Плазменный сварочный аппарат — что это такое? Разновидности

Область применения плазменной сварки обширная. Таким оборудованием варят фольгу и толстый металл. На прилавках появляется оборудование для промышленного и бытового назначения. Иногда плазменную сварку путают с аргоновой. Аппараты внешне схожи. У методов много общего, но есть принципиальные различия. О них пойдет речь.

Сущность

В плазменной сварке для получении плазмы применяются плазменные горелки, состоящие из вольфрамового электрода, труб водяного охлаждения, подачи газа, сопла плазмы.

Температура в плазменной дуге достигает 30 000°С, в отличие от плазмы электрической дуги, температура которой — 5000–7000°С.

В плазмотроне в зону плазменной дуги подводится газ, образующий плазму. Газ нагревается дугой и ионизируется. Благодаря тепловому расширению газа, увеличивающему объём газа в 50–100 раз, происходит скоростное истекание его из канала сопла плазмотрона. Кинетическая энергия ионизированных частиц газа и тепловая энергия является основными источником энергии для сварки.

В плазмотроне используется в основном горелки постоянного тока.

В плазменной сварке возможны следующие разновидности:

• сварка плазменной дугой, горящей между не плавящимся электродом и изделием,
• сварка плазменной струей, горящей между не плавящимся электродом и соплом плазмотрона. Плазма выдувается газовой струей.

В качестве плазмообразующего газа используются: азот, кислород, аргон, воздух.

Особенности плазменной сварки

Теплогенерирующие параметры плазмы гораздо выше, чем у других сварочных методов. Чтобы контролировать режим разогрева, нужен охлаждающий контур – циркулирующая по нему вода отводит избыточное тепло, из-за этого большие энергопотери. Основные расходные материалы – сопло (горелка выходит из строя при перегреве), тугоплавкие вольфрамовые электроды. Для производства плазменного оборудования нужны огнеупорные материалы, поэтому стоимость сварочных аппаратов в разы выше, чем для электродуговой или аргоновой сварки.

Технологические сложности не пугают, плазменная сварка нередко применяется в промышленности, особенно, если нужны качественные соединения. Ровные швы не нужно зашлифовывать. Метод применим для алюминия и других сложных сплавов.

Из чего состоит?

В комплекцию плазмотрона входят такие элементы: источник питания, специальная горелка для сварки, катод, а также кабель-пакеты.

Далее рассмотрим каждую составляющую более подробно.

Источник питания

Для первых сварочных плазменных аппаратов источником питания служил простой трансформатор. Он значительно утяжелял вес устройства, его габариты, поскольку был тяжелым и больших размеров.

В результате, плазменные аппараты для сварки прошлого поколения были очень массивными и тяжелыми, что существенно усложняло рабочий процесс.

Но технический прогресс шел полным ходом — через некоторое время изобрели альтернативу трансформаторам – транзисторный источник питания. Его начали применять для полуавтоматов, инверторов, плазмотронов.

Такой прорыв помог создать легкие и небольшие установки. Кроме того, они стали функциональнее в сравнении с первыми аналогами плазменных сварочных аппаратов.

Сейчас источники питания работают на транзисторах IGBT, производят горение дуги высокой стабильности и при помощи одной рукоятки позволяют быстро и четко настраивать сварочный ток.

Плазменные аппараты для профессионалов снабжают также такими функциями, как режим дежурной дуги при работе на малом токе или бесконтактное поджигание.

Сварочная горелка

Необходимым элементом для плазменной резки и сварки является сварочная горелка. Через нее подается защитный газ, формируется плазменная дуга, там же закрепляется катод.

Есть разные типы горелок, различаются они за своими функциональными возможностями и конструкциями. Обычно горелку выбирают в зависимости от мощности имеющегося плазменного сварочного аппарата.

Для ручного использования подойдут горелки малой и средней мощности. А на специальный роботизированный манипулятор закрепляют горелки для аппаратов с сильным током.

Катод

Этот элемент предназначен для передачи тока, при его изготовлении применяют различные материалы. Катоды из вольфрама или меди, легированные гафнием, применяют в устройствах, рассчитанных на домашнее или полупрофессиональное пользование.

Они считаются одними из более безвредных для здоровья сварщика.

