возможно без применения защитных газов, т.к. рабочая часть факела плазменной горелки имеет защитную рубашку из перегретых паров водно-спиртовой смеси. Использование слова «некоторые» означает лишь то, что опыты по отработке технологий с конкретными металлами и сплавами продолжаются. А практика показывает, что путем подбора соответствующих присадочных материалов и флюсов большинство задач удается успешно решить.

Плазменная сварка и наплавка

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Еще страницы по теме
Плазменная сварка, наплавка

Плазменная сварка и наплавка является наиболее прогрессивным способом восстановления изношенных деталей машин и нанесения износостойких покрытий (сплавов, порошков, полимеров,…) на рабочую поверхность при изготовлении деталей.

Плазмой называется высокотемпературный сильно ионизированный газ, состоящий из молекул, атомов, ионов, электронов , световых квантов и др.

При дуговой ионизации газ пропускают через канал и создают дуговой разряд, тепловое влияние которого ионизирует газ, а электрическое поле создает направленную плазменную струю. Газ может ионизироваться также под действием электрического поля высокой частоты. Газ подается при 23 атмосферах, возбуждается электрическая дуга силой 400-500 А и напряжением 120-160 В Ионизированный газ достигает температуры 10-18 тыс. ^оС, а скорость потока — до 15000 м/сек. Плазменная струя образуется в специальных горелках — плазмотронах. Катодом является неплавящий вольфрамовый электрод.

В зависимости от схемы подключения анода различают (см.рис.1) :

1. Открытую плазменную струю (анодом является деталь или пруток). В этом случае происходит повышенный нагрев детали. Используется эта схема при резке металла и для нанесения покрытий.

2. Закрытую плазменную струю (анодом является сопло или канал горелки). Хотя температура сжатой дуги на 20 …30% в этом случае выше, но интенсивность потока ниже, т.к. увеличивается теплоотдача в окружающую среду. Схема используется для закалки, металлизации и напыливания порошков.

3. Комбинированная схема (анод подключается к детали и к соплу горелки). В этом случае горят две дуги, Схема используется при наплавке порошком.

Рис.1. Схема плазменной сварки открытой и закрытой плазменной струей.

Наплавку металла можно реализовать двумя способами :

1-струя газа захватывает и подает порошок на поверхность детали;

2-вводится в плазменную струю присадочный материал в виде проволоки, прутка, ленты.

В качестве плазмообразующих газов можно использовать аргон, гелий, азот, кислород, водород и воздух. Наилучшие результаты сварки получаются с аргоном.

Достоинствами плазменной наплавки являются :

1. Высокая концентрация тепловой мощности и возможность минимальной ширины зоны термического влияния.

2. Возможность получения толщины наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких миллиметров.

3. Возможность наплавления различных износостойких материалов (медь, латунь, пластмасса) на стальную деталь.

4. Возможность выполнения плазменной закалки поверхности детали.

5. Относительно высокий К. П. Д. дуги (0.2-0.45).

Очень эффективно использовать плазменную струю для резки металла, т.к. газ из-за высокой скорости очень хорошо удаляет расплавленный металл, а из-за большой температуры он плавится очень быстро.

Установка (рис. 2.) состоит из источников питания, дросселя, осциллятора, плазменной головки, приспособлений подачи порошка или проволоки, системы циркуляции воды и т. д.

Для источников питания важно выдержка постоянным произведение J U, т.к. мощность определяет постоянство плазменного потока. В качестве источников питания применяют сварочные преобразователи типа ПСО — 500. Мощность определяется длиной столба и объемом плазменной струи. Можно реализовать мощности свыше 1000 кВт.

Подача порошка осуществляется с помощью специального питателя, в котором, вертикально расположенный, ротор лопатками подает порошок в струю газа. В случае использования сварочной проволоки подача ее выполняется аналогично как и при наплавке под слоем флюса .

Путем колебания горелки в продольной плоскости с частотой 40-100 мин -1 за один проход получают слой наплавленного металла шириной до 50 мм. У горелки имеется три сопла : внутреннее для подачи плазмы, среднее для подачи порошки и наружное для подачи защитного газа.

Рис.2. Схема плазменного наплавления порошка.

При наплавке порошков реализуется комбинированная дуга, т. е. одновременно будут гореть открытая и закрытая дуги . Регулировкой балластных сопротивлений можно регулировать потоки мощности на нагрев порошка и на нагрев и оплавление металла детали. Можно добиться минимального проплавления основного материала, следовательно будет небольшая тепловая деформация детали.

Поверхность детали необходимо готовить к наплавке более тщательно чем при обычной электродуговой или газовой сварке, т.к. при этом соединение происходит без металлургического процесса, поэтому посторонние включения уменьшают прочность наплавленного слоя. Для этого производится механическая обработка поверхности (проточка, шлифование, пескоструйная обработка,…) и обезжиривание. Величину мощности электрической дуги подбирают такой, чтобы сильно не нагревалась деталь, и чтобы основной металл был на грани расплавления.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

Плазменная сварка

Плазменная сварка (PAW) – это процесс плавления, вызванный сжатой плазменной дугой между сварочным электродом и рабочей поверхностью металла (сплава). Интенсивный поток плазмы (нагретоый до 10-30 тыс. градусов ионизированная смесь газов) создает специальное сопло с отверстием малого диаметра. Преимущества плазменной сварки:

1. Стабильная концентрированная дуга.
2. Контроль энергозатрат.
3. Высокая скорость сварочных работ.
4. Узкая околошовная зона, швы высокой точности.
5. Мало изменяемая морфология шва, не зависящая от расстояния между рабочей поверхностью и соплом.
6. Отсутствие деформации базовой плоскости металла.
7. Сварка материалов значительной толщины.
8. Выполнение работ в труднодоступных местах.

Технологии плазменной сварки

Полуавтоматическая (ручная). Микроплазма (переменный ток 0.1-15 А), толщина рабочей поверхности 0.1-1 мм. Беспучковое сопло (переменный ток 15-100 А), толщина базовой плоскости 1-3.5 мм. Автоматическая (плазмотрон). Интенсивный переменный ток свыше 100 А. Сварка с проникающей дугой — формирование сквозного отверстия в металле, преобразование сварочной ванны в шов. Толщина металла 3.5-10 мм (в один проход). Сварка с подачей присадочной проволоки (толщиной от 1.5 мм). Плазменная технология применяется для сварки: сталей (включая нержавейку), чугуна, титана, алюминия и меди (в том числе сплавов на их основе). Оборудование для PAW-процесса: сварочный инвертор, трансформатор, аппарат плазменной резки.

