Плазма сварка: Плазменная сварка — технология, оборудование, принцип действия

Содержание

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.

На чем работает сварка этого типа?

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 10000
    0
    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 70<sup>0</sup>;
  • 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.

Инверторная ручная плазменная сварка: преимущество и недостатки

Плазменная сварка является одной из современных разновидностей способа соединения металла. Для достижения нужной температуры здесь, в качестве основного источника энергии, выступает плазма. Она формируется в поток и воздействует на заданный участок, благодаря чему расплавляется металл практически любой температурной стойкости. Инверторная плазменная сварка позволяет работать не только со стандартными сталями и нержавейкой, но также и с тугоплавкими металлами, такими как вольфрам, из которого часто изготавливают неплавкие электроды для аргонодуговой сварки.

Процесс плазменной сварки

Основной сферой применения данной методики является авиационная промышленность. Также ручную плазменную сварку можно встретить в приборостроении. Одной из главных особенностей способа является глубокое проплавление металла, что достигается за счет высокой температуры. Таким образом, за прохождение одного слоя можно сварить металл толщиной до 9 мм. Процесс может проводиться практически в любом пространственном положении, что делает его более универсальным для промышленного применения.

Плазменная дуговая сварка основана на получении плазмы, которая образуется из вещества, находящегося в газовом состоянии. Плазма выходит из специальной горелки, в которую также входит труба водяного охлаждения, вольфрамовый электрод, система подачи газа, труба водяного охлаждения, сопло для выхода плазмы и прочее. Плазменная дуга обладает температурой около 30 000 градусов Цельсия.

Преимущества плазменной сварки

К основным преимуществам данного метода соединения металла можно причислить следующие:

  • Высокая температура протекания процесса позволяет проваривать металлические изделия на максимальную глубину;
  • Дуга может гореть и на малых токах в диапазоне от 0,2 до 30 А;
  • Диаметр дуги более мелкий, в сравнение с электрической дуговой сваркой, что позволяет сделать шов более точным и не прогревать близлежащий металл;
  • Процесс соединения обладает минимальной чувствительностью к перемене длины электрической дуги;
  • Скорость проведения сварки находится на высоком уровне.

Недостатки

Здесь есть также свои недостатки, из-за которых во многих сферах процесс оказывается не столь выгодным и уместным, как другие варианты:

  • Воздушно плазменная сварка обладает высокой себестоимостью;
  • У нее низкий коэффициент полезного действия, так как часть энергии рассеивается в атмосфере и окружающем пространстве, а также на металл электрода;
  • Нужно обеспечивать подвод воды и плазмообразующего газа;
  • Сложность применения делает ее практически недоступной для проведения обыкновенных сварочных процедур в повседневности.

Разновидности

Существует несколько разновидностей данного типа сварки. Принцип действия в них остается практически одинаковым, так как основной род различий касается величины тока. Это переделается аппаратом, который применяется в данной сфере. Согласно данному параметру выделяют такие разновидности как:

  • Микроплазменная, которая обладает самым маленьким током, который лежит в пределах от 0,1 до 25 А;
  • Плазменная сварка, работающая на средних токах, которые лежат в диапазоне 50-150А;
  • И самая мощная дуга, которая превышает предел в 150 А.

Пример микроплазменной сварки

У каждой из разновидности имеются свои особенности применения. Для самого слабого варианта микроплазменной сварки лучше всего подходят тонкие металлы, так как в данном случае вероятность прожога сводится к минимуму. Когда используется наиболее мощный ток, то с учетом самого типа сварки, процесс происходит с полным проплавлением металлической поверхности. Данный способ отлично подходит для резки металла, а также проделывания отверстий. В средних режимах осуществляется большинство сварочных процедур, так как это один из лучших вариантов для стандартной сварки.

Помимо этого стоит еще выделить несколько отдельных разновидностей:

  • Процесс сварки происходит плазменной дугой, которая горит между изделием и неплавящимся электродом;
  • Сваривание плазменной струей, которая горит между соплом плазмотрона и неплавящимся электродом, а плазма выдувается при помощи газовой струи.

Виды плазменной сварки

Характеристики плазменной сварки

Плазменная сварка может проводиться одними из множества аппаратов, которые созданы для данного процесса. Ежегодно появляются новые модели, которые вытесняют с рынка старые. Здесь приведены параметры одних из основных моделей, которые активно применяются в современном производстве и могут еще долго оставаться актуальными для эксплуатации:

Параметры

УПС 301

УПС 503

Сила тока по нормальным параметрам, А

315, когда ПВ=60%

500, когда ПВ=100%

Диапазон допустимой величины тока, А

50-315

100-500

Напряжение, В:
 – во время х.х.

80

80

 – рабочее номинальное

20-40

20-40

Мощность потрребления сварочной установки, кВ А

25

50

Величина расхода газа, л/ч:
Плазмообразующего сырья

70-120

100-250

Защитного сырья

500-1000

600-1500

Расход воды, предназначенной для охлаждения установки, с выходным давлением в 0,25 МПа, л/ч

75

240

Скорость прохождения сварки, м/ч

5… 100

Диапазон величины присадочного материала, мм:
 – стальная проволока

1-3

 – алюминиевая или медная проволока

2-3

Размеры установки для сварки, мм:
 – источника питания

870 x 680 x 1050

(700 х 670 х 880) х 2

 – колонный с направляющей

3450 x 2000 x 2800

 – пульта управления

340 x 380 x 520

шкафа управления

460 x 630 x 2600

Вес максимальный, кг

325

2900

Устройство и принцип работы

Плазменная сварка обладает особенным принципом работы. Все начинается в устройстве, который называется плазмотрон. Оно служит для образования плазмы. В нем, в зону плазменной дуги, подводят газ, который является основным сырьем для образования плазмы, так как именно он находится в том агрегатном состоянии, которое ей предшествует. Под воздействием дуги температура газа начинает повышаться, а также запускается процесс ионизации.

Исходя из физических законов, обуславливающих поведение газа под воздействием температуры, начинается активное расширение вещества. Газ увеличивает свой объем, примерно, в 50-100 раз. Из-за этого происходит его очень быстро истекание через канал сопла в плазмотроне. Основным источником тепла для сварки здесь выступает тепловая энергия газа и кинетическая энергия ионизированных частиц. В плазмотронах чаще всего применяются горелки на постоянном токе.