А для профессиональных плазменных сварочных аппаратов могут использовать ториевые или бериллиевые катоды. Такие проводники могут иметь неблагоприятное воздействия на здоровье сварщика, потому что они выделяют токсичные испарения.

Поэтому, для снижения негативного воздействия, советуем создать на рабочем месте мощные вентиляционные условия.

Кабель-пакет

Горелку следует прикрепить к плазменному сварочному аппарату. Кабель-пакет служит специально для этих целей. В его комплекцию входят два шланга, для подачи рабочего и защитного газа.

Также есть два шланга для подачи воды, кабели для пусковой искры, подачи тока и для цепи управления.

Называется кабель-пакет так из-за того, что все его составляющие расположены в большом шланге по типу «пакет».

Невзирая на такое изобилие содержимого этот кабель-пакет можно применять в работе не боясь сломать все компоненты, так как он очень хорошо гнется.

Инвертор плазменной резки: плюсы и минусы

Как и любой другой сварочный аппарат, плазменный инвертор имеет свои достоинства и недостатки, в сравнении с устройствами для газовой, электродуговой, электрошлаковой, лазерной и другими видами сварки.

Достоинства инвертора плазменной резки

1. Имеет высокую эффективность нагрева металла, в отличие от газовой сварки, в процессе которой этого добиться практически невозможно.

2. Может сваривать максимально толстые детали (это свойство, кроме плазменного, обеспечивает только аппарат для электрошлаковой сварки, в то время как все остальные устройства имеют ограничения в объеме деталей, с которыми работают).

3. Способен работать со всеми видами металлов и даже с неметаллическими веществами, чего не может гарантировать больше ни один сварочный аппарат.

4. Обладает небольшим размером, надежен и максимально прост в использовании.

Недостатки плазменного сварочного аппарата

1. Отличается высокой стоимостью, в отличие от устройства для газовой сварки, приобретение которого не ударит по кошельку среднестатистическому пользователю.

2. Характеризуется инфракрасным и ультрафиолетовым излучением, а также насыщением воздуха вредными ионами, в противовес абсолютно безопасной лазерной сварке.

3. В процессе работы выделяет вредные пары металлов, в противоположность агрегату для холодной сварки.

Разновидности

Плазменные сварочные аппараты могут розниться за своим назначением и характеристики. Ток плазменной дуги – их главная черта в различии. Разные аппараты могут значительно отличаться по его значению.

Конструкция устройств и сварочных горелок также отличаются друг от друга. Далее мы расскажем о трех условных типа сварочных плазменных аппаратов и детально разберем каждый из них.

Микроплазменный аппарат

Хотя микроплазменные аппараты могут выдавать ток максимум в 25 А, у них на удивление высокий функционал.

Устройства такого типа рассчитаны и для сваривания тонких металлов, и для очень сложных и тщательных ювелирных работ. Также, такие аппараты используются для резки тонких деталей, до 1 см в толщину.

В применении и по конструкции микроплазменные аппараты очень простые. Для их работы нужен постоянный ток. У горелки сопло редко бывает больше 3 мм в диаметре.

Рабочим газом для таких установок служат смеси ацетилена. Катоды используют медные, легированные гафнием.

Среднеточный аппарат

За своими характеристиками модели среднего тока схожи с простым недорогим инвертором. Выдает предельную силу тока в диапазоне 50-150 А.

Однако область применения у такого типа устройств намного уже. Обычно среднеточными аппаратами режут металлы. Рабочим газом часто служит воздух, но подойдет и любой защитный газ.

Конструкция у этих устройств и их горелок немного сложнее. Катоды используют вольфрамовые. Некоторые горелки дополнительно оснащают охлаждающей водной системой для анода.

Сильноточный аппарат

Аппараты сильного тока называются так через свою способность генерировать высокие значения сварочного тока: начиная с 150 А и выше.

Эти устройства обычно применяются на больших предприятиях и в промышленности, а полупрофессиональные и мастера-любители их практически не используют. Такие устройства не удобны, очень мощные для применения в домашних условиях.

Соответственно, и структура у аппаратов сильного тока намного будет посложнее, чем у предыдущих двух типов. У горелок тоже сложная конструкция, они снабжены мощной системой охлаждения. Катод – из вольфрама, легированные торием или бериллием.