Плазменная сварка: защитные газы

Малый диаметр плазменного сопла не обеспечивает должной защиты сварочной ванны – процесс PAW требует значительно большего кольца экранирующей смеси, чем прочие виды сварки. Базовые защитные композиции для плазменной сварки: аргон-водород (20%), аргон-водород-гелий. Аустенитные стали: смесь аргона с водородом. Мартенситные, ферритные, дуплексные: комбинация газов с азотом. Титан: гелий с аргоном. Низкоуглеродистые стали: углекислый газ с аргоном.

Плазменная сварка: нормативная документация

ГОСТ Р ИСО 857-1-2009. Сварка и родственные процессы. Термины. ГОСТ 27776-88. Производственные гибкие модули. Электродуговая и плазменная сварка. ГОСТ 10594-80. Оборудование для плазменной обработки металлов. Сварка, резка. ГОСТ 12.2.007.8-75. Устройства электросварочные для плазменного процесса. ГОСТ Р ИСО 14175-2010. Газовые смеси для PAW-цикла. ГОСТ Р ИСО 5817-2009. Сварка. Сварные соединения. Плазменная технология.  

Принцип плазменной сварки

Как сделать аппарат плазменной сварки своими руками?

Соединение поверхностей при сварке плазмой! Плазменная сварка – способ, кардинально отличный от всех существующих традиционных сварочных технологий.

Аппарат плазменной сварки

Проявляется это в существующих преимуществах плазменной сварки:

• Безопасность процесса для сварщика;
• Уникальная возможность экономии электричества;
• Высокий уровень производительности, которым характеризуется соответствующий сварочный аппарат;
• Обеспечение высококачественного результата сварки либо резки.

По своей сути плазменная сварка представляет собой инновационный процесс соединения металлических плоскостей. На сегодня данная разновидность активно применяется в отдельных отраслях производства: машиностроении, приборостроении, на авиационных предприятиях и др.

Используется плазменная сварка при необходимости получения шва высокой прочности. Характерно, что оборудование для плазменной сварки не требует кислородных баллонов.

Технология является экологически чистой, так как в ходе сваривания металла не происходит выделения вредных веществ и газов. Кроме того, посредством плазменного оборудования возможна не только сварка, но и резка металлов и сплавов (достаточно лишь обзавестись соответствующим резаком).

Подробнее о процессе сварки

Для верного представления о технологии сварочного процесса важно детально вникнуть в саму его суть. С точки зрения физики при плазменной сварке ионизированный газ (т.е. плазма) посредством сопла направляется на поверхность свариваемых деталей. Для образования плазмы необходимо обеспечить нагрев рабочего газа до высокой температуры. Достигается это за счет сильного электротока.

Процесс работы плазмой

Применять соответствующий аппарат можно для соединения:

• Тонкостенных труб;
• Различного рода тонких емкостей;
• Деталей, изготовленных из фольги;
• Отдельных элементов ювелирных изделий.

Самостоятельная сборка сварочного аппарата

Аппарат для плазменной сварки, а также резки металлов для своего функционирования нуждается лишь в сжатом воздухе и электричестве. В тех случаях, когда применяется компрессорное оборудование, аппарат потребует только электричества. В результате при осуществлении сварки требуется замена электродов, а также сопла плазмотрона.

Самостоятельное конструирование аппарата плазменной сварки требует кропотливой работы.

Прежде всего, необходимо заняться разработкой схемы блока питания. Именно от такого блока и зависит полноценное функционирование аппарата.

Для проведения работ понадобятся:

• Дроссель от обычного аппарата сварки. Этот элемент необходим для стабилизации напряжения. Если не обеспечить стабильность, то скачки напряжения будут гасить плазму, так необходимую для сварки и резки;
• Тиристорный трехфазный выпрямитель. Его включение в схему объясняется потребностью в ограничении тока в области 50 ампер;
• Обычный стартер автомобиля. Эта деталь нужна для обеспечения автоматического поджога. Впрочем, возможно и применение обычного трамблера. Все это избавит от необходимости ручного поджога.

При создании плазменного сварочного аппарата особо пристальное внимание, безусловно, нужно уделить корпусу. При наличии всех необходимых материалов и неплохих металлообрабатывающих станков самостоятельное изготовление всех основных элементов не вызовет трудностей.

Шов после соединения деталей плазменной сваркой

Для полноценного представления о том, как выглядит собираемый аппарат сварки и резки, предлагаем изучить в интернете большое изобилие схем.

Ключевым элементом для сварки и резки является плазменная горелка. Конструкция ее такова, что это, по сути, удобная рукоятка, в которой расположены анод и катод.

Анод, будучи одновременно и соплом, изготавливается из меди. В ходе сварочного процесса происходит его охлаждение водой. В качестве катода же применяется вольфрам (в том числе и лантанированный).
Эти два элемента не контактируют, поскольку изолированы при помощи спецматериалов. Как правило, посредством асбеста.

Для возникновения плазменной дуги между анодом и катодом применяется постоянный ток, имеющий напряжение в 100 В. Именно такая дуга позволяет нагреть до необходимой высокой температуры газ. Сварка начинает работать: возникает поток плазмы, в котором и размещаются свариваемые детали (либо осуществляется резка металлов).

Таким образом, самостоятельное конструирование аппарата для проведения плазменной сварки вполне реально. Результатом станет возможность качественного соединения различных металлических деталей. Собственноручно собранный аппарат пригодится для многих случаев, особенно удобной плазменная сварка своими руками будет при ремонте личного авто.

Что такое плазменная сварка? — TWI

Плазменно-дуговая сварка (PAW) — это процесс дуговой сварки, очень похожий на сварку TIG, поскольку дуга образуется между заостренным вольфрамовым электродом и заготовкой. Однако, располагая электрод внутри корпуса горелки, плазменную дугу можно отделить от оболочки защитного газа. Затем плазма проходит через медное сопло с мелким отверстием, которое сужает дугу.

Возможны три режима работы, варьируя диаметр ствола и расход плазмообразующего газа —

Микроплазменная сварка (0.1 — 15А)

Microplasma используется для сварки тонких листов (толщиной до 0,1 мм), а также секций из проволоки и сетки. Игольчатая жесткая дуга сводит к минимуму блуждание дуги и ее искажение.

Среднетоковая сварка (15 — 200 А)

При использовании в режиме плавления это альтернатива обычному TIG. Преимуществами являются более глубокое проникновение (из-за более высокого потока плазменного газа), большая устойчивость к поверхностному загрязнению, включая покрытия (электрод находится внутри корпуса горелки) и лучшая устойчивость к изменениям расстояния между электродом и заготовкой без значительного изменения подводимого тепла.