Технология сварки

Для проведения процесса используются такие газы как азот, аргон, кислород и обыкновенный воздух. Технология плазменной сварки во многом напоминает аргонодуговую. Для работы здесь применяется воздушно-капельная смесь, которая играет роль защитной среды от негативного воздействия факторов внешней среды. Мощность источника регулируется путем вдувания в электрическую дугу специального газа, который служит для образования плазмы. Также можно сжать поток, но это оказывается более сложным делом.

«Важно!

Вне зависимости от параметров, форма дуги здесь всегда будет цилиндрической.»

В то время, когда начинается прямое воздействие плазменной дуги, то начинается подача воздушно-газовой смеси. Это дает высокое давление на обрабатываемую поверхность, что только усиливается небольшим диаметров дуги. Это создает такие условия, при которых сварочный процесс проводится более быстро. Поэтому, нужно освоить навыки управления, чтобы получить качественную дугу.

 

Используемое оборудование

Чтобы провести плазменную сварку, следует использовать специальные установки, которые предназначаются для данного процесса. В основном в такие установки входят два устройства. Это источник питания и плазмотрон.

Плазмотрон и источник питания для плазменной сварки

Источник является более стандартным агрегатом, встречающимся и в других разновидностях, тогда как плазмотрон присущ только данной методике. В его состав входят следующие элементы:

  • Электродный узел;
  • Фторопластовый корпус;
  • Наружный кожух;
  • Электрод;
  • Изоляционная втулка;
  • Механизм для регулировки воздушного потока;
  • Гайка сопла;
  • Сопло.
Заключение

Благодаря использованию столь необыкновенного источника энергии, плазменная сварка стоит обособленно от остальных технологий. Хоть для нее и используется такой же газ, как и для газопламенной сварки и в среде защитных газов, инновационный подход к принципу действия существенно меняет свойства технологии.

Плазменная сварка PAW. Компания «Интертехприбор»

PAW — Plasma Arc Welding плазменная сварка (сварка сжатой дугой) или PTAW — Plasma Transferred-Arc Welding плазменная сварка дугой прямого действия. Плазменная сварка – это сварка с помощью направленного потока плазменной дуги.



Плазменная сварка PAW

Также аббревиатуры плазменной сварки могут быть дополнены обозначениями, идентичными для сварки TIG:

  • PAW-CW  Cold Wire плазменная сварка с подачей нейтральной (холодной) присадочной проволоки
  • PAW-HW  Hot Wire плазменная сварка с подачей электропроводящей (подогретой) присадочной проволоки
  • PAW-DC   Direct Current плазменная сварка на постоянном токе
  • PAW-AC   Alternating Current плазменная сварка на переменном токе

Технология плазменной сварки

Методы применения потока ионизированной плазмы в качестве источника энергии при сварке начали внедряться еще в 50-х годах прошлого столетия, но только в последнее время нашли свое широкое применение. Процесс основан на ионизации плазменного газа с помощью электрической дуги и его фокусировании с помощью специальной конструкции наконечника плазмотрона. Такая фокусировка позволяет создать более интенсивный, концентрированный поток энергии в зоне сварки.

Различают конструкции с прямой и косвенной дугой. Плазменная сварка с прямой дугой преобладает в сварке металлов и может быть в целом охарактеризована как усовершенствованный метод TIG сварки. Плазменный газ ионизируется в плазмотроне и создает стабильный разряд в рабочей зоне даже при низкой энергии. Благодаря этому плазменная сварка, например, может использоваться для микрообъектов. Для толщин до 3 мм. плазменная сварка и сварка TIG сопоставимы между собой. Но для больших толщин, благодаря большей плотности энергии в дуге, плазменная сварка позволяет обеспечить более глубокое проплавление и большую скорость сварки, а остаточные деформации (коробление) деталей меньше по сравнению с TIG сваркой.

В плазменной сварке газы используются для 3 различных целей:

  • Плазменный газ. Это носитель, который формирует поток плазмы между электродом и рабочей зоной сварки. Аргон или аргоно-водородные сварочные смеси часто используются как плазменный газ для нержавеющих сталей, а смеси аргона с гелием – для цветных металлов. 
  • Защитный газ. Отдельная изолирующая среда требуется для защиты сварочной ванны и околошовной зоны. Защитный газ подается через отдельное (внешнее) сопло сварочной горелки и окаймляет поток плазменного газа как защитная оболочка. В зависимости от типа используемого газа, плотность энергии в дуге может быть даже увеличена с помощью защитной оболочки. Обычно один и тот же газ используется и в качестве защитного, и в качестве плазменного. 
  • Вторичный защитный газ. Отдельно защитный газ подается в зону корня шва с обратной стороны деталей, если зона разогрева на обратной стороне также должна быть защищена. В качестве вторичного газа используют высокочистый аргон или специальные сварочные смеси. Для обеспечения подачи газа от одного баллона и в сварочную горелку, и для защиты корня шва, рекомендуется использовать специальные редукторы с Т-коннектором и двумя расходомерами.

Плазменная сварка профессионального уровня — Плазма и газ-резка, сварка, напыление

АВН , указанную Вами про спирто-водянные плазменные сварочные аппараты читал. Однако после нескольких страниц я понял, что это существенно разные технологии, так как при сварке используется не газ (аргон), а жидкое вещество (раствор спирта). Надеюсь, Вы не станете утверждать, что между аргоном и спиртовым раствором нет никакой разницы… А вот с аргонно-дуговой сваркой газоплазменную сварку объединяет защитный газ, применение которого давно зарекомендовала сама многолетняя практика.

По Вашему указанию, прочитал свое собщение. Вообще-то оно было написано от первого лица. Странным было бы, если я писал от третьего лица, или вовсе если бы именовал себя «Мы»… Так что всё в пределах нормы. А количество местоимения «я» соответствует норме допустимого предела.

и оцените категоричность своего мнения:»Однако похоже в Российской Федерации технология плазменной сварки начинает завоевывать авторитет среди профессиональных сварщиков!Смотрите видеоролик и делайте вывод сами!!!» Надеюсь,что мнения проф.сварщиков о этом оборудовании в теме Вы тоже читали.Убедить меня у Вас не получится,т.к. я тоже ретроград и тупой ортодокс,сидящий на яйцах и не выпрыгивающий за буйкифлажки http://websvarka.ru/…t=20#entry38433 .Если же » чисто подрабатываю ручной дуговой сваркой»,то лучше сфотографируйте это и в «Св.швы» http://websvarka.ru/…1620#entry38314 .

