Сварка плазменная это: Информация о методе плазменная сварка

alexxlab | 29.01.1994 | 0 | Разное

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 принцип работы

Плазменная сварка, принцип работы

которой описан ниже, применяется для сваривания металлов любой температуры плавления, хотя рекомендовано использовать технологию для работы с тугоплавкими сплавами. Один и тот же аппарат успешно справляется как со свариванием, так и с резкой, поэтому это достаточно универсальный инструмент и технология, благодаря чему она и получила широкое распространения в промышленности и бытовых условиях.

Принцип работы плазменной сварки основан на локальном разогреве металла потоком плазмы, которая генерируется в плазмотроне. Плазма представляет собой ионизированный газ, который под давлением выбрасывается через сопло плазмотрона. В этом газе содержаться заряженные частицы, которые отличаются способностью проводить электрический ток. Процесс ионизации газа производится непосредственно в плазмотроне под воздействием сжатой электрической дуги высокой мощности.

Температура генерируемой плазмы находится в пределах от 5 000 — 30 000 градусов по шкале Цельсия, чего достаточно, чтобы расплавить любой тугоплавкий металл. Важно отметить, что на «выходе», обычный, бытовой плазменный аппарат способен выдать до 7 000 градусов Цельсия. При соблюдении ряда технологических требований и создании должных условий, с помощью плазмы возможно сваривание металлических и не металлических деталей.

Не смотря на внушительные характеристики, приведенные выше, плазменная сварка, принцип работы которой не сложен, достаточно проста в устройстве и обслуживании. Как упоминалось выше, в этой технологии применяется направленная плазменная дуга, генерируемая подаваемым электрическим током требуемой сил (А). В свою очередь плазменная дуга образуется из так называемой «дежурной» (обычной). Основными характеристиками установки является следующие три качества:

• Минимальный диаметр плазменной струи;
• Высокая мощность;
• Высокие рабочие температуры.

Перечисленные характеристики вносят свои корректировки и в саму конструкцию, что вполне логично (можно читать и наоборот). Для достижения описанных выше характеристик, обязательным образом выполняются следующие условия:

• Интенсивное охлаждение стенок плазмотрона производится непрерывно;
• Используется не плавящийся вольфрамовый электрод, производимый с присадками тория;
• Обязательно организуется защита электрода путем подачи инертного газа (аргона).

 

Плазменная сварка принцип работы или как с ней работать?

Плазменная сварка принцип работы которой заключается в следующих действиях, имеет высокую производительность и качество сварных соединений. Итак, вот основополагающие принципы сваривания металлов плазменной сваркой:

• сварочный аппарат передает ток в плазмотрон, где возбуждается дуга. Затем подводится газ, образующий плазму. Газ нагревается дугой и ионизируется.
  Этот газ состоит из заряженных ионов и электронов, а также нейтральных молекул и атомов;
• получается плазма, которая вырывается из горелки со скоростью более 2000 км/ч. Она имеет температуру 10000⁰ С;
• сжатие плазменной дуги происходит устройством плазмотрона, которое охлаждается водой;
• после этого необходимо взять присадочную проволоку, одеть средства защиты и подвести сопло горелки к стыку детали на расстоянии 5 мм. Горелку держать под углом 70⁰;
• поверхность нагревать до расплавления на стыке и образования сварной ванны. Для качественной сварки необходимо поддерживать одно расстояние между соплом и стыком детали. Выбрать скорость перемещения горелки такой, при которой не будет происходить выдувания металла. При необходимости используется присадочная проволока.

Такая технология плазменной сварки металла позволяет качественно производить соединение деталей с наименьшими затратами времени, энергии и ресурсов. Процесс практически аналогичен и для использования этой технологии как на производстве, так и в бытовых условиях.

BINZEL BASICS: Что такое плазменная сварка?

Что такое плазменная сварка?
 
‘ Плазма ’ — четвертое состояние Материи.

Плазма – это горячий ионизированный газ, состоящий примерно из равного количества положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов. Характеристики плазмы значительно отличаются от характеристик обычных нейтральных газов, так что плазма считается особым «четвертым состоянием материи».

 
Проще говоря, плазма — это газ, который был перегрет до точки, при которой он стал высокопроводящим. В процессах сварки и резки это позволяет передавать электрический ток.

Температура плазменной дуги может достигать 30 000 градусов по Фаренгейту. (16 000 градусов по Цельсию).
 
Плазменная сварка была впервые представлена ​​как процесс примерно в начале 1960-х годов и использовалась в специальных слаботочных приложениях (микроплазма) от 0,5 А, как правило, или даже ниже, до 500 А в тяжелой промышленности.
 