Сварка в замочную скважину (более 100А)

За счет увеличения сварочного тока и потока плазменного газа создается очень мощный плазменный луч, который может обеспечить полное проникновение в материал, как при лазерной или электронно-лучевой сварке. Во время сварки образуется замочная скважина, которая постепенно прорезает металл с течением расплавленной сварочной ванны, образуя сварной шов под действием сил поверхностного натяжения. Этот процесс можно использовать для сварки более толстых материалов (до 10 мм нержавеющей стали) за один проход.

Плазменная дуга обычно работает от источника постоянного тока с постоянной (падающей) характеристикой тока. Поскольку его уникальные рабочие характеристики обусловлены специальной компоновкой горелки и разделением потоков плазмы и защитного газа, пульт управления плазмой может быть добавлен к обычному источнику питания для сварки TIG. Также доступны специализированные плазменные системы.

Хотя дуга инициируется с помощью ВЧ, сначала она образуется между электродом и плазменным соплом. Эта «пилотная» дуга удерживается внутри корпуса горелки до тех пор, пока она не понадобится для сварки, а затем переносится на заготовку.Система вспомогательной дуги обеспечивает надежное зажигание дуги, а поскольку вспомогательная дуга поддерживается между сварными швами, она устраняет необходимость в высокочастотном повторном зажигании, которое может вызвать электрические помехи.

В плазменном процессе используется электрод из вольфрама с 2% тория, плазменное сопло — из меди. Диаметр отверстия плазменного сопла имеет решающее значение, а слишком маленький диаметр отверстия для данного уровня тока и расхода плазменного газа приведет к чрезмерной эрозии сопла или даже к плавлению.

Обычные газовые комбинации: аргон для плазменного газа, аргон или аргон плюс от 2 до 5% водорода в качестве защитного газа.Гелий можно использовать в качестве плазменного газа, но из-за того, что он более горячий, снижается номинальный ток сопла. Меньшая масса гелия также может затруднить режим замочной скважины. Смеси гелия и аргона используются в качестве защитного газа для таких материалов, как медь.

Дополнительная информация

Должностные знания сварщиков 18: Оборудование для плазменной сварки.

Плазменная сварка — Weld Guru

PAW или плазменно-дуговая сварка (PAW), когда соединение металлов или коалесценция происходит за счет нагрева суженной дугой между заготовкой (дугой переноса) и электродом или сужающимся соплом и электродом (дуга без переноса).

С помощью этого процесса можно выполнять узкие и глубокие сварные швы при высоких скоростях сварки.

Способ экранирования связан с выходом горячего ионизированного газа из отверстия. Он также может быть дополнен другим источником защитного газа. Защитный газ может быть смесью газов или инертным газом. Давление можно использовать (или не использовать). Вы также можете поставлять или не поставлять присадочный металл.

Целью процесса плазменно-дуговой сварки является контролируемое повышение уровня энергии дуговой плазмы.

Это достигается за счет использования специального газового сопла вокруг вольфрамового электрода, работающего от источника питания DCEN.

Образовавшаяся сжатая плазма концентрирована и сильно ионизирована.

Процесс подробно описан на схеме ниже:

Схема процесса плазменно-дуговой сварки в режиме «замочная скважина» — Рис. 10-35 Демонстрационное видео

PAW

Оборудование для плазменной сварки

Источник питания

Рекомендуется использовать источник питания с постоянной падающей характеристикой, который подает сварочный ток постоянного тока; что указанная мощность переменного / постоянного тока также может быть использована.

Напряжение холостого хода должно составлять 80 вольт с рабочим циклом 60%. Предпочтительно, чтобы источник питания имел встроенный контактор и средства дистанционного регулирования тока.

При сварке очень тонких металлов минимальная расчетная сила тока должна составлять 2 ампера. Макс. 300 подходит для большинства проектов плазменной сварки.

Горелка для сварки PAW

Сварочная горелка для плазменной сварки внешне похожа на газовую вольфрамовую дуговую горелку, но более сложна.

Все плазмотроны имеют водяное охлаждение, даже горелки с самым низким диапазоном тока. Это связано с тем, что дуга находится внутри камеры горелки, где выделяется значительное количество тепла. Если на короткое время прервать подачу воды, форсунка может расплавиться.

Поперечное сечение головки плазмотрона — рисунок 10-36).

Поперечное сечение головки горелки для плазменной сварки показано на рисунке 10-36. В период отсутствия переноса дуга будет зажжена между соплом или наконечником с отверстием и вольфрамовым электродом. Ручные плазменные дуговые горелки бывают разных размеров от 100 до 300 ампер. Также доступны автоматические горелки для работы на станке.

В горелке используется 2-процентный торированный вольфрамовый электрод, аналогичный тому, который используется для газовой сварки вольфрамом. Поскольку вольфрамовый электрод расположен внутри горелки, загрязнение его основным металлом практически невозможно.

Консоль управления

Для плазменной сварки требуется пульт управления. Плазменно-дуговые горелки предназначены для подключения к консоли управления, а не к источнику питания.В состав консоли входят:

• Источник питания вспомогательной дуги
• Система задержки синхронизации для перехода от вспомогательной дуги к переданной дуге
• Клапаны водогазовые
• Отдельные расходомеры для плазменного газа и защитного газа.

Консоль обычно подключается к источнику питания и может управлять контактором. Он также будет содержать блок зажигания высокочастотной дуги, источник питания вспомогательной дуги без передачи, схему защиты горелки и амперметр.

Генератор высокой частоты используется для зажигания вспомогательной дуги. К защитным устройствам горелки относятся реле давления воды и плазменного газа, которые блокируются с контактором.

Устройство подачи проволоки

Механизм подачи проволоки может использоваться для машинной или автоматической сварки и должен быть с постоянной скоростью. Механизм подачи проволоки должен иметь регулировку скорости в диапазоне от 10 дюймов в минуту (254 мм в минуту) до 125 дюймов в минуту (3,18 м в минуту) скорости подачи.

Плазменная сварка или плазменная сварка с использованием автоматизированного процесса.Электрическая дуга образуется между заготовкой и электродом.

Преимущества

Преимущества плазменно-дуговой сварки по сравнению с дуговой сваркой вольфрамовым электродом в газе обусловлены тем, что PAW имеет более высокую концентрацию энергии. Его более высокая температура, суженная площадь поперечного сечения и скорость плазменной струи создают более высокое теплосодержание. Другое преимущество основано на жестком столбчатом типе дуги или форме плазмы, которая не вспыхивает, как газовая вольфрамовая дуга.

