Плазменная сварка — суть метода и разновидности технологий

» Плазменная сварка » Принцип работы плазменной сварки


Плазменная сварка это высокотехнологичный способ обработки металлов. Без лишних преувеличений, его можно назвать лучшим, среди существующих методов сваривания.

Блок: 1/15 | Кол-во символов: 217
Источник: https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html

Достоинства и недостатки плазменной сварки

Итак, что такое плазменная сварка? Это процесс локального расплавления металлического изделия плазменным потоком. Он формируется высокоскоростной дугой, температурой 5000-30000°С.

Газовый поток, проходящий через дугу, нагревается и ионизируется, за счет чего он превращается в плазменный поток и выдувается соплом плазматрона для сварки. В этом и заключается сущность ее работы.

Для того, чтобы данный аппарат функционировал, необходимо лишь электричество и поток сжатого газа. Если используется компрессор, тогда достаточно только электричества.

Для работы необходимо менять лишь плазмотрон и электроды. На этом обслуживание оборудования такого типа и заканчивается. В то время как для других типов сварок необходимо выполнять большее количество работ по уходу. Кроме того они являются более взрывоопасными.

Особенности сварки плазмой.

К основным достоинствам данных аппаратов можно отнести:

  • высокую скорость резки металлов;
  • возможность использования аппарата практически со всеми металлами и сплавами;
  • высокая точность и качество шва;
  • более низкая стоимость работ по сравнению с другими методами;
  • отсутствие деформаций металла при обработке плазмой;
  • высокий уровень безопасности выполнения работ.
Блок: 2/8 | Кол-во символов: 1356
Источник: https://tutsvarka.ru/vidy/plazmennaya

Сущность способа плазменной сварки


   Плазмой называется специальный ионизированный газ, который содержит в себе электрически заряженные частицы, а также способен проводить электрический ток. Ионизация же газа происходит за счет нагревания, и чем выше температура нагрева, тем выше степень самой ионизации. В образовавшейся сварочной дуге, ионизированный газ достигает температуры, в пределах от 5 000 до 30 000°С, при этом он имеет высокую электропроводность, что немаловажно, а также ярко светится, что и отличает ее от обычной плазмы. Плазменная струя, которая используется для сварки или резки, вырабатывается в специальных плазматронах, где назревание газа и его дальнейшая ионизация происходит за счет образования дугового разряда в специальных камерах.

1 — электрод из вольфрама-катод; 2 — канал у сопла; 3 — столб сварочной дуги; 4 — поток горячей плазмы

  Газ, который вдувается в камеру, начинает сжимать столб дуги в самом канале сопла, тем самым, охлаждая его поверхностные слои, он повышает температуру столба. И как результат, струя газа, нагревается до очень большой температуры, после чего ионизируется и приобретает вид плазмы. Увеличивая объем подаваемого газа в 50, а то и 100 раз, начинается процесс истечения плазмы со сверхзвуковой скоростью, поэтому такая струя с легкостью расплавляет, практически, любой металл.

  Дуговая плазменная струя для резки или сварки, получается двумя путями. Так, существует плазменная струя прямого действия, в которой изделие включено в сварочную цепь образовавшейся дуги, а активные пятна появляются на вольфрамовом электроде и самом изделии. А также, существует процесс косвенного действия, где эти пятна располагаются на электроде и внутренней поверхности сопла.

  Дуговую плазменную струю можно использовать в качестве инструмента для нагрева и сварки металлов, для резки электропроводных и неэлектропроводных материалов, например, для обработки стекла, керамики и так далее. Таким образом, спектр технологии плазменной сварки очень широк, так как дает возможность работать не только с металлами, но и с другими материалами.

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 2091
Источник: http://www.vse-o-svarke.org/publ/plazmennaja_svarka/sushhnost_sposoba_i_tekhnologija_plazmennoj_svarki/2-1-0-10

Разновидности

В зависимости от величины тока в плазме различают следующие виды плазменной сварки: микроплазменная (0,1–250 А); на средних токах (50–150А); на больших токах (ток более 150А).

Микроплазменная сварка позволяет избежать прожогов в металле. Сварка на больших токах происходит с полным проплавлением металла. Возможна сварка толщин до 8 мм за один проход, без разделки кромок, что позволяет экономить производственное время, затрачиваемое на подготовку кромок и время, затрачиваемое на несколько проходов.

=

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 519
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B0

Область применения


Благодаря работе при температурах, доходящих до 30 000 градусов, технология позволяет работать со многими видами металлов: нержавеющая сталь, углеродистая сталь, чугун, медь, латунь, бронза, титан, алюминий и другие. Вместе с высокой точностью работ, это обуславливает такие области использования технологии:

  1. пищевая промышленность;
  2. энергетическая сферы;
  3. химическое производство;
  4. ювелирное дело;
  5. машиностроение;
  6. приборостроение;
  7. медицинское оборудование;
  8. изготовление деталей высокой точности.