На современном рынке плазменная сварка, хотя и считается экзотическим процессом, используется в самых разных отраслях, где ключевыми факторами являются объем производства, стабильность и минимальное время простоя.

Изображение вверху: Функциональная схема работы плазменной сварочной горелки.

 

Каковы преимущества процесса плазменной сварки?

 

Сфокусированная дуга

Одним из основных преимуществ процесса PAW является сфокусированная дуга, которая создается через отверстие наконечника. Размер отверстия может быть увеличен или уменьшен в соответствии с требованиями к силе тока, а также в соответствии с конкретными приложениями.

К преимуществам сфокусированной дуги относятся:

• Более глубокое проникновение
• Уменьшенная зона термического влияния (ЗТВ)
• Повышенная скорость передвижения
• Меньшее влияние магнитных полей (Arc Wander)
• Точность в автоматизированных/роботизированных приложениях

Некоторые приложения, в которых используется сфокусированная плазменная дуга:

• Термопары
• Катетеры (медицинская промышленность)
• Хирургические инструменты
• Сильфон с кромочной сваркой
• Датчики потока
• Ремонт инструментов и штампов
• Батареи
• Аэрокосмические компоненты
• Криогеника
• Трубные мельницы
• Сосуды под давлением

Защищенный электрод
 
В отличие от процесса TIG, когда вольфрамовый электрод открыт для атмосферы после цикла сварки, в процессе плазменной сварки электрод изолирован внутри камеры горелки и защищен газовым экраном. Это позволяет электроду оставаться в одном и том же состоянии в течение более длительных периодов времени и, таким образом, в приложениях автоматизации значительно снижает потребность в остановке процесса сварки для повторной заточки электрода… 

= Повышение производительности

Передача дуги

Чтобы предотвратить загрязнение при использовании процесса TIG, необходимо использовать высокую частоту для передачи дуги от электрода к заготовке. В приложениях автоматизации это может в некоторых случаях создавать проблемы, когда высокая частота может создавать помехи и прерывать работу управляющего оборудования. Этот метод переноса также может привести к преждевременному износу электрода, особенно при сварке большого объема и короткой продолжительности, что увеличивает потребность в повторной заточке электродов.

Плазменный процесс использует Постоянную Пилотную Дугу, которая позволяет передавать Дугу без использования Высокой Частоты. Это устраняет помехи в системе управления, а также обеспечивает надежную и точную передачу для более длительных производственных циклов…

= Повышение производительности.
 
Управление дугой
 
В дополнение к функциям источника плазменной сварки, таким как управление током, цифровое управление подачей газа (поддержание потока газа на одной линии с настройкой силы тока), импульсная и точечная синхронизация, плазменная сварочная горелка может предлагать другие функции. варианты, помогающие точно настроить характеристики дуги. К ним относятся следующие:

• Размер отверстия наконечника
• Задняя часть электрода
• Расход газа.
• Возможность использования нескольких газов

Эти варианты обеспечивают большую гибкость для дальнейшего улучшения процесса плазменной сварки для многих применений.
 
Выбор газа
 
Для улучшения процесса сварки можно использовать различные газы.
Например, в качестве плазменного газа ИЛИ защитного газа в сочетании с чистым аргоном можно использовать смесь аргона и водорода 2% или 5%.
 

• Аргоно-плазменный / аргоновый / водородный экран — повышенная теплоотдача от экрана Газ снижает поверхностное натяжение материала и позволяет увеличить скорость перемещения.
• Аргоно-водородная плазма / аргоновый щит – Концентрирует тепло в потоке плазмы для увеличения проникновения. (Режим замочной скважины)
  

Повышенная скорость перемещения

Сфокусированная дуга и более высокая концентрация тепла позволяют увеличить скорость перемещения в некоторых случаях.

Это можно рассматривать как немедленную выгоду в повторяющихся приложениях, где требуется крупносерийное производство.

 

Режимы работы

Существует два режима работы, которые обычно называются «Мягкая плазма» и «Замочная скважина».

Струя для пробивки материалов толщиной до 10 мм, что обеспечивает полное проникновение без необходимости подготовки шва.

= Повышение производительности

 

Фото образца плазменной сварки: нержавеющая сталь 8 мм / полное проплавление / стыковое соединение (без подготовки) / без присадочной проволоки / режим замочной скважины.

Отрасли и области применения, в которых используется процесс плазменной сварки .