Где применяются

Плазменный сварочный аппарат многофункционален, в силу чего нашел свое применение во многих сферах деятельности. Его используют:

• В процессе термической обработки стали и других металлов.
• При соединении (сварке и пайке) или резке черных и цветных металлов.
• В процедуре воронения стали.
• Для резки плитки, стекла, бетона и прочих материалов.

Видео

Вот, к примеру резка керамической плитки Мультиплазом 3500:

К сожалению, из-за высокой стоимости этого устройства, его приобретение может себе позволить далеко не каждое предприятие.

Виды плазменной сварки

Используют два метода подключения тока: деталь-электрод; электрод-корпус горелки. Проводится условное деление на виды по мощности генератора, рабочим параметрам оборудования:

• микроплазменная проводится на низких токах, проварка неглубокая, металл не повреждается (ей посвящен отдельный раздел);
• сварка на средних токах, до 25А, соединяют детали от 3 мм и выше;
• работа с большим амперажем, до 150 А, способ подходит для варки толстостенных деталей или прошивного сваривания металла.

По механизму воздействия на рабочую зону, выделяют:

• контактную с линейными и прерывистыми швами (всеми разновидностями швов), бывает косвенного и прямого действия;
• импульсную, характеризующуюся большой глубиной прогрева деталей, бывает прямо и обратно полярная;
• точечную – одностороннюю, применяемую для изготовления листовых сэндвичей, правки швов, прихватки деталей.

Способы различаются по технологии, но качество шва стабильное. Плазменными аппаратами разрешается резать металлоконструкции. Они удобны в труднодоступных местах, куда сложно пробраться с болгаркой.

Популярные производители и модели

Наиболее популярными производителями инверторных сварочных механизмов плазменного типа являются компании Горыныч, Плазариум и Мультиплаз. Какой лучше, судить конечным пользователям, вы можете перейти по ссылкам в тексте ниже, чтобы ознакомиться с отзывами по конкретным моделям.

Основной особенностью модели компании-производителя Горыныч является тот факт, что в качестве смеси, используемой для образования плазмы, в ней применяется вода в чистом виде или в смешении со спиртом.

Это свойство становится препятствием для образования коррозии. Работать такой аппарат может как от сети, так и от генератора.

Компания Плазариум не разрабатывает таких мощных устройств, как ее конкуренты. Соответственно, цены на ее продукцию гораздо ниже. Однако характерным нововведением моделей этой фирмы является наличие на аппаратах специальных датчиков, помогающих регулировать температуру сварки, чтобы избежать поломки вследствие перегрева.

Больше информации: много современных моделей описано в этом разделе сайта.

Плазменная сварка прямого действия

Принцип подключения тока для создания дуги такой же, как в электродуговой сварке: один полюс подается на электрод (минус при прямой полярности), другой присоединяется к обрабатываемому металлу. Создается прямая дуга, направленная на деталь. Принцип создания плазмы двухэтапный:

• сначала клемму присоединяют к соплу, чтобы ионизировать проходящий по плазмотрону газ;
• после плазмообразования клемму перебрасывают на свариваемую деталь, происходит пробой дуги на деталь, плазма вырывается из сопла.

Вот что такое плазменная сварка прямого действия. Струя плазмы регулируется силой тока, газ, вырывающийся из сопла, не только поддерживает дугу, но и защищает рабочую зону.

Преимущества и недостатки

Основные позитивные моменты плазменного метода:

• доступность – плазмотроном дополняют имеющееся базовое сварочное оборудование;
• из-за высокой температуры в рабочей зоне, под защитной атмосферой образуются однородные по структуре соединения;
• глубина провара контролируется;
• скорость образования швов высокая, снижается объем трудозатрат;
• универсальность – метод применим для любых сплавов, можно варить и резать металл, проводить наплавку порошков.

Минусы:

• стоимость оборудования и работ высокая;
• сложность технологического процесса, необходимы определенные знания и навыки, спецподготовка;
• плазмотрон требует дополнительного ухода, чистки, замены горелки и электрода;
• необходим подвод плазмообразующего газа в плазмотрон;
• нужно охлаждение плазмотрона, чтобы он не выходил из строя;
• большие энергопотери.