Рекомендуем! Как сварить титан в среде аргона

Блок: 3/15 | Кол-во символов: 559
Источник: https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html

Характеристики

Принцип работы плазменной сварки дает понять, что ее лучше всего использовать для тонких материалов, нержавеющей стали, цветных металлов и сплавов на их основе. Стоит сразу отметить, что во многих случаях использование других технологий, аргонодуговую сварку не представляется возможным.

В то же время в металлургии и других областях промышленности необходимо выполнять работы именно с такими изделиями.

Схема технологии сварки плазмой.

К основным характеристикам дуги микроплазменной сварки относятся:

  • цилиндрическая форма;
  • концентрация энергии в небольшой области;
  • маленький угол расхождения потока;
  • невосприимчивость к изменению расстояния между плазмотроном и изделием;
  • высокая безопасность зажигания.

Все перечисленные выше характеристики являются одновременно и достоинствами метода. Например, цилиндрическая форма и возможность увеличения длины позволяет осуществлять сварочные работы даже в самых труднодоступных местах.

Также особенности технологии упрощают проведение сварки при наличии колебаний изделий, за счет нечувствительности к изменению расстояния.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1083
Источник: https://tutsvarka.ru/vidy/plazmennaya

Схема получения плазменной струи


Плазменное преобразование достигается за счет воздействия сильного электрического поля, созданного дугой при прохождении через газ, на принудительно вдуваемый газ, поступающий через сопло горелки.

Таким образом, для преобразования электрической дуги в наэлектризованную струю плазмы, необходимо выполнить два условия:

  • выполнить ее сжатие;
  • провести прогон через нее специального газа для создания плазмы.

Сжатие обеспечивает специальное устройство плазмотрона. В итоге, толщина струи уменьшается, а напор — возрастает. Одновременно к дуге подается газ, который под ее воздействием нагревается и превращается в плазму. За счет нагрева происходит расширение и увеличение объема газа. В результате из сопла он устремляется с большой скоростью. При этом, если обычный электрический разряд имеет температуру порядка 5000-7000оС, то плазма может достигать 30 000оС.

Для образования плазмы используют в основном аргон с добавлением небольшого количества гелия. Электрод должен быть также защищен нейтральным аргоном. В качестве электрода выбирают вольфрамовые изделия с добавлением тория или иттрия.

Технология плазменной сварки характеризуется высокой температурой и небольшим диаметром дуги, что обеспечивает ее значительную мощность.

Блок: 4/9 | Кол-во символов: 1254
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/plazmennaya-svarka.html

Устройство и принцип работы плазмотрона

Аппарат, выполняющий роль плазменного генератора, называют плазмотроном. Он представляет собой устройство, использующее энергию электричества для создания плазменного состояния газа и дальнейшего использования плазмы в образовании сварочной дуги.

Используют два вида конструкций плазмотронов, работающих по схеме косвенного или прямого образования дуги.

Для плазменной сварки используют преимущественно плазмотрон, работающий по прямой схеме, когда катодом служит вольфрамовый электрод, а анодом — свариваемая поверхность. Именно тогда дуга приобретает форму цилиндра.При косвенной схеме работы струя плазмы имеет обычный конический вид.

Основными узлами такого устройства являются:

  • вольфрамовый электрод (катод), который образует одну связку с устройством подачи плазмообразующего газа;
  • корпус устройства;
  • сопло с формообразующим наконечником;
  • термостойкий изолятор;
  • охлаждающая система с использованием водной струи;
  • пусковое устройство.

Для возбуждения основной дуги к поверхности металла от аппарата подключается положительно заряженный кабель.

Возникшая дуга ионизирует газ, поступающий из баллона или компрессора в камеру под давлением. При разогреве во время ионизации газ расширяется и выбрасывается в виде струи плазмы из камерного пространства с большой кинетической энергией.

Для того, чтобы облегчить розжиг основной дуги, в камеру плазмотрона встроен вспомогательный электрод, выполняющий роль анода. При включении плазмотрона в сеть и его запуске этот электрод получает положительный заряд, образуя дугу с вольфрамовым катодом. Возникшая плазменная струя разогревает свариваемый металл и провоцирует розжиг основной мощной плазменной дуги по схеме “вольфрамовый катод-поверхность металла”. Выполнив свою функцию, дежурная плазменная дуга гасится, а аппарат продолжает работать на основной струе плазмы.

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 1843
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/plazmennaya-svarka.html

Сравнение: сварка аргоном или плазмой


Сварка аргоном – Gas Tungsten Arc Welding (на русский переводится немного длиннее: дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа) и плазменная сварка часто путаются между собой неспециалистами из-за внешней схожести оборудования и даже части расходных материалов. Между тем, это совсем разные процессы.