Эти два фактора обеспечивают следующие преимущества:

• Больше свободы при ручной сварке: Расстояние между горелкой и изделием от плазменной дуги менее критично, чем при сварке газовой вольфрамовой дугой.Это важно для ручного управления, поскольку это дает сварщику больше свободы для наблюдения и контроля сварного шва.
• Эффект «замочной скважины» (полное проплавление за один проход): Высокая температура и высокая концентрация тепла в плазме допускают эффект «замочной скважины», который обеспечивает сварку многих стыков за один проход с полным проплавлением. В этой операции более желательны зона термического влияния и форма сварного шва. Зона термического влияния меньше, чем у газовой вольфрамовой дуги, и сварной шов имеет тенденцию иметь больше параллельных сторон, что снижает угловую деформацию.

  В режиме «замочная скважина» сквозное отверстие формируется на передней кромке сварочной ванны. Расплавленный металл сварного шва обтекает отверстие и затвердевает за замочной скважиной, образуя валик сварного шва. Таким образом, швы со шпонкой представляют собой швы со сплошным проплавлением с большим отношением глубины к ширине. Это приводит к низкой деформации сварного шва. При рабочих токах до 300 ампер этот режим может использоваться для сварки материалов толщиной до 3/4 дюйма, а также для сварки титановых и алюминиевых сплавов.

• Более высокие скорости движения: Более высокая концентрация тепла и плазменная струя позволяют увеличить скорость движения.

Плазменная дуга более стабильна и не так легко отклоняется до ближайшей точки основного металла. При плазменно-дуговой сварке возможны большие вариации совмещения стыков. Это важно при выполнении корневых швов на трубах и других односторонних сварных швах. Плазменная сварка обеспечивает более глубокий провар и дает более узкий сварной шов. Это означает, что соотношение глубины и ширины более выгодно.

Недостатки

• Необходима замена диафрагмы
• Дорогое оборудование
• Требуется больше навыков, чем для процесса GTAW

Основное использование

Одним из основных применений плазменной дуги является ее применение для изготовления труб (нержавеющая сталь, титановый сплав).Более высокая производительность, основанная на более высоких скоростях перемещения, является результатом плазменной сварки вольфрамовым электродом над газом. Трубки из нержавеющей стали, титана и других металлов производятся плазменным способом с более высокой производительностью, чем раньше при газовой вольфрамовой дуговой сварке.

Большинство приложений плазменной сварки находятся в диапазоне слабых токов, от 100 ампер или меньше. Плазма может работать при очень малых токах, что позволяет сваривать фольгу толщиной.

Плазменная сварка также используется для выполнения небольших сварных швов сварных деталей в приборостроении и других мелких деталей из тонкого металла. Применяется для стыковых соединений стеновых труб.

Этот процесс также используется для выполнения работ, аналогичных электронно-лучевой сварке, но с гораздо более низкой стоимостью оборудования.

Сравнение сварки TIG и PAW: TIG (слева) PAW (справа)

Сварочный процесс

Плазменная дуговая сварка обычно применяется как процесс ручной сварки, но также применяется в автоматических и машинных установках. Ручное приложение является наиболее популярным. Полуавтоматические способы нанесения бесполезны.

Обычные методы применения плазменной сварки: ручной (MA), машинный (ME) и автоматический (AU).

позиций

Процесс плазменной сварки — это процесс сварки во всех положениях. В Таблице 10-2 ниже показаны возможности сварочного положения.

Возможности сварочных позиций

Положение при сварке	Рейтинг
1. Плоское горизонтальное сопло	А
2. Горизонтальный	А
3. Вертикальный	А
4.Накладные расходы	А
5. Фиксированный на трубе	А

Металлы

Типы свариваемых металлов

Процесс плазменной сварки позволяет соединять практически все коммерчески доступные металлы. Возможно, это не лучший выбор или не самый экономичный способ сварки некоторых металлов. Процесс плазменно-дуговой сварки соединит все металлы, которые будут свариваться газо-вольфрамовой дугой.

Это показано в таблице 10-3 ниже.

Основные металлы, свариваемые плазменно-дуговой сваркой

Основной металл	Свариваемость
Алюминий	Сварной
Бронзы	Возможно, не популярно
Медь	Сварной
Никель медь	Сварной
Литой, ковкий, с шаровидным графитом	Возможно, не популярно
Кованое железо	Возможно, не популярно
Свинец	Возможно, не популярно
Магний	Возможно, не популярно
Инконель	Сварной
Никель	Сварной
Монель	Сварной
Драгоценные металлы	Сварной
Низкоуглеродистая сталь	Сварной
Сталь с низким допуском	Сварной
Высокий и средний углерод	Сварной
Сплавы Сталь	Сварной
Нержавеющая сталь	Сварной
Инструментальная сталь	Сварной
Титан	Сварной
Вольфрам	Сварной

Толщина металла

Что касается диапазонов толщин, свариваемых плазменным способом, режим работы «замочная скважина» может использоваться только в том случае, если плазменная струя может проникать в стык. В этом режиме его можно использовать для сварки материалов от 1/16 дюйма (1,6 мм) до 1/4 дюйма (12,0 мм). Диапазон толщины зависит от металла. Режим плавления используется для сварки материала толщиной от 0,002 дюйма (0,050 мм) до 1/8 дюйма (3,2 мм).

Используя многопроходную технику, можно сваривать металл неограниченной толщины. Обратите внимание, что присадочный пруток используется для сварки более толстых материалов. В таблице 10-4 ниже указаны диапазоны толщины основного металла.

Диапазон толщины основного металла — Таблица 10-4

Ограничения процесса

Основные ограничения процесса плазменной сварки связаны, в большей степени, с оборудованием и аппаратурой.

• Горелка более хрупкая и сложная, чем газовая вольфрамовая дуговая горелка. Даже горелки с самым низким номиналом должны иметь водяное охлаждение.
• Наконечник вольфрама и совмещение отверстия в сопле чрезвычайно важны и должны поддерживаться в очень узких пределах. Текущий уровень резака не может быть превышен без повреждения наконечника.
• Каналы водяного охлаждения в горелке относительно малы, по этой причине для горелок с малым током или меньшей мощности рекомендуются фильтры для воды и деионизированная вода.Консоль управления добавляет в систему еще одно оборудование. Это дополнительное оборудование делает систему более дорогой и может потребовать более высокого уровня обслуживания.