Я всего лишь обрадовался этой новости и поделился с людьми. Жаль, что кроме агрессии в мой адрес от Вас, а также биржевых выпадов в адрес бедной компании из видеосюжета от других участников данного форума, ничего по поводу именно газоплазменной сварки так и не прозвучало. А в указанных Вами темах ничего про неё нет. Совет по использованию марки электродов пустой, ибо я и так пристрастился именно к УОНИ 13/55 от Новосибирской компании «Новые материалы и технологии» (дешево и приемлемо качество шва)…
Увы, но убеждать Вас в чем-то не собирался и не собираюсь. Однако надеюсь, что на данном сайте найдется профессиональный сварщик, который непосредственно варил газоплазменной сваркой, и поделится своими впечатлениями! Мнения про опыт сварки Мультиплазами и прочей аналогичной хренью излагать не стоит!!!

Что такое плазменная резка — Статьи о сварке

   Что такое плазменная резка?

    В словаре Вебстера слово плазма определяется как набор заряженных частиц, которые содержат равное количество положительных ионов и электродов, которые демонстрируют некоторые свойства газа, но в отличие от газа, плазма – это хороший проводник электричества. Плазма – это поток электрически нагреваемого газа. Несмотря на это, процесс резки металла очень прост. Поток электронов, называемый электрическим потоком, который протекает через газ, ограничен направлением через небольшое отверстие. Поток имеет высокую плотность и перемещается с высокой скоростью, он способен расплавлять (разрезать) большинство металлов. Это и есть плазменная резка.

    В установках плазменной резки применяются латунные сопла для сужения потока газа и образования дуги, который через него протекает. Дуга перемещается от электрода к металлу, который подлежит резке. Дуга в процессе воздушно-плазменной резки именуется дугой прямого действия, но в некоторых системах применяется дуга косвенного действия, в которых дуга отскакивает от электрода обратно к соплу. Процесс воздушно-плазменной резки применим только для токопроводящих материалов, для резки нержавеющих сталейЮ алюминия, меди и других металлов. При плазменной резке некоторых металлов не достигается высокое качество кромки разрезаемого металла.

  Электроды в установках плазменной резки изготовлены  из меди, с металлической вставкой, преимущественно вольфрамовой или гафниевой. Вставка нужна из-за низкой температуры плавления меди. В качестве газа при воздушно-плазменной резке используется кислород, т.к. кислород в потоке плазменной резки вступает в реакцию с мягкой сталью. Именно поэтому чистый кислород применяется при резке углеродистых и низколегированных сталей. Благодаря химической реакции между металлом и кислородом в плазменном газе способствует увеличению скорости резки и качества кромки разрезаемого металла.  Для плазменной резки нержавейки (нержавеющей стали) или алюминия применяется азот. При резке нержавейки (нержавеющей стали) или алюминия большой толщины используется смесь аргона и водорода.

    Основной принцип воздушно-плазменной резки – это то, что дуга переносится в потоке газа  от электрода через отверстие сопла к разрезаемому металлу.

 

Плазменная сварка и наплавка Castolin

Micro GAP 50 DC разработан для ручной и полуавтоматической сварки, которые требуют частой смены значений параметров. Все настройки отображаются на ЖК-дисплее в виде понятных символов и текста, с возможностью сохранения в память до 100 различных настроек процесса. Особо мощный инверторный nисточник выдает ток от 0.5 до 50А, который вполне достаточен для микро-плазменной сварки.

Micro GAP 50 DC поддерживает процесс сварки дугой с плазменным переносом (PTA). GAP-процесс идеален для наплавки и соединения деталей. Плотная, высококонцентрированная дуга образуется путем сжатия плазмообразующего газа между соплом и электродом горелки. Дуга с плазменным переносом быстро плавит локализированную поверхность, дополнительно защищаемую инертным газом. Подача наплавляемого материала в виде порошка или проволоки происходит независимо от плазменной дуги; существует множество различных конфигураций комплекса плазменной сварки и наплавки.

GAP (GasArcProcess) технология имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной дуговой сваркой:

  • высокая плотность и сфокусированность дуги
  • сверхвысокая скорость плавления
  • однородность наплавленного слоя, отсутствие брызг и пор
  • перемешивание, тепловложение, отклонения, зона термического влияния гораздо меньше, чем при обычных видах сварки
  • идеальный контроль за толщиной наплавочного слоя
  • высочайшая чистота и качество наплавки
  • гладкая поверхность наплавочного слоя снижает время последующей мехобработки
  • воспроизводимость операций

Со всеми этими преимуществами, GAP-процесс предназначен для работ, которые требуют высокой точности, минимальных отклонений и тепловложений. GAP-технология также обеспечивает исключительную чистоту материала наплавки непосредственно с первого слоя.
В связи с высокой производительностью, точностью контроля за толщиной наплавочного слоя, качеством поверхности наплавки, GAP-процесс позволяет значительно сократить производственные затраты за счет экономии потребления материалов и снижения общего времени проведения операций.

Процесс переноса плазменной дугой РТА (Plasma Transferred Arc) 

Eutronic GAP® — процесс переноса плазменной дугой (РТА)от компании Castolin Eutectic. 

GAP® идеален для соединения и нанесения покрытий. При процессе PTA плазма фокусируется при прохождении через тугоплавкий анод, вызывая значительное уплотнение и повышение мощности дуги. Присадочный материал, в виде мелкодисперсного порошка или цельной проволоки, подается прямо в столб плазменной дуги, который защищается от атмосферного воздуха потоком инетртного газа. 

Компания Castolin Eutectic разаработала специальные порошки для GAP® применения. 

GAP (GasArcProcess) технология имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной дуговой сваркой:

  • высокая плотность и сфокусированность дуги
  • сверхвысокая скорость плавления
  • однородность наплавленного слоя, отсутствие брызг и др.
  • перемешивание, тепловложение, отклонения, зона термического влияния гораздо меньше, чем при обычных видах сварки
  • идеальный контроль за толщиной наплавочного слоя 
  • высочайшая чистота и качество наплавки
  • гладкая поверхность наплавочного слоя снижает время последующей мехобработки
  • превосходная воспроизводимость операций
  • прочность и ударостойкость покрытий
  • возможность автоматизации (электронное управление подачей газа и порошка, интерфейс для полного внешнего управления)

Состав комплекта:

Установка плазменной сварки Micro GAP 50 DC

Плазматрон (горелка) Torch E5N, 3м   с клавишами для ручного управления.  Наклон 70гр. Водоохлаждаемая горелка. Максимальный сварочный ток: 50А Вес со шланг-пакетом: 1,5кг
Набор запасных и быстроизнашивающихся частей для горелки E5N
Охлаждающая жидкость Cooling Liquide Xuper Cool, 5л

Что такое плазменная сварка?