Отличие аргонной сварки от плазменной сварки

Аргонная сварка производится в атмосфере аргона при обычном давлении, плотность энергии в дуге не превышает таковую для простой сварки. Просто сварочная ванна защищается от действия кислорода, а вольфрамовый электрод практически не расходуется.

Плазменная сварка выполняется плазмотроном – генератором плазменной дуги в атмосфере повышенного давления. При этом достигается очень высокая температура в узком столбе плазмы. В отличие от дуги атмосферного давления, факел у плазменной дуги почти цилиндрической формы, давление на металл в 5-8 раз больше.

Аргон или плазма: что лучше

Каждый вид процесса хорош для своих целей. Аргоновая сварка имеет очень широкую область применения: можно варить практически все, что вообще способно образовывать сплавы с приемлемыми механическими свойствами. Очень широко используется аргоновая сварка в аэрокосмической промышленности, особенно в ракетной технике, где к тонким металлическим деталям и швам предъявлены очень высокие прочностные требования.

Плазменная сварка также имеет свои преимущества. Хотя наиболее широко плазмотроны используются для резки металла (т.к. очень быстро и ровно режут), для сварочных работ они тоже применяются. Например, там, где требуется минимальное коробление металла, выгодно уменьшать зону термического воздействия. Для этого как раз и хороша плазменная сварка.

Скорость выполнения плазменной сварки гораздо выше. Плазменная дуга горит значительно стабильнее обычной. К тому же, использование защитного газа “поверх” рабочего прибавляет плазменной сварке большую часть преимуществ аргонной сварки.

***

Плазменная сварка, без всяких сомнений, представляет большой интерес как мощный источник нагрева с малой областью воздействия. Тот факт, что запатентована она была еще в начале 60-х прошлого века, а в открытых источниках о ней до сих пор можно найти не так уж много информации, говорит о том, что эта технология попала в гражданскую промышленность от военных, которые тщательно скрывают все и всегда, просто по природе своего ведомства. А действительно ценные вещи они берегут пуще глаз до последнего. Таким образом, и для гражданских инженеров в промышленности, и для домашних умельцев тут открывается большое поле для самостоятельных исследований.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 2625
Источник: https://plazmen.ru/texnologiya-plazmennoj-svarki/

Технология плазменной сварки и резки металла

Для нагрева деталей используется плазма – ионизированный газ, полученный в результате работы электрической дуги под повышенным давлением. Небольшая плазменная горелка (плазмотрон) показана на рисунке ниже. По нему можно примерно оценить практические параметры плазменного факела:

Плазмотрон позволяет как резать, так и сваривать любые известные в природе металлы и неметаллы, если только для этого нет серьезных фундаментальных физических или химических препятствий (адгезия, реакционная способность и т.п.).

В чём заключается сущность плазменной сварки

На поверхность металла в области шва направляется струя плазмы из плазмотрона – специальной горелки, в которую подается рабочий газ. Может быть использован еще и защитный газ для создания химически нейтральной среды. Тепловая энергия вся сосредоточена в тонкой струе плазмы и нагрев ванны происходит в только в области сварки.

Температура в этой области очень высокая, может достигать 10000-15000 градусов. Благодаря теплопроводности металла она быстро снижается до температуры плавления в узкой области шва. Если при этом область шва защищена инертной или восстановительной средой, (а часто и тем и другим), то в результате можно получить очень точный и качественный шов. На рисунке ниже показан разрез работающей плазменной горелки:

Диаметр сопла на рисунке показан намного больше в пропорции, чем есть на самом деле, для наглядности.

Фактический диаметр сопла связан с рабочим давлением и оптимальным расходом газа.

Корпус горелки изготавливается из стали, анод – из чистой меди. Анод имеет полость, которая омывается охлаждающей водой. В полость между анодом и катодом подается рабочий газ под давлением 2-5 бар, который питает дуговой разряд.

Поскольку защитный газ (обычно аргон) практически не ионизирован, и не ускоряется электрическим полем дуги, то он довольно быстро “разлетается” и смешивается с воздухом. Поэтому оптимальное расстояние между сварочной ванной и торцом горелки занимает очень небольшой диапазон, который необходимо выдерживать в работе.

Поскольку при плазменной сварке не происходит лишнего прогрева металла, то и остывание шва происходит быстро, что иногда нежелательно. Поэтому процесс сварки может включать дополнительные операции: например, предварительный подогрев или даже работа несколькими горелками при автоматизированной сварке.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 2370
Источник: https://plazmen.ru/texnologiya-plazmennoj-svarki/

Нагнетание газа


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



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

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

Блок: 7/15 | Кол-во символов: 757
Источник: https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html

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.