[объект HTMLImageElement]

Сводка Плазменно-дуговая сварка (PAW) была изобретена и запатентована в 1953 году Робертом М. Гейджем в лаборатории Linde / Union Carbide в Буффало, штат Нью-Йорк. До того, как устройства были выведены на рынок в 1964 году, было получено около 10 лет разработки и несколько последующих патентов. Процесс плазменной сварки был введен в сварочную промышленность как метод улучшения управления процессом дуговой сварки в более низких диапазонах тока. Сегодня плазма сохраняет первоначальные преимущества, которые она принесла промышленности, обеспечивая продвинутый уровень контроля и точности для получения высококачественных сварных швов в миниатюрных или высокоточных приложениях и для обеспечения длительного срока службы электродов для высоких производственных требований. Процесс плазменной резки одинаково подходит для ручного и автоматического применения.Он использовался в различных операциях, начиная от сварки металлических лент в больших объемах и заканчивая прецизионной сваркой хирургических инструментов, автоматическим ремонтом лопастей реактивных двигателей и ручной сваркой кухонного оборудования для пищевой и молочной промышленности. Как работает плазменная сварка Плазма — это газ, который нагревается до чрезвычайно высокой температуры и ионизируется, так что он становится электропроводным. Подобно GTAW (Tig), процесс плазменно-дуговой сварки использует эту плазму для передачи электрической дуги на заготовку. Свариваемый металл плавится под воздействием сильного тепла дуги и сплавляется. В горелке для плазменной сварки вольфрамовый электрод расположен внутри медного сопла с небольшим отверстием на конце. Между электродом горелки и наконечником сопла зажигается вспомогательная дуга. Затем эта дуга переносится на свариваемый металл. Пропуская плазменный газ и дугу через суженное отверстие, горелка передает высокую концентрацию тепла на небольшую площадь. Благодаря высокопроизводительному сварочному оборудованию плазменный процесс позволяет получать сварные швы исключительно высокого качества. Плазменные газы обычно представляют собой аргон. В горелке также используется вторичный газ, аргон, аргон / водород или гелий, которые помогают защитить расплавленную сварочную ванну, тем самым сводя к минимуму окисление сварного шва. Список необходимого оборудования Блок питания Плазменная консоль (иногда внешняя, иногда встроенная) Циркуляционный насос (иногда внешний, иногда встроенный) Горелка для плазменной сварки Комплект принадлежностей для горелки (наконечники, керамика, цанги, датчики для установки электродов) Список характеристик и преимуществ плазменной сварки Элемент Пособие P защищенный электрод Защищенный электрод снижает загрязнение электрода. Это особенно полезно для сварочных материалов, которые выделяют газ при сварке и загрязняют незащищенный электрод GTAW. L Увеличение длины дуги благодаря форме дуги и равномерному распределению тепла Расстояние от дуги не так критично, как в GTAW. Обеспечивает хорошую однородность сварного шва. В 99% приложений AVC не требуется, иногда даже при подаче проволоки. A RC передача мягкая и последовательная Предназначен для сварки тонких листов, тонкой проволоки и миниатюрных компонентов, когда резкое начало дуги GTAW может повредить свариваемую деталь. S дуга стола при сварке Уменьшает дрейф дуги. Дуговая сварка там, где она предназначена. Позволяет использовать инструменты для зажигания дуги в непосредственной близости от сварного шва для оптимального отвода тепла. M Минимальный высокочастотный шум при сварке Минимальный высокочастотный шум после зажигания вспомогательной дуги, поэтому плазму можно использовать с ЧПУ. Еще одно преимущество заключается в сварке, предусматривающей герметичное уплотнение электронных компонентов, где запуск дуги GTAW может вызвать электрические помехи, которые могут повредить электронные внутренние компоненты свариваемого компонента. Плотность энергии RC в 3 раза выше, чем у Tig Вызывает меньшую деформацию сварного шва и меньший размер сварных швов. Обеспечивает высокую скорость сварки W Время поля до 0,005 секунды Исключительно короткое и точное время сварки, возможное для точечной сварки тонкой проволоки, точное время сварки в сочетании с прецизионными устройствами перемещения обеспечивают повторяемость положений начала / остановки сварки. E варианты комплектации предлагают до 10 000 Гц Предлагает широкий спектр вариантов пульсации для разнообразных.пульсирующие приложения. L сила тока художественная сварка (всего 0,05 А) Позволяет сваривать миниатюрные компоненты или хорошо контролировать наклон к кромке шва. D Диаметр дуги, выбранный через отверстие сопла Эта функция помогает прогнозировать размер сварного шва. Функции, преимущества и приложения Характеристики п. Защищенный электрод, длительное время до обслуживания электрода (обычно одна смена 8 часов) л Возможность сварки при низком токе (всего 0.05 ампер) A Стабильность дуги и плавное зажигание дуги обеспечивают стабильные сварные швы раз за разом S Стабильная дуга при зажигании дуги и сварке малой силой тока M Минимальные проблемы с высокочастотным шумом, ВЧ только при запуске вспомогательной дуги, а не для каждого сварного шва A Плотность энергии дуги в 3 раза выше, чем у GTAW. Возможна более высокая скорость сварки Вт Время сварки всего 5 мс (0,005 с) E Плотность энергии уменьшает зону термического влияния, улучшает качество сварки л Увеличение длины дуги за счет формы дуги и равномерного распределения тепла D Диаметр дуги, выбранный через отверстие сопла Льготы Полный список причин для использования процесса плазменной сварки обширен, но его можно свести к трем основным характеристикам, в которых заказчики желают воспользоваться преимуществами хотя бы одной функции. Precision: Процесс плазменной резки обычно более точен, чем традиционный TIG (помните, что улучшенные источники питания могут создавать дугу, отличную от обычной дуги Tig). Плазменная технология предлагает следующие преимущества по сравнению с обычным TIG: Стабильная, концентрированная дуга Устойчивость к изменениям длины дуги (Tig +/- 5%, плазменный +/- 15%) Сварка мелких деталей: Низкий ток (многие источники питания для плазменной резки опускаются до. 1 ампер) Стабилен при низком токе Плавный перенос дуги (зажигание дуги) без высокочастотного шума. Возможно короткое время сварки (для точечной сварки — проволочные направители, трубы и т. Д.) Сварка высокого качества: Длительный срок службы электрода обеспечивает намного больше часов сварки, чем TIG, прежде чем произойдет загрязнение электрода. Во многих областях применения многие уникальные преимущества плазмы сочетаются с преимуществами всего процесса сварки. Приложения Сварка мелких деталей: Процесс плазменной резки позволяет плавно, но стабильно запускать дугу на кончике проволоки или других мелких компонентах и ​​выполнять повторяемые сварные швы с очень короткими периодами времени сварки. Это удобно при сварке таких компонентов, как иглы, провода, нити лампочек, термопары, зонды и некоторые хирургические инструменты. Герметичные компоненты: Медицинские и электронные компоненты часто герметично закрываются сваркой. Плазменный процесс обеспечивает возможность: Уменьшите подвод тепла к детали Сварка возле хрупких изолирующих прокладок Зажигайте дугу без высокочастотных электрических помех, которые могут повредить внутренние электрические устройства Приложения включают датчики давления и электрические датчики, сильфоны, уплотнения, банки, корпуса, микровыключатели, клапаны, электронные компоненты, двигатели, батареи, миниатюрные трубки к фитингу / фланцу, пищевое и молочное оборудование, Ремонт штампов и пресс-форм для инструментов: Целая индустрия ремонта возникла, чтобы помочь компаниям, желающим повторно использовать компоненты с небольшими зазубринами и вмятинами от неправильного использования или износа.Способность современных источников питания для микродуговых дуг плавно запускать дугу с низким током и производить ремонт предоставила пользователям уникальную альтернативу традиционному ремонту и термообработке. Процессы сварки Micro-Tig и микроплазменной сварки используются для ремонта инструментов, штампов и пресс-форм. Для внешних кромок процесс плазменной резки обеспечивает большую стабильность дуги и требует меньших навыков для контроля сварочной ванны. Чтобы добраться до внутренних углов и щелей, процесс TIG позволяет удлинить вольфрамовый сварочный электрод для улучшения доступа. Сварка полосового металла: Плазменный процесс обеспечивает возможность постоянного переноса дуги на заготовку и сварки до краев сварного шва. В автоматических приложениях для длинных сварных швов регулирование расстояния до дуги не требуется, и этот процесс требует меньшего обслуживания компонентов горелки. Это особенно выгодно при больших объемах, когда материал выделяет газ или имеет поверхностные загрязнения. Трубная мельница Сварка: Трубные мельницы производят трубы путем взятия непрерывной полосы материала и профилирования кромок вверх до тех пор, пока кромки полосы не встретятся вместе на сварочной станции.На этом этапе сварочный процесс плавит и сплавляет края трубы вместе, и материал выходит из сварочной станции в виде сварной трубы. Производительность трубного стана зависит от скорости дуговой сварки и общего времени, затрачиваемого на сварку. Каждый раз, когда комбинат останавливается и снова запускается, образуется определенное количество лома. Таким образом, наиболее важными вопросами для пользователя трубной мельницы являются: Максимальная скорость сварки трубных станов. Стабильность дуги для оптимального качества и прочности сварного шва. Максимальное количество часов срока службы наконечника сварочного электрода. На некоторых трубных станах применяется плазменная сварка, чтобы получить сочетание повышенной скорости сварки, улучшенного проплавления и максимального срока службы электрода. Сравнение энергозатрат при GTAW и плазменной сварке Следующее является результатом испытания, проведенного с использованием процессов GTAW (Tig) и плазменной сварки на определенной полосе испытательного материала, чтобы установить сравнение энергозатрат при электролитических процессах. Результаты испытаний следует использовать только в качестве общего сравнения рекомендаций, поскольку инженеры-сварщики могут изменить любой из параметров, указанных ниже, для достижения другого результата. Параметры испытаний: Ручная сварка, без зажимного устройства, сталь Cr / Ni, толщина 0,102 дюйма. Все значения определены с помощью измерительных приборов. GTAW: 125 А, 12 В, 10,24 I.P.M. (26 см / мин) Плазма: 75 А, 18 В, 13.38 I.P.M. (34 см / мин) Подвод тепла: В х А х 60 ----------------- Скорость в см / мин GTAW: 12 х 125 х 60 ----------------- = 3,46 кДж 26 см / мин Подвод тепла: 18 х 75 х 60 ---------------- = 2,38 кДж 34 см / мин Помимо того, что возможна более высокая скорость сварки, меньшая погонная энергия дает следующие преимущества: Больше согласованности Меньше искажений. Снижение напряжения в сварном элементе. Снижение риска повреждения любых термочувствительных деталей, прилегающих к сварному шву. — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Плазменная сварка — обзор