Плазменная сварка (PAW) — это процесс, используемый вместо газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW). Он может быть использован для сварки любого металла, который может быть сварен с использованием газовой вольфрамовой дуговой сварки, которая включает в себя почти все коммерчески используемые сплавы и металлы. Плазменная сварка считается улучшением процесса GTAW, потому что дуга более сфокусирована.

Электрод сварщика с плазменной дугой расположен внутри корпуса горелки. Это позволяет разделить плазменную дугу и защитный газ, что отличает плазменную сварку от газовой вольфрамовой сварки. Плазма проталкивается через медное отверстие при очень высоких скоростях и температурах. Плазменная дуга достигает почти 36 032 градусов по Фаренгейту (около 20 000 градусов по Цельсию) и достигает скоростей, близких к скорости звука.

Плазменная дуга фокусируется узким сужением медного отверстия. Этот повышенный фокус дает процессу большую стабильность дуги и концентрацию энергии, чем GTAW. Кроме того, сфокусированная дуга, используемая в этом методе, позволяет использовать этот процесс в автоматизированном оборудовании, что исключает необходимость подвергать людей опасности при выполнении опасных сварочных работ.

Процесс плазменной дуговой сварки также может варьироваться в зависимости от ключевых компонентов: электрического тока, используемого для создания дуги, скорости потока плазменного газа и диаметра медного отверстия. Изменяя любой из этих компонентов, можно достичь различных результатов и режимов плазменной сварки. Три наиболее распространенных варианта процесса плазменной дуговой сварки — это микроплазма, режим плавления и режим замочной скважины.

Плазменная сварка требует подачи как минимум двух типов газа. Эти типы газа являются плазменным газом и защитным газом. Фактический процесс сварки использует плазменный газ, а защитный газ действует как флюс, защищая сварной шов от внешней атмосферы. Третий тип газа, называемый отстающим газом или обратной продувкой, также может потребоваться при сварке определенных металлов.

Хотя плазменная сварка является улучшением по сравнению с газовой вольфрамовой дуговой сваркой, существуют некоторые недостатки, которые ограничивают ее использование. Этот процесс очень дорогой и сложный по сравнению с процессом газовой вольфрамовой дуговой сварки. Плазменная сварка требует регулярного технического обслуживания горелки и замены отверстия. Оборудование, используемое для плазменной дуговой сварки, также требует более высокого уровня квалификации оператора, чем газовая вольфрамовая дуговая сварка, и этот процесс является менее щадящим с точки зрения изменений и допусков при монтаже.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

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.

В плазменном процессе используется постоянная пилотная дуга, 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 в соответствии 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 усовершенствования процесса плазменной сварки, подходящего 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 — Увеличенная 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 передвижения

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

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»

В режиме «Замочная скважина» можно настроить параметры и конфигурацию резака, чтобы плазма

Stream 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

Что такое плазменная 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 высокими скоростями и достигает температуры до 28.000 градусов Цельсия.

Плазменно-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 мы также используем вольфрамовый электрод, а дуга зажигается с помощью высокочастотного напряжения. Это вспомогательная дуга, которая горит между вольфрамовым электродом (мин) и плазменным соплом (плюс) с относительно низким ток (от 1 до 15 ампер в зависимости от размера плазменной горелки).Вспомогательная дуга является проводником сварочного тока. Плазменная дуга зажигается, когда плазменное сопло приближается к месту сварки на несколько миллиметров.

О температурах

Температура вокруг вольфрамового электрода при сварке TIG составляет около 18 000 градусов Цельсия. Температура в плазменной камере составляет 28 000 градусов по Цельсию, а инертный плазменный газ очень сильно ионизирован. Сердцевина плазменной дуги, которая касается заготовки, примерно на 4000 градусов Цельсия теплее, 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 разделе «Решения для реальной жизни» вы найдете более подробную статью о температурах TIG.

Три основных типа плазменной сварки

При плазменной сварке различают три основных типа. Основное различие между тремя типами заключается в используемой силе тока.

  1. Микроплазменная сварка , где сила тока находится в пределах 0.02 и 15 ампер.
  2. Плазменная сварка «методом вплавления» , где 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. Плазменная сварка с замочной скважиной обычно выполняется без добавок. Тем не менее, есть также приложения с присадочными материалами, такие как сварка опор, которые можно увидеть в этом видео.

Преимущества

Если сравнивать со сваркой TIG, то 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, поскольку размер столба плазмы практически не меняется.
  • Поскольку вольфрамовый электрод полностью встроен в горелку, вероятность включения вольфрама в расплавленную ванну практически отсутствует.Кроме того, срок службы электрода увеличивается.
  • В связи с тем, что уровень тока при плазменной сварке значительно ниже при равной толщине материала, зона термического влияния (ЗТВ) уже, а деформация меньше.
  • Плазменная сварка очень легко автоматизируется и роботизируется.

Недостатки

Наконец, есть несколько недостатков:

  • Сложность оборудования. Настройка давления плазмообразующего газа очень точна.Речь идет о правильной настройке между защитным газом и плазмообразующим газом, для чего оборудование оснащено двумя счетчиками.
  • Точность предварительной обработки должна быть очень высокой, особенно при сварке с прорезью. Когда сварной шов слегка открыт, процесс замочной скважины не будет работать.
  • Из-за большой горелки доступ в небольшие помещения затруднен.
  • За сложной горелкой нужно ухаживать очень осторожно.
  • При ручной плазменной сварке устойчивость руки сварщика должна быть очень высокой, а из-за очень узкой сварочной дуги каждое движение руки сразу видно.

Плазменная сварка – обзор

16.3.1.11 J Плазменно-дуговая сварка и резка

Плазменно-дуговая сварка была разработана на основе сварки ВИГ путем размещения узкого отверстия вокруг дуги и подачи небольшого потока аргона через отверстие (рис. 16.80). ). Сжатая дуга разделяет газообразный аргон на положительно и отрицательно заряженные электроны, образуя плазму. Когда плазменный газ вытекает из столба дуги, он снова образует нейтральные атомы и отдает свою энергию в виде тепла.

Рисунок 16.80. Плазменная дуговая сварка

Слаботочная дежурная дуга зажигается между вольфрамовым электродом и водоохлаждаемым медным отверстием. 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 около 11 000°C, а суженная 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. Это позволяет получить сварной шов с глубоким проплавлением и высоким 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 квадратной кромкой.Когда горелка перемещается вдоль стыка, расплавленный металл обтекает края 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.

Техника сварки с прорезью может использоваться для сварки углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей толщиной 2,5-10 мм и алюминиевых сплавов толщиной до 20 мм. Скорость сварки обычно на 50–150 % выше, чем при сварке TIG.