Блок: 14/15 | Кол-во символов: 942
Источник: https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html

Итог


Плазменная технология сварки является единственно возможным и доступным методом обработки некоторых металлов и сплавов. Особенно это относится к нержавеющим сталям, меди, латуни и т.д. Данный метод позволяет получать качественные, надежные и тонкие швы, а также осуществлять резку с высокой эффективностью.

Отдельное применение она нашла в соединении тонколистового металла без использования присадочной проволоки. Кроме того, такой тип сварки обеспечивает локальный нагрев лишь в области стыка, что может быть очень удобным при решении многих задач.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 555
Источник: https://tutsvarka.ru/vidy/plazmennaya

Оборудование для плазменной сварки

Внешне устройства мало чем отличаются от других аппаратов. Они по весу и габаритам сопоставимы с инверторами, аргонно-дуговыми сварочниками, электродуговыми полуавтоматами. Функциональность профессионального оборудования для плазменной сварки поражает — помимо сварки и резки предусмотрены операции:

  • воронения – химико-термическая обработка для получения нужного оттенка металла;
  • термического оксидирования черных сплавов – образования тугоплавкого диоксида кремния;
  • порошкового напыления красителей и защитных составов – создается ровная пленка на поверхности детали;
  • закалки – термического упрочнения внутренней структуры сплавов за счет снятия внутренних напряжений.

Установки для плазменной сварки различаются по мощности: от 20 А до 250-ти. Для работы с деталями свыше 2 мм агрегат стоит в пределах от 20 до 49 тысяч. На базе электродуговой сварки плазменное оборудование можно сделать самим, соорудив горелку с плавящимся электродом. Потребуется сварочный аппарат, комплект газовых рукавов для создания защитной атмосферы и шланги для подвода воды к горелке.

Блок: 7/9 | Кол-во символов: 1101
Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/plazmennaya-svarka

Плазмотрон – своими руками: при некоторой сноровке и минимальных знаниях несложно

Для сварочных работ с домашней техникой делают простую установку. Чтобы получить электрическую дугу, достаточно понижающего трансформатора на 30-50 V, мощностью 200-300 Вт. Держатели электродов делают из электротехнических клемников и карандаша. Древесину прорезают канцелярским ножом в нескольких местах по окружности, затем аккуратно вынимают грифель.

Ручной и стационарный держатели графитовых стержней склеивают из подручных средств. Они будут участвовать в генерировании плазмы. Чтобы не травмировать сетчатку глаз, работать лучше в специальных защитных очках.

Флюс делают, добавив воды в борную кислоту или буру. Из подручных материалов изготавливают зажимы для свариваемых деталей. Чтобы прогреть обе части будущего целого, подключают их двумя клеммами к одному полюсу трансформатора, второй полюс – к держателю графитового стержня. Место соединения обмазывают кашицеобразным флюсом. Можно приступать к работе.

Блок: 9/15 | Кол-во символов: 1000
Источник: https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html

Возбуждение дуги

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

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

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

Блок: 11/15 | Кол-во символов: 661
Источник: https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html

Сварочный аппарат «Горыныч»

Многофункциональная сварка «Горыныч» – это один из наиболее востребованных сварочных агрегатов отечественного производства. Это действительно качественный инструмент, который позволяет выполнять сварочные работы в домашних условиях своими руками. Необходимо отметить, что в линейке оборудования «Горыныч» есть аппараты различной мощности (8,10,12А).

Для бытовых работ прекрасно подойдет устройство на 8А, 10-ти амперный аппарат характеризуется ценой/производительностью, а вот более мощное оборудование на 12А уже считается профессиональным. Агрегат для сварки марки «Горыныч» является довольно популярным как в России, так и на Украине (в частности, в Запорожье), в Белоруссии.

Блок: 13/15 | Кол-во символов: 707
Источник: https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html
Кол-во блоков: 26 | Общее кол-во символов: 23922
Количество использованных доноров: 7
Информация по каждому донору:

  1. https://tutsvarka.ru/vidy/plazmennaya: использовано 3 блоков из 8, кол-во символов 2994 (13%)
  2. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B0: использовано 2 блоков из 7, кол-во символов 752 (3%)
  3. https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/plazmennaya-svarka.html: использовано 3 блоков из 9, кол-во символов 4336 (18%)
  4. https://plazmen.ru/texnologiya-plazmennoj-svarki/: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 7805 (33%)
  5. https://svarkaprosto.ru/tehnologii/plazmennaya-svarka: использовано 1 блоков из 9, кол-во символов 1101 (5%)
  6. http://www.vse-o-svarke.org/publ/plazmennaja_svarka/sushhnost_sposoba_i_tekhnologija_plazmennoj_svarki/2-1-0-10: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 2091 (9%)
  7. https://instanko.ru/drugoe/plazmennaya-svarka.html: использовано 7 блоков из 15, кол-во символов 4843 (20%)


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий