Плазменная і мікроплазмове зварювання
Плазмова зварювання - це та ж зварка плавленням. Тут діє теж електрична дуга. Але це вже стисла дуга, яку дозволяє отримати спеціальна пальник, плазмотрон. Плазмотрон дозволяє отримати стислу дугу з температурою до 30000 В° С.
Сутність методу
1 - вольфрамовий електрод - Катод; 2 - канал сопла; 3 - стовп дуги; 4 - потік плазми
Докладна ілюстрація плазмового зварювання
Сутність способу. Плазма - іонізований газ, містить електрично заряджені частинки і здатний проводити струм.
Іонізація газу відбувається при його нагріванні. Ступінь іонізації тим вище, чим вище температура газу. В центральній частині зварювальної дуги газ нагрітий до температур 5000-30000 В° С, має високу електропровідність, яскраво світиться і являє собою типову плазму. Плазмову струмінь, використовувану для зварювання та різання, одержують у спеціальних плазмотронах, в яких нагрівання газу і його іонізація здійснюються дуговим розрядом у спеціальних камерах.
вдувається в камеру газ, стискаючи стовп дуги в каналі сопла плазмотрона і охолоджуючи його поверхневі шари, підвищує температуру стовпа. В результаті струмінь минаючого газу, нагріваючись до високих температур, іонізується і набуває властивості плазми. Збільшення при нагріві об'єму газу в 50-100 і більше разів приводить до закінчення плазми з надзвуковими швидкостями. Плазмова струмінь легко розплавляє будь-який метал.
дугового плазмову струмінь для зварювання та різання отримують за двома основними схемами. При плазменной струменю прямої дії виріб включено в зварювальний ланцюг дуги, активні плями якої розташовуються на вольфрамовому електроді і виробі. При плазменной струменю побічної дії активні плями дуги знаходяться на вольфрамовому електроді і внутрішньої або бічній поверхні сопла. Плазмоутворюючого газ може служити також і захистом розплавленого металу від повітря. У деяких випадках для захисту розплавленого металу використовують подачу окремої струменя спеціального, більш дешевого захисного газу. Газ, що переміщається уздовж стінок сопла, менш іонізований і має знижену температуру. Завдяки цьому попереджається розплавлення сопла. Однак більшість плазмових пальників має додаткове водяне охолодження.
Дугова плазмова струмінь - Інтенсивне джерело теплоти із широким діапазоном технологічних властивостей. Її можна використовувати для нагрівання, зварювання або різання як електропровідних металів, так і неелектропровідних матеріалів, таких як скло, кераміка та ін (Плазмовий струмінь непрямої дії). Теплова ефективність дуговий плазмового струменя залежить від величини зварювального струму і напруги, складу, витрати і швидкості витікання плазмоутворюючого газу, відстані від сопла до поверхні виробу, швидкості переміщення пальника (швидкості зварювання або різання) і т. д. Геометрична форма струменя може бути також різною (квадрат, ної, круглої і т. д.) і визначатися формою вихідного отворів сопла.
Техніка зварювання. Харчування дуги, як правило, здійснюється змінним або постійним струмом прямої полярності (минаючи на електроді). Збуджують дугу за допомогою осцилятора. Для полегшення збудження дуги прямої дії використовують чергову дугу, що горить між електродом і соплом пальника .. Для живлення плазмоутворюючого дуги потрібні джерела зварювального струму з робочою напругою до 120 В, а в деякий випадках і більше високим; для харчування плазматрона, використовуваного для різання, оптимально напруга холостого ходу джерела живлення до 300 В.
плазмового струменя можна зварювати практично всі метали в нижньому і вертикальному положеннях, В Як плазмоутворюючого газу використовують аргон або гелій, які також можуть бути і захисними. До переваг плазмового зварювання відносяться висока продуктивність, мала чутливість до коливань довжини дуги, усунення включень вольфраму в металі шва. Без скосу кромок можна зварювати метал товщиною до 15 мм з утворенням провару специфічної форми. Це пояснюється утворенням наскрізного отвору в основному металі, через яке плазмова струмінь виходить на зворотну сторону виробу. Розплавляють в передній частині зварювальної ванни метал тиском плазми переміщується уздовж стінок зварювальної ванни в її хвостову частину, де кристалізується, утворюючи шов. По суті процес являє собою прорізання вироби з заваркою місця різання.
плазмового струменя можна зварювати стикові і кутові шви. Стикові з'єднання на металі товщиною до 2 мм можна зварювати з відбортовкою кромок, при товщині понад 10 мм рекомендується робити скіс кромок. У разі потреби використовують додатковий метал. Для зварювання металу товщиною до 1 мм успішно використовують мікроплазмового зварювання струменем побічної дії, в якій сила зварювального струму дорівнює 0,1-10 А.
Різка плазмовим струменем заснована на розплавлюванні металу в місці різу і його видуванні потоком плазми. Плазмову струмінь використовують для різання металу товщиною від часток до десятків міліметрів. Для різання металу малої товщини використовують плазмову струмінь побічної дії. При підвищеній товщині металу кращі результати досягаються при плазмовому струмені прямої дії. При різанні навіть вуглецевих сталей у багатьох випадках вона більш економічна, ніж газокиснева, зважаючи високій швидкості і кращої якості реза.
1 - Вольфрамовий електрод; 2 - канал для подачі плазмоутворюючого газу; 3 - канал для подачі захисного газу; 4 - керамічне сопло; 5 - сопло плазмообразующего каналу; 6 - присадного дроту; 7 - зварювані деталі; П - плазмоутворюючого газ; З - захисний газ.
Залежно від металу в якості плазмообразующих газів можна використовувати азот, водень, аргоно-водневі, аргоно-азотні, азото-водневі суміші. Використання для різання сумішей газів, що містять двоатомні гази, енергетично більш ефективно. Діссоцііруя, двоатомний газ поглинає багато теплоти, яка виділяється на холодній поверхні реза при об'єднанні вільних атомів в молекулу. Останнім часом, коли з'явилася можливість використовувати водоохолоджувані цирконієві і гафнієвої електроди, в якості ріжучого газу стали використовувати і повітря. Зварювання і різання можна виконувати вручну і автоматично.
мікроплазмового зварювання
Зварювання деталей малих товщин (5 - 0.2 мм) є складним завданням при використань багатьох інших методів зварювання плавленням.
малоамперний плазмова дуга, сформована спеціальним плазмотроном з вольфрамовим електродом, має конусоподібну форму з вершиною, зверненої до виробу. Така форма її забезпечується конструктивними особливостями плазмотрона, правильним вибором плазмообразующего і захисного газів і їх витратою. Найбільш часто в якості плазмоутворюючого газу використовується аргон. У нижнього зрізу сопла плазмова дуга існує тільки в струмені аргону. У міру наближення до анода (виробу) плазмоутворюючого і захисний гази перемішуються і плазмова дуга горить вже в суміші цих газів. Чим ближче до анода, тим більше в суміші міститься захисного газу. Якщо захисний газ має більший коефіцієнт теплопровідності, ніж плазмоутворюючого, то ступінь стиснення дуги у міру наближення до анода збільшується, і вона набуває конусоподібну форму (форму списа).
При правильно вибраному витраті плазмоутворюючого газу зазначена форма малоамперной плазмової дуги утворюється при використанні в якості захисного газу аргоноводородной суміші (90% Аг + + 10% Н2), гелію, азоту та вуглекислого газу. Якщо захисний газ аргон, то форма дуги циліндрична або злегка розширюється в напрямку до анода. Така ж форма дуги зберігається при її існування на токах більших 20 А, так як вплив захисного газу на стиск дуги помітно послаблюється. Ефект стиснення дуги зменшується і при збільшенні витрати плазмоутворюючого газу більше оптимального.
...