Слаботочным вариантом процесса является микроплазменная дуговая сварка, которая применяется для прецизионной сварки тонколистового металла толщиной от 0,025 до 1,5 мм на токах 0,1-10 А. Плазменная дуга значительно стабильнее, чем ВИГ дуга, которая имеет тенденцию отклоняться от линии стыка при малых токах.

Плазменная резка Если потоки тока и газа достаточно увеличены, расплавленный металл, образовавшийся вокруг замочной скважины, выбрасывается на дно отверстия, и при перемещении плазменной горелки вдоль заготовки образуется разрез.Плазменная резка особенно подходит для резки цветных металлов, таких как алюминий, медь и никель, а также их сплавов, которые трудно резать кислородно-топливным пламенем. Большинство цветных металлов режут с использованием азота, смесей азота и водорода или смесей аргона и водорода в качестве плазмообразующего газа. Вторичный защитный газ, подаваемый через сопло, окружающее сопло плазменного газа, выбирается в зависимости от разрезаемого материала. Для мягкой стали и нержавеющей стали это может быть CO 2 , а для алюминия это смесь аргона и водорода.Иногда вместо вспомогательного защитного газа используется вода, а в другом варианте технологического процесса вода впрыскивается вокруг конца сопла плазмообразующего газа, что приводит к концентрации плазменного пламени и увеличению скорости резки.

Плазменная резка может использоваться для подготовки кромок листа (т.е. снятия фаски) и для фигурной резки. Процесс можно использовать вручную или горелку можно установить на механизированное оборудование для резки, идентичное тому, которое используется для газокислородной резки. При толщине металла до 75 мм углеродистые стали можно резать плазменной резкой быстрее, чем газокислородной, а при толщине до 25 мм скорость резки может быть в пять раз выше.

Важным вариантом процесса является использование сжатого воздуха в качестве плазмообразующего газа без предоставления какого-либо дополнительного защитного газа. Использование для охлаждения сжатого воздуха вместо воды позволяет упростить конструкцию горелки.

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

Плазменная дуговая сварка — OpenLearn

Плазменно-дуговая сварка

Процесс очень похож на сварку TIG, за исключением того, что дуга вынуждена проходить через сужение, прежде чем достичь заготовки.Это достигается путем окружения электрода соплом с небольшим отверстием и пропускания через него инертного газа. Это создает суженную струю плазмы с температурой до 17000°C.

Сравнение сварки TIG и плазменной дуги

Плазма

имеет более узкий сварной шов, меньше ЗТВ, более глубокое проплавление и меньшую потребность в токе. Оператор имеет большую гибкость, так как расстояние от плазмы мало влияет на ширину валика.

Производство:

  1. Плазменно-дуговая сварка аналогична сварке ВИГ.
  2. Дуга, возникающая между неплавящимся вольфрамовым электродом и заготовкой, сжимается, образуя высокотемпературную (17 000°C), высокоскоростную, цилиндрическую плазменную струю очень узкого диаметра. Дуга сужается через узкое отверстие в медном сопле с водяным охлаждением. Плазменный газ — аргон или смесь аргона и до 20% водорода.Внешний керамический экран используется для направления другого потока газообразного аргона вокруг плазменной струи в защитных целях.
  3. Источник питания в диапазоне 5–200 А постоянного тока. исправленный. Если используется 5% водорода или более, то для зажигания дуги требуется 100 В или более. Для слаботочной сварки в диапазоне 0,1–15 А используется блок питания 3 кВт, 200–250 В. Это называется микро -плазменная или игольчатая -плазменная сварка .
  4. Вольфрамовые электроды 1 шт.6, 2,4 и 3,2 мм в диаметре, в зависимости от применения.
  5. Очень чистый аргон используется для сварки активных металлов, таких как титан и цирконий. Аргон или смеси аргона и водорода используются для нержавеющей стали и никелевых сплавов, чтобы увеличить скорость сварки и уменьшить оксидные пленки.
  6. При плазменной сварке «замочной скважины» толщиной 2,5–6,5 мм в стыковых соединениях с прямоугольными кромками на передней кромке расплавленной ванны образуется отверстие. По мере сварки поверхностное натяжение заставляет расплавленный металл течь вверх за отверстием, образуя сварочный валик.

Материалы:

  1. Нержавеющая сталь, никель и никелевые сплавы, медь, титан и другие химически активные металлы могут подвергаться плазменной сварке в сечениях толщиной от фольги до 3–4 мм.
  2. Алюминиевые сплавы
  3.  можно сваривать с отверстием под ключ с использованием полупроводниковой схемы переключения мощности для изменения полярности во время сварки. Важна чистота поверхности. Механизмы подачи проволоки подают проволоку диаметром 25–250 см мин. -1 . Достигаются хорошие сварочные свойства.
  4. Титан и цирконий можно сваривать в секциях толщиной до 19 мм с использованием аргона высокой чистоты.
  5. Нержавеющая сталь и никелевые сплавы толщиной до 19 мм свариваются в смеси газов аргона и 5–8 % водорода.

Дизайн:

  1. Очень тонкие срезы можно сваривать плазменной сваркой в ​​замочную скважину.
  2. Минимальная деформация при сварке алюминиевых сплавов в замочную скважину (стыковые соединения):
    несовпадение на пластине 6 мм = макс. 2 мм.
    корневой зазор пластины толщиной 6 мм = макс. 1 мм.
  3. Внешний вид бус превосходный.
  4. Достижимы сварные швы с низкой пористостью.

См. также: Дуговая сварка в среде защитного газа (TIG/MIG/MAG) и ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA).

Эта статья является частью Manupedia, сборника информации о некоторых процессах, используемых для преобразования материалов в полезные предметы.

Что такое плазменная сварка? — Welding Headquarters

Процесс дуговой сварки, плазменно-дуговая сварка (PAW), чем-то похож на сварку TIG, поскольку дуга создается между сфокусированным вольфрамовым электродом и объектом.Однако плазменную дугу можно изолировать от оболочки защитного газа, поместив электрод внутрь корпуса горелки.

Вместо этого плазма проталкивается через тонкое медное сопло, ограничивающее дугу.

Что такое плазменная сварка?

Сварка или центральная дуга горит между заготовкой и вольфрамовым электродом при плазменной сварке. В качестве альтернативы между вольфрамовым электродом и строго охлаждаемым влагой соплом горит что-то, называемое «пилотной дугой», с максимальной силой 3-30 А.

Кроме того, между соплом и электродом проходит плазмообразующий газ (обычно аргон). Это немного вытеснит вспомогательную дугу из сопла, чтобы ее можно было использовать в качестве электромагнитной «вспышки».

Вспомогательная дуга полимеризует петлевой путь, и с чрезвычайно высокой надежностью основная дуга теперь может быть активирована без высокочастотного контакта.

Различные физические эффекты (охлаждающий эффект сопла, электромагнитные эффекты) осуществляют сужение дуги, характерное для плазменной сварки.Ванна расплава защищена безопасным газом, подаваемым между внешним соплом защитного газа и плазменными соплами.

Смеси чистого аргона или метана с водородом или гелием могут использоваться в качестве безопасного метана.

Подобно другим традиционным методам дуговой сварки, плазменная дуга имеет несколько более высокую плотность энергии и меньшее расстояние между лучами.

Хотя диаметр дуги ВИГ расширяется от кончика электрода к заготовке под углом 45°, диаметр плазменной дуги увеличивается незначительно и имеет форму столба.

Принцип работы плазменно-дуговой сварки

В среде с нейтральным плазменным газом необходимая для сварки энергия обеспечивается за счет электрической дуги. Эта дуга, образованная между неплавким электродом и изготовленными деталями, создается соплом, которое сжимает ее пневматически и механически.

  • Превосходный визуальный размер
  • Сокращение времени подготовки к сборке за счет исключения снятия фаски со слоев толщиной до 10 мм
  • Безотказная манипуляция
  • Качество соединения: 100-процентная рентгеновская точность обеспечивается максимальным и частым проникновением
  • Соблюдение химической структуры связующего
  • Уменьшение зоны воздействия тепла из-за сжатия дуги

Основы плазменно-дуговой сварки (ПАС)

Процесс дуговой сварки, ПДС использует электрод из неплавящегося вольфрама или вольфрамового сплава, что-то вроде GTAW.Основное различие между этими двумя сварочными процессами заключается в том, что электрод в PAW консольно закреплен в сопле, который служит для подавления дуги.

Через ограничительное сопло плазмообразующий газ ионизируется и выходит из сопла с высокой скоростью.

Одного плазмообразующего газа недостаточно для защиты атмосферы от расплавленного сварочного потока. Поэтому защитный газ подается вокруг основания плазмы, как и при GTAW.

Выходная мощность плазмообразующего газа немного ниже, чем у защитного газа, чтобы уменьшить турбулентность

Для поддержания одинакового размера пятна и плотности энергии конусная форма газовой вольфрамовой дуги требует контроля напряжения дуги (AVC) или контроля длины дуги ( ALC), предназначенный для автоматической сварки.В PAW ограниченная дуга ведет к более высокой столбчатой ​​дуге.

Это уменьшает влияние разницы длины дуги на плотность энергии и снижает требования к AVC или ALC. Преимущество отрезания электрода в сопле заключается в том, что уменьшается контакт с электродом.

Обычно электрода хватает на всю производственную смену без пескоструйной обработки.

Еще одной особенностью PAW является способ зажигания дуги. Обычно ток высокой частоты (ВЧ) используется для создания вспомогательной дуги между медным соплом и электродом.

ВЧ выключается после начала дежурной дуги. Ток вспомогательной дуги обычно фиксируется на одном уровне или может быть установлен на одном из двух уровней, обычно от 2 до 15 ампер.

Дуга передается на работу для сварки и является составной частью электрической цепи. Поскольку дуга формируется до выполнения сварного шва, начало дуговой сварки, как правило, достаточно точное.

Во время сварки вспомогательная дуга остается включенной, и горелка может выполнять следующий сварной шов, не требуя дополнительного ВЧ.

Это может быть полезно для сварки в роботизированных приложениях, где высокочастотный электромагнитный шум может взаимодействовать с автоматизированными системами управления. Следствием использования вспомогательной дуги является то, что для нее требуются плазменные горелки с влагоохлаждаемым охлаждением, особенно для приложений с минимальным током.

Различные режимы работы PAW

Путем изменения расхода плазмообразующего газа и диаметра отверстия можно получить следующие три режима работы.

Микроплазменная сварка

Микроплазма используется для сварки тонких листов (до 0.толщиной 1 мм), а также для деталей из сетки и проволоки. Прямая дуга, похожая на шприц, сводит к минимуму блуждающие дуги и смещения.

Сварка на среднем токе

Является альтернативой традиционной сварке TIG при использовании в режиме плавления. Преимуществами являются большая инфильтрация (из-за более высокого потока плазменного газа), лучшая устойчивость к загрязнениям подложки, таким как покрытия (электрод находится внутри горелки), и улучшенная устойчивость к различиям в зазоре между заготовкой и электродом без значительных изменений в подводимой энергии. .

Сварка через замочную скважину

За счет увеличения сварочного тока и потока плазменного газа создается очень сильный плазменный луч, который позволяет достичь полного погружения в материал, как при лучевой или лазерной сварке. Во время сварки создается замочная скважина, которая медленно проходит через металл, а расплавленная сварочная ванна движется позади, создавая сварной шов под факторами поверхностного натяжения.

Этот метод можно использовать для сварки более толстых материалов за один проход (до 10 мм нержавеющей стали).

Плазменная дуга обычно работает с характерным источником питания постоянного тока постоянного тока (провисания). Поскольку специальная система горелки и независимые потоки плазмы и защитного газа обеспечивают ее специфические функциональные особенности, консоль управления плазмой может быть подключена к традиционному источнику питания TIG.

Компания также предлагает специализированные плазменные системы.

В то время как ВЧ используется для активации дуги, сначала она генерируется между плазменным соплом и электродом.Эта «пилотная» дуга сохраняется внутри корпуса горелки до тех пор, пока она не будет перемещена к заготовке, необходимой для сварки.

Устройство вспомогательной дуги гарантирует стабильное начало дуги, а поскольку вспомогательная дуга сохраняется между сварными швами, устраняется необходимость повторного зажигания ВЧ, которое может вызвать электрические помехи.

Электрод, используемый во время плазменной фазы, состоит из вольфрама с содержанием 2% тория, а медь является плазменным соплом. Диаметр отверстия плазменного сопла имеет жизненно важное значение, а диаметр отверстия слишком мал для текущей ступени, а скорость потока плазменного газа может вызвать значительное окисление сопла или даже возгорание.

Для плазмообразующего газа обычно используется аргон с аргоном или аргоном плюс от двух до пяти процентов водорода в качестве защитного материала. В качестве плазменного газа можно использовать гелий.

Однако, из-за его жара, это снижает текущий рейтинг сопла. Меньшая масса гелия также может затруднить режим замочной скважины.

Комбинации гелия и аргона используются в таких материалах, как медь, в качестве защитного газа.

Понимание различных типов плазменно-дуговой сварки (PAW)

Теперь, когда мы знаем основы плазменной сварки, мы можем перейти к различным типам PAW, используемым сегодня.Ниже приведены две категории плазменной сварки:

Перенесенный PAW

В этой системе PAW используется постоянный ток с постоянным напряжением. Кроме того, в этой форме металл может быть связан с выводом + ve , а вольфрамовый электрод может быть связан с выводом – ve .

Дугу генерирует вольфрамовый электрод, а также участок работы. Для этого типа процесса и дуга, и плазма движутся к участку работы, что увеличивает мощность нагрева техники.

Этот тип PAW можно использовать для соединения прочных листов.

Непереносимый PAW

В этом процессе PAW используется постоянный ток прямой полярности. Кроме того, в этом процессе можно присоединить сопло к наконечнику + ve , а вольфрамовый электрод — к наконечнику — ve .

Дуга образуется внутри горелки между вольфрамовым электродом и соплом, что повышает ионизацию газа внутри горелки. Кроме того, горелка должна пройти через ионизированный газ, чтобы двигаться дальше.

Этот стиль PAW можно использовать для соединения тонких листов.

Это два разных типа дуговой сварки в лапах, которые можно использовать для сварки. Вы можете выбрать правильный метод PAW для своих применений, учитывая процесс/стадию, связанную с каждым типом плазменной дуговой сварки.

Обсудив типы плазменной сварки, мы можем теперь перейти к преимуществам и недостаткам плазменной сварки.

Преимущества и недостатки плазменной сварки

Несмотря на то, что плазменно-дуговая сварка (или PAW) используется в высоконадежных приложениях, таких как аэрокосмическая, электронная, автомобильная и медицинская промышленность, часто игнорируется в производстве стали, алюминия, или производство нержавеющей стали, потому что это намного сложнее и включает в себя более дорогостоящий набор инструментов, чем другие дуговые процессы.

Объяснение того, что затруднительное положение игнорируется, заключается в том, что лапа немного медленнее по сравнению с другими методами сварки, такими как лазерная сварка (LBW). Однако

PAW не самый медленный. Это быстрее, чем GTAW (газовая вольфрамовая дуговая сварка), которая также известна как TIG или инертный газ. Кроме того, PAW обеспечивает сварку с минимальными затратами, тогда как LBW был первым вариантом.

PAW также имеет ряд плюсов и минусов, включая металлопрокат, гибку металла, лазерную резку и т.д.По правде говоря, PAW гораздо более вялый, чем LBW.

Интенсивность может быть в пять раз выше, чем у PAW, на основе лазера, используемого в LBW. Однако, если учесть затраты на сварку, PAW гораздо более рентабельна, чем LBW и некоторые другие методы сварки.

Вот почему PAW до сих пор используется в металлообработке в качестве экономичной альтернативы дорогостоящей LBW, где не требуются высокое качество и высокая скорость. Однако у PAW есть недостаток, заключающийся в большем тепловом входе.

Запускает более широкие сварные швы и некоторые зоны термического влияния, а также LBW и EBW. Это создает большую нестабильность, а также механические повреждения имущества.

Тем не менее, у PAW есть преимущество перед ними, помимо экономической эффективности. Именно стойкость стыковочных зазоров, а также неровностей обеспечивает применение ПАВ в металлообработке.

Хотя дуга ограничена, столб плазмы имеет значительно больший диаметр, чем луч. Следовательно, наполнители с PAW генерировать проще, чем с LBW или EBW.

Что касается различий между PAW и GTAW, у PAW есть существенный недостаток — сложность. На самом деле, как вы понимаете, рентабельность GTAW выше.

По сравнению с конической газовой вольфрамовой дугой тонкая дуга для PAW менее устойчива к неровностям соединения. Тем не менее, нюансная дуга микроплазмы легко сохраняется при более низком уровне тока, что дает ей небольшое преимущество перед GTAW.

PAW имеет немного более низкий предел тока, который составляет почти одну десятую GTAW.Это, наряду с эффективным запуском дуги, делает плазменно-дуговую сварку идеальной для многих менее чувствительных приложений, таких как медицина и электроника.

PAW также обеспечивает большие преимущества по току по сравнению с GTAW. По этой причине активация сварных швов в режиме «замочной скважины» при плазменной дуговой сварке может привести к тщательному проплавлению всего за один проход в более тонком материале. №

PAW устраняет необходимость в дорогостоящих подготовительных работах по соединению и устраняет необходимость в наполнителе.Кроме того, большинство материалов можно сваривать с помощью DCEN (отрицательный электрод постоянного тока) с плазменной дуговой сваркой.

Несмотря на сложность и медлительность, PAW все еще используется, и легко понять, почему.

Выше мы обсудили некоторые причины использования плазменной сварки, а также некоторые причины, по которым ее следует избегать. Вы можете решить, использовать плазменную сварку или нет, в зависимости от того, что вы хотите получить от процесса сварки.

Чтобы облегчить вам выбор, мы кратко перечислим основные преимущества и недостатки не только плазменной сварки (PAW), но и плазменной дуговой резки.

Преимущества плазменной резки

Ниже перечислены основные преимущества использования плазменной резки:

  • Быстрая автоматизация
  • Оставляет небольшой пропил
  • Можно резать любые металлы
  • Повышенная толщина 150 мм
  • Резка выполняется быстрее (примерно в 5-10 раз), чем при кислородной резке

Недостатки плазменно-дуговой резки

Ниже приводится список основных недостатков использования плазменно-дуговой резки:

  • Большие первоначальные капиталовложения Большая область воздействия тепла
  • Система также вызывает заусенцы
  • Поверхности шероховатые
  • Создает дым и шум
  • Острые углы могут быть трудны для сборки

Преимущества PAW

Ниже приводится список основных преимуществ использования PAW:

  • Область воздействия тепла меньше по сравнению с GTAW
  • Архитектура факела re позволяет увеличить мощность дуги
  • Высокая температура плазмы и повышенная тепловая интенсивность обеспечивают эффект «замочной скважины» и обеспечивают полную пропитку нескольких швов при однопроходной сварке
  • Повышенный нагрев и плазменная струя обеспечивают более высокие скорости переноса
  • Этот подход обеспечивает более свободное наблюдение и контроль сварного шва

Недостатки PAW

Ниже приводится список основных недостатков PAW:

  • Горелка тяжелая, поэтому ручная сварка очень сложна и требует обучения
  • По сравнению с EBW и LBW, он создает более широкие сварные швы и зоны термического влияния
  • Система создает более высокий уровень шума в диапазоне около 100 дБ
  • Системы плазменной сварки очень дороги; следовательно, она потребует более высоких начальных затрат
  • Генерирует УФ- и инфракрасное излучение
  • Для проведения плазменной сварки требуются обучение и специализация

Вот и все — преимущества и недостатки как плазменно-дуговой резки, так и плазменно-дуговой сварки (ЛАП).Основываясь на этой информации, вы можете решить, является ли использование плазменной сварки для вашего конкретного применения хорошей идеей или нет.