Плазменная сварка чаще применяется в промышленных объемах, для индивидуальных работ этот метод слишком затратен.

Плазменная сварка косвенного действия

Дуга возникает за счет подвода одного из полюсов к тугоплавкому электроду (при прямой полярности это минус), другого – к оболочке плазмотрона (плюс). Плазменная дуга зависит от давления плазмообразующего газа. Он при ионизации и разогреве увеличивается в объеме до 50 раз. Плазменная сварка косвенного действия более экономичная по газу. При малом расходе образуется стабильная дуга, она с большой силой вырывается из сопла. Температура плазмы косвенного метода ниже, чем у прямого. Такие установки больше подходят для напыления порошков, создания термоэффектов. Дуга за счет давления газа с силой устремляется к металлу, косвенный метод позволяет варить металлы с низкой электропроводностью (нихром; стали, легированные висмутом и другие справы). Подача защитного газа автономная.

Используемое оборудование

Установки для плазменной сварки широко применяются не только на крупном производстве, но и в бытовых условиях. При этом стоит отметить, что спрос на данном оборудовании постоянно растет, что лишний раз подтверждает его востребованность.

Устройство оборудования для сварки.

Все оборудование, предназначенное для выполнения данной работы, можно разделить по следующим особенностям:

• тип воздействия;
• способ стабилизации дуги;
• сила тока.

По своим возможностям плазменная дуга уступает пальму первенства только лишь нескольким технологиям, основанным на лазерном и электронном лучах. В сравнении с другими методами, плазменный отличается более высокой эффективностью и производительностью.

При этом стоит отметить, что не стоит забывать и о других технологиях. Так, для сваривания деталей в серьезных отраслях, например, в авиастроении и аэрокосмической сферах, широко используется аргонодуговая сварка.

Плазменная, в свою очередь, чаще всего применяется для резки металлов, так как она позволяет осуществлять данный процесс с высокой скоростью.

Особенно она становится незаменимой при обработке сплавов с минимальным последующим короблением и развитием напряжений, а также деформаций.

Ссылки

Статьи:

1) Отличительные особенности плазменной сварки

2) Плазменная точечная сварка: особенности, преимущества и применение

3) Плазменная шовная сварка: особенности и преимущества при сварке различных металлов

Другие ссылки:

Микроплазменная сварка

Для соединения тонких деталей от 0,3 до 2 мм толщиной, ремонта медицинских инструментов, подходит микроплазменная сварка. Она проводится на малом токе с 0,1 до 2 А, толщина вольфрамового электрода не превышает 2 мм, диаметр сопла горелки – от 0,5 до 1,5 мм.

Нахлесточные и тавровые соединения таким методом делать не стоит, а торцовые выполняются в любом положении, для них не нужна присадочная проволока. Под стыковые швы делают подкладку. Для работы нужны малоамперные инверторы, выпрямители, генерирующие стабильный ток для поддержки дежурной дуги. Среди промышленного оборудования ручной, автоматической микроплазменной сварки есть модели, имеющие разные режимы работы:

• импульсный прямой или обратной полярности;
• разно-полярно импульсный;
• прямой и обратной непрерывной полярности.

При соединении тонких деталей этим методом снижается риск прожога и тепловой деформации детали за счет узкой зоны разогрева. Фольгу варят только плазмой, другие методы не применяются.

Отличительные особенности микроплазменного шва:

• устойчивость к вибрациям и ударам из-за однородности молекулярного строения;
• гладкая поверхность, не требующая дополнительной обработки;
• высокая точность, благодаря сфокусированной дуге, удается минимизировать отклонения, так как сварочную ванну в процессе образования шва легко регулировать;
• хорошее сцепление кромок при неглубоком проваре.

Оборудование для микроплазмы мобильное, с вмонтированной емкостью для газа, автоматическая подача присадки повышает комфортность проведения работ.

Плазменная сварка – одно из перспективных направлений работ. Она применима для цветных сплавов, алюминия. Удобна во время монтажа тепловых систем в частных домах и для работы с электроникой. Самым удобным считается микроплазменное оборудование. Для соединения больших деталей плазмотрон реально изготовить своими руками.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...