16.

3.1.11 J Плазменная сварка и резка

Плазменно-дуговая сварка была разработана на основе сварки TIG путем помещения узкого отверстия вокруг дуги и подачи небольшого потока аргона через отверстие (рисунок 16.80). Суженная дуга диссоциирует газообразный аргон на положительно и отрицательно заряженные электроны с образованием плазмы. Когда плазменный газ уходит от столба дуги, он снова образует нейтральные атомы и отдает свою энергию в виде тепла.

Рисунок 16.80. Плазменная сварка

Между вольфрамовым электродом и медным отверстием с водяным охлаждением возникает слаботочная вспомогательная дуга.Газ аргон, протекающий через отверстие, ионизируется и инициирует первичную дугу между вольфрамовым электродом и основным металлом при увеличении тока. Дуга и зона сварки защищены газом, проходящим через внешнее сопло. Защитный газ состоит из аргона, гелия или газовых смесей аргона с водородом или гелием.

Обычная вольфрамовая дуга имеет температуру приблизительно 11 000 ° C, но сжатая дуга плазменной горелки может достигать 20 000 ° C. Струя высокотемпературного ионизированного газа отдает свою энергию при контакте с основным металлом и, таким образом, увеличивает энергию вольфрамовой дуги.Таким образом получается сварной шов с глубоким проплавлением и большим отношением глубины к ширине с минимальной деформацией основного металла. Термин «замочная скважина» используется для описания формы отверстия, образованного в основном металле при сварке стыкового соединения с близким квадратным краем. Когда горелка перемещается по стыку, расплавленный металл течет по краям отверстия и затвердевает в задней части отверстия. Расплавленный металл по бокам отверстия удерживается на месте за счет поверхностного натяжения и давления паров металла в отверстии.

Сварка со шпонкой может применяться для обработки углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей толщиной 2,5-10 мм и алюминиевых сплавов до 20 мм. Скорость сварки обычно на 50–150% выше, чем скорость сварки TIG.

Слаботочным вариантом процесса является микроплазменная дуговая сварка, которая используется для прецизионной сварки тонких листов толщиной от 0,025 до 1,5 мм при токе 0,1-10 А. Плазменная дуга намного стабильнее, чем сварка TIG. дуга, которая имеет тенденцию отклоняться от соединительной линии при малых токах.

Плазменная резка Если ток и потоки газа увеличиваются в достаточной степени, расплавленный металл, образующийся вокруг замочной скважины, выбрасывается на дно отверстия, и когда плазменный резак перемещается по заготовке, образуется разрез. Плазменная резка особенно подходит для резки цветных металлов, таких как алюминий, медь и никель, а также их сплавов, которые трудно разрезать в пламени кислородного газа. Большинство цветных металлов режут с использованием азота, смесей азота с водородом или смесей аргона с водородом в качестве плазменного газа.Вторичный защитный газ, подаваемый через сопло, окружающее сопло плазменного газа, выбирается в соответствии с разрезаемым материалом. Для низкоуглеродистой и нержавеющей стали это может быть CO ₂ , а для алюминия — смесь аргона с водородом. Иногда вода используется вместо вспомогательного защитного газа, а в другом варианте технологического процесса вода впрыскивается вокруг конца сопла плазменного газа, что позволяет концентрировать плазменное пламя и обеспечивать более высокие скорости резки.