• Аэрокосмическая отрасль
• Медицинский
• Автомобилестроение
• Производство аккумуляторов
• Производство сосудов под давлением
• Изготовление
• Промышленность из нержавеющей стали
• Резервуары для хранения
• Криогеника
• Производство термопар
• Товары для дома и быта
• Компрессоры
• Промышленное и бытовое кухонное оборудование
• Электроинструменты – пластины
• Сварка труб
• Трубные мельницы
• Ремонт инструментов и штампов
• Электростанции

И многое другое. …..

Плазменная сварка – обзор всего, что вам нужно знать

1. Газовая плазма, 2. Защита сопла, 3. Защитный газ, 4. Электрод, 5. Сужение сопла, 6. Электрическая дуга

Что такое плазменно-дуговая сварка?

При плазменной сварке дуга образуется между заостренным вольфрамовым электродом и заготовкой. Электрод помещается в корпус горелки, поэтому плазменная дуга может быть отделена от оболочки защитного газа. Затем плазма пропускается через тонкое медное сопло, которое сужает дугу. Это приводит к тому, что плазма дуги выходит с очень высокой скоростью и достигает температуры до 28 000 градусов по Цельсию.

Плазменная дуговая сварка и сварка ВИГ; Различия и сходства

При плазменно-дуговой сварке (PAW) колонна дуги TIG сжимается с помощью медного сопла с водяным охлаждением. Это значительно увеличивает плотность энергии дуги по сравнению с исходной дугой TIG.

Для плазменной сварки используется вольфрамовый электрод, а дуга зажигается с помощью высокочастотного напряжения. Это вспомогательная дуга, которая горит между вольфрамовым электродом (минимум) и плазменным соплом (плюс) с относительно низким током (от 1 до 15 ампер в зависимости от размера плазменной горелки). Вспомогательная дуга является проводником сварочного тока. Когда плазменное сопло приближается к месту сварки на несколько миллиметров, зажигается плазменная дуга.

О температуре

Температура вокруг вольфрамового электрода при сварке TIG составляет около 18 000 градусов Цельсия. В плазменной камере температура составляет 28 000 градусов Цельсия, а инертный плазменный газ очень сильно ионизирован. Сердцевина плазменной дуги, которая касается заготовки, примерно на 4000 градусов Цельсия горячее, чем 11000 градусов Цельсия дуги TIG. В плазменном сопле имеется отверстие, образующее плазменную камеру. Размер этого отверстия зависит от силы тока, используемого для сварки. В наших решениях для реальной жизни вы найдете более подробная статья о температурах TIG.

Три основных типа плазменной сварки

В плазменной сварке можно выделить три основных типа. Основное различие между тремя типами заключается в используемой силе тока.

1. Микроплазменная сварка , при силе тока от 0,02 до 15 ампер.
2. Плазменная сварка «методом вплавления» , при которой сварка осуществляется так же, как и в процессе TIG. Сила тока составляет от 15 до 100 ампер.
3. Плазменная сварка методом «замочной скважины». Уровни силы тока могут варьироваться от 15 до 350 ампер в зависимости от толщины материала.

Плазменная сварка с прорезью

При плазменной сварке с прорезью плазменная дуга просверливает отверстие в очень плотно закрытом шве. При перемещении плазменной горелки очень чистым движением шов немедленно снова закроется. Плазменная сварка с замочной скважиной почти всегда может применяться автоматически при силе тока до 350 ампер и выше. Обычно его проводят без добавок. Тем не менее, есть также приложения с присадочными материалами, такие как сварка опор, которые можно увидеть в этом видео.

Преимущества и недостатки плазменной сварки

По сравнению со сваркой ВИГ, плазменная сварка имеет ряд преимуществ:

• Тонкие материалы легче сваривать. Дуга ВИГ менее стабильна при тех же уровнях тока, а тепловложение больше из-за большей сварочной ванны.
• Проникновение больше. Это позволяет сваривать закрытые Т-образные швы толщиной до 10 мм. При TIG это максимум 3 мм.
• Дуга гораздо менее чувствительна к изменениям длины, потому что размер столба плазмы практически не меняется.
• Вольфрамовый электрод полностью встроен в горелку, поэтому вероятность появления вольфрамовых включений в ванне расплава практически отсутствует. Кроме того, срок службы электрода увеличивается.
• В связи с тем, что уровень тока при плазменной сварке значительно ниже при одинаковой толщине материала, зона термического влияния (ЗТВ) уже, а деформация меньше.
• Плазменная сварка очень легко автоматизируется и роботизируется.

Однако есть несколько недостатков:

• Сложность оборудования.