Плазменная резка может использоваться для подготовки кромок листов (т. Е. Снятия фаски) и для фигурной резки. Процесс можно использовать вручную, или горелку можно установить на механизированном режущем оборудовании, аналогичном тому, которое используется для газовой резки. Углеродистые стали толщиной до 75 мм можно резать плазменной резкой быстрее, чем газокислородным газом, а при толщине металла до 25 мм скорость резки может быть в пять раз выше.

Важным изменением процесса является использование сжатого воздуха для плазменного газа без подачи какого-либо дополнительного защитного газа.Использование сжатого воздуха вместо воды для охлаждения позволяет сделать горелку более простой.

Доступны небольшие ручные плазменные горелки, которые находят все более широкое применение при резке листового металла (например, в мастерских по ремонту двигателей). Для получения дополнительной информации обратитесь к ссылке 40.

Плазменно-дуговая сварка (PAW)

Процесс плазменно-дуговой сварки (PAW) — это процесс в среде защитных газов, в котором используется сжатая дуга между неплавящимся вольфрамовым электродом и заготовкой. Переносимая дуга обладает высокой плотностью энергии и скоростью плазменной струи. Возможны два различных режима работы, называемые режимом плавления и режимом замочной скважины. В режиме плавления используется более низкий сварочный ток и создается сварочная ванна, аналогичная той, которая образуется при GTAW, в результате чего часть материала заготовки под дугой плавится. В режиме «замочная скважина» используется более высокий сварочный ток, так что дуга полностью проникает в материал заготовки, образуя концентрическое отверстие по толщине соединения.Расплавленный металл сварного шва затвердевает за замочной скважиной, когда резак проходит через заготовку. Экранирование сварочной ванны обеспечивается ионизированным плазменным газом, который выходит из отверстия горелки и дополняется дополнительным источником защитного газа. Процесс PAW можно использовать с добавлением присадочного металла или без него.

Поскольку сжатая дуга PAW обеспечивает большую глубину плавления по сравнению с GTAW, PAW потенциально выгодна для автогенной сварки (то есть без использования присадочного металла) материала на основе Ni / Co в диапазоне толщин приблизительно 0. От 125 до 0,3 дюйма (от 3,2 до 7,6 мм). Для сравнения, для GTAW материала толщиной более 0,125 дюйма (3,2 мм) обычно требуется присадочный металл. Сварные швы с квадратной канавкой можно использовать до толщины около 7,6 мм (0,3 дюйма). Несмотря на то, что с помощью PAW можно сваривать широкий диапазон толщин, лучшие результаты обычно достигаются с помощью других процессов сварки для толщин, выходящих за пределы диапазона от 0,125 до 0,3 дюйма (от 3,2 до 7,6 мм). Для швов толщиной более 0,3 дюйма (7,6 мм) для первого прохода может использоваться автогенная сварка со сквозным отверстием, за которой следует плазменная сварка без ключа (плавление) с присадочным металлом.Другой процесс сварки, такой как GTAW, также можно использовать для второго и последующих проходов.

Электрическая полярность для процесса PAW должна быть отрицательной для электрода постоянного тока (DCEN / «прямая полярность»). Должен быть достигнут надлежащий баланс между сварочным током, потоком газа и скоростью движения, чтобы обеспечить стабильную сварку в замочную скважину. Нестабильная замочная скважина может вызвать турбулентность в сварочной ванне. В качестве газа через сопло и защитного газа обычно используются смеси аргона или аргона с водородом.Газ через отверстие сильно влияет на глубину и профиль проникновения. Небольших количеств водорода (~ 5%) обычно достаточно для увеличения энергии дуги при автогенной сварке со шпонкой, а более высокие количества могут привести к пористости в металле сварного шва. Для большей толщины шва может потребоваться увеличенный поток газа через отверстие и нарастание сварочного тока, чтобы вызвать замочную скважину. Для заполнения полости замочной скважины в конце сварного шва может потребоваться уменьшение потока газа через отверстие и уменьшение сварочного тока.Более высокие скорости перемещения требуют более высоких сварочных токов для выполнения сварки со шпонкой. Чрезмерная скорость перемещения может привести к поднутрению, которое представляет собой канавку, проплавленную в основном металле, рядом с носком сварного шва или корень шва и оставшуюся незаполненной металлом сварного шва. Сварочную горелку следует держать по существу перпендикулярно заготовке как в продольном, так и в поперечном направлениях, а также на средней линии сварного шва. Даже небольшое отклонение от этого условия может вызвать дефекты неплавления в металле шва.

Лазерная сварка против плазменно-дуговой сварки

Лазерная сварка

Лазерная сварка — это эффективный и точный метод сварки, в котором в качестве источника тепла используется лазерный луч с высокой плотностью энергии. Сварка лазерным лучом может быть достигнута с помощью непрерывных или импульсных лазерных лучей. Принцип лазерной сварки можно разделить на теплопроводную сварку и лазерную глубокую сварку. Плотность мощности менее 104 ~ 105 Вт / см2 — это теплопроводная сварка. В это время глубина проплавления мала, а скорость сварки низкая; когда удельная мощность превышает 105 ~ 107 Вт / см2, поверхность металла утопается в «дырки» под действием тепла, образуя сварку с глубоким проплавлением.Особенности высокой скорости сварки и большого соотношения сторон.

При лазерной сварке обычно используются непрерывные лазерные лучи для завершения соединения материалов. Металлургический физический процесс очень похож на электронно-лучевую сварку, то есть механизм преобразования энергии дополняется структурой «замочная скважина». Под воздействием лазерного излучения с достаточно высокой плотностью мощности материал испаряется и образует небольшие дырки. Это маленькое отверстие, заполненное паром, похоже на черное тело, поглощающее почти всю энергию падающего луча.Равновесная температура в полости около 2500 ° C. Тепло передается от внешней стенки высокотемпературной полости, расплавляя металл, окружающий полость. Маленькие отверстия заполнены высокотемпературным паром, образующимся в результате непрерывного испарения материала стены под лучом света. Четыре стенки маленьких отверстий окружают расплавленный металл, а жидкий металл окружает твердый материал. (В большинстве традиционных процессов сварки и сварки с лазерной проводимостью энергия сначала (откладывается на поверхности заготовки, а затем переносится внутрь). Поток жидкости за пределами стенки отверстия и поверхностное натяжение слоя стенки соответствуют давлению пара, непрерывно создаваемому в полости отверстия, и поддерживают динамический баланс. Луч света непрерывно входит в маленькое отверстие, а материал за пределами маленького отверстия непрерывно течет. Когда световой луч движется, маленькое отверстие всегда находится в стабильном состоянии потока. То есть небольшое отверстие и расплавленный металл, окружающий стенку отверстия, движутся вперед с поступательной скоростью ведущей балки.Расплавленный металл заполняет зазор, оставленный маленьким отверстием, затем конденсируется, и образуется сварной шов. Все вышеперечисленные процессы происходят настолько быстро, что скорость сварки легко может достигать нескольких метров в минуту.

Характеристики

1. Лазерная сварка — это сварка плавлением, при которой лазерный луч используется в качестве источника энергии и воздействует на сварное соединение.

2. Лазерный луч может направляться плоским оптическим элементом (например, зеркалом), а затем луч проецируется на сварной шов с помощью отражающего фокусирующего элемента или линзы.

3. Лазерная сварка — это бесконтактная сварка. Во время работы давление не требуется, но необходим инертный газ для предотвращения окисления ванны расплава. Иногда используется присадочный металл.

4. Сварку лазерным лучом можно комбинировать со сваркой MIG, чтобы сформировать композитную сварку MIG лазером, чтобы добиться сварки с большим проплавлением, при этом подвод тепла значительно снижен по сравнению со сваркой MIG.

Области применения

Лазерные сварочные аппараты широко используются в высокоточных производственных областях, таких как автомобили, корабли, самолеты и высокоскоростные рельсы.Он привел к значительному улучшению качества жизни людей, а также привел промышленность бытовой техники в эру точного машиностроения.

Плазменно-дуговая сварка

Плазменно-дуговая сварка — это метод сварки плавлением, в котором в качестве источника тепла для сварки используется луч плазменной дуги с высокой плотностью энергии. Во время сварки ионный газ (образующий ионную дугу) и защитный газ (для защиты ванны расплава и сварочного шва от вредного воздействия воздуха) представляют собой чистый аргон.Электроды, используемые при плазменной сварке, обычно представляют собой вольфрамовые электроды, и иногда их необходимо заполнить металлом (сварочная проволока). Как правило, используется метод положительного подключения постоянного тока (вольфрамовый стержень соединяется с отрицательным электродом). Следовательно, плазменная дуговая сварка — это, по сути, сварка в среде защитного газа вольфрама с эффектом сжатия.

Плазменная дуговая сварка обладает такими характеристиками, как концентрация энергии, высокая производительность, высокая скорость сварки, небольшая деформация напряжения, стабильная электрическая изоляция и подходит для сварки тонких пластин и коробчатых материалов.Он особенно подходит для различных тугоплавких, легко окисляемых и термочувствительных металлических материалов (таких как вольфрам, молибден, медь, никель, титан и т. Д.).

Газ диссоциирует за счет нагрева дуги и сжимается при прохождении через сопло с водяным охлаждением на высокой скорости, увеличивая плотность энергии и степень диссоциации, образуя плазменную дугу. Ее стабильность, теплотворная способность и температура выше, чем у обычной дуги, поэтому она имеет большее проплавление и скорость сварки.В газе, образующем плазменную дугу, и защитный газ вокруг нее обычно используют чистый аргон. В зависимости от свойств материала различных деталей, существуют также такие, в которых используется гелий, азот, аргон или их смесь.

Характеристики

1. Микролучевая плазменная дуговая сварка позволяет сваривать фольгу и тонкие пластины.

2. Благодаря эффекту небольшого отверстия он может лучше выполнять одностороннюю сварку и двустороннюю свободную формовку.

3. Плазменная дуга имеет высокую плотность энергии, высокую температуру столба дуги и высокую проникающую способность.Он может производить сталь толщиной 10-12 мм без сварки под углом. Его можно сваривать с помощью двухсторонней формовки за один раз. Скорость сварки высокая, производительность высокая, а деформация напряжения мала.

4. Оборудование относительно сложное, расход газа большой, группа предъявляет строгие требования к зазору и чистоте заготовки, подходит только для сварки в помещении.

Области применения

Плазменная сварка широко используется в промышленном производстве, особенно при сварке меди и медных сплавов, титана и титановых сплавов, легированной стали, нержавеющей стали, молибдена и других металлов, используемых в аэрокосмической и другой военной и режущей областях. передовые промышленные технологии, такие как снаряды из титанового сплава, некоторые тонкостенные контейнеры на самолетах и ​​т. д.

Tig & Plasma

УСТАНОВКА TIG И ПЛАЗМЫ

Применения
Многоцелевая сварочная установка, позволяющая использовать следующие процессы в автоматических приложениях:

• TIG постоянным током с плавным или импульсным током,
• AC TIG с переменной полярностью,
• DC плазма с плавным или импульсным током.

Эта установка соответствует высочайшим стандартам качества сварки и производительности для самых разных отраслей, таких как производство котлов с использованием нержавеющей стали, авиация с использованием драгоценных металлов, химическое машиностроение, производство энергии, преобразование и транспортировка, а также сборка газовых и бензиновых трубопроводов и т. Д.

Процесс и производительность TIG / PLASMA
Плазменный процесс является идеальным продолжением TIG для толщины более 3 мм. Он обеспечивает такой же уровень качества, более высокие характеристики и 100% проникновение благодаря технологии Key-Hole. На диаграмме показаны различные характеристики сварки в зависимости от материалов и толщины.

Максимальная толщина, которую можно сваривать за один проход, уменьшается для:

• вертикальных сварочных положений вниз и карниза (2G),
• труб малого диаметра и очень толстых труб.

Повышение производительности с помощью процесса PLASMA + TIG
Процесс Plasma + TIG специально разработан для сборки панелей для изготовления сосудов длиной более 4 метров и выполнения круговых сварных швов диаметром более 2 метров. Этот процесс использования двух резаков в тандеме дает прирост производительности на 30-50% по сравнению с установкой плазменной резки с одним резаком. «Плазменная» дуга проникает через стыковые панели. Дуга «TIG», снабженная присадочным металлом, электромагнитными колебаниями дуги и защитным газом, обеспечивает безупречную отделку поверхности, которую часто можно оставить без какой-либо дополнительной обработки.

ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ
Доступны две различные системы для управления процессом плазмы / TIG.
В соответствии с типологией машины, количеством контролируемых параметров, требованиями мониторинга и прослеживаемости.

Тип станка	Автономный процесс для модернизации или интеграторов Простой станок с 1 аналоговой осью	Управление станком, включая процесс с неограниченным количеством цифровых осей
HMI тип	ЖК-дисплей + кнопки быстрого доступа 99 программ	19˝ удобный сенсорный экран Неограниченное количество программ
Управление пользователями
Прослеживаемость и отчеты		Редакция программы и WPS Контроль производства Билет на сварку Контроль процесса Протоколы сварки

ПОДРОБНЕЕ О ПРОДУКТЕ >>

.