Применение плазменной сварки

Один из наиболее распространенных вопросов о плазменной сварке после «что такое плазменная сварка» — это «где можно использовать плазменную сварку?» Ниже перечислены основные области применения плазменной сварки:

  • Используется для покрытия лопаток турбины особым образом
  • Может использоваться в таких секторах, как морская и аэрокосмическая промышленность
  • PAW используется в основном для ремонта инструментов, придания формы и окрашивания
  • Этот вид сварки применяется в основном для электронная промышленность
  • Используется для соединения труб и трубок из нержавеющей стали

Этот список не является исчерпывающим, и плазменная сварка может применяться во многих других областях.

Резюме

Что такое плазменная сварка? Приведенная выше информация — это все, что нужно знать о плазменной сварке.

Из вышеизложенного мы можем сделать вывод, что метод плазменной дуговой сварки в равной степени подходит для ручных, автоматизированных применений, в дополнение к различным операциям, включая сварку больших объемов листового металла, сварку физических кухонных приборов, автоматизированный ремонт лопаток реактивных двигателей. для точной сварки медицинского оборудования.

Похожие сообщения:

Плазменно-дуговая сварка (PAW)

Процесс плазменно-дуговой сварки (PAW) представляет собой процесс в среде защитного газа, в котором используется суженная дуга между неплавящимся вольфрамовым электродом и заготовкой.Переносимая дуга обладает высокой плотностью энергии и скоростью струи плазмы. Возможны два различных режима работы, называемые режимом расплавления и режимом замочной скважины. В режиме плавления используется меньший сварочный ток и создается сварочная ванна, подобная той, что образуется в режиме GTAW, в результате чего часть материала заготовки под дугой расплавляется. В режиме замочной скважины используется более высокий сварочный ток, так что дуга полностью проникает в материал заготовки, образуя концентрическое отверстие по всей толщине шва.Расплавленный металл затвердевает за замочной скважиной, когда горелка проходит через заготовку. Защита сварочной ванны обеспечивается ионизированным плазменным газом, выходящим из отверстия горелки, который дополняется вспомогательным источником защитного газа. Процесс PAW можно использовать как с добавлением присадочного металла, так и без него.

Поскольку суженная дуга PAW обеспечивает большую глубину проплавления по сравнению с GTAW, PAW потенциально выгоден для автогенной сварки (т. е. без использования присадочного металла) материалов на основе Ni/Co толщиной примерно 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 соединения с квадратной канавкой могут использоваться толщиной до 0,3 дюйма (7,6 мм). Хотя с помощью PAW можно сваривать широкий диапазон толщин, лучшие результаты обычно достигаются с другими процессами сварки для толщин за пределами диапазона от 0,125 до 0,3 дюйма (от 3,2 до 7,6 мм). При толщине шва более 0,3 дюйма (7,6 мм) для первого прохода можно использовать автогенную сварку с замочной скважиной, за которой следует сварка без замочной скважины (вплавление) PAW с присадочным металлом.Другой процесс сварки, такой как GTAW, также может быть использован для второго и последующих проходов.

Электрическая полярность для процесса PAW должна быть отрицательной электродом постоянного тока (DCEN / «прямая полярность»). Необходимо обеспечить надлежащий баланс между сварочным током, расходом газа и скоростью перемещения, чтобы обеспечить стабильную сварку с замочной скважиной. Нестабильная замочная скважина может привести к турбулентности в сварочной ванне. Аргон или смеси аргона и водорода обычно используются в качестве дроссельного газа и защитного газа.Отверстие газа оказывает сильное влияние на глубину проникновения и профиль. Небольшое количество водорода (~ 5%) обычно достаточно для увеличения энергии дуги при автогенной сварке с замочной скважиной, а более высокое количество может привести к пористости металла сварного шва. При большей толщине шва может потребоваться увеличение расхода газа через отверстие и увеличение сварочного тока, чтобы инициировать замочную скважину. Для заполнения замочной скважины в конце сварного шва может потребоваться уменьшение расхода газа через отверстие и снижение сварочного тока.Более высокие скорости перемещения требуют более высоких сварочных токов для получения сварки с замочной скважиной. Чрезмерная скорость перемещения может привести к возникновению подреза, который представляет собой канавку, вплавленную в основной металл рядом с носком или корнем сварного шва и оставшуюся незаполненной металлом сварного шва. Сварочную горелку следует держать по существу перпендикулярно к заготовке как в продольном, так и в поперечном направлениях и удерживать на центральной линии сварного соединения. Даже незначительное отклонение от этого условия может вызвать дефекты непровара в металле шва.

Принцип плазменно-дуговой сварки и отличия от GTAW (TIG)

Плазменно-дуговая сварка (PAW) — это процесс дуговой сварки, аналогичный дуговой сварке вольфрамовым электродом (GTAW). Дуга образуется между электродом, обычно изготовленным из спеченного вольфрама, и медным соплом или заготовкой. В отличие от газовой вольфрамовой дуговой сварки, электрод для плазменной дуговой сварки расположен внутри корпуса горелки; следовательно, плазменная дуга отделена от оболочки защитного газа. Плазма проталкивается через тонкое медное сопло, сужающее дугу, и плазма выходит из отверстия с высокой скоростью и высокой температурой.

 

Каков принцип плазменной дуговой сварки и как она работает?

 

Можно сказать, что процесс плазменно-дуговой сварки (PAW) является развитием дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) или сварки TIG. Однако конструкция сварочной горелки в PAW сильно отличается от конструкции в GTAW. Горелка PAW с водяным охлаждением имеет две насадки:

  1. Внутреннее медное сопло с небольшим отверстием, внутри которого расположен неплавящийся вольфрамовый электрод.Внутреннее сопло (иногда называемое плазменным соплом) имеет подачу инертного газа (аргона или гелия или смеси аргона и гелия).
  2. Внешнее сопло (окружающее внутреннее сопло) для подачи защитного газа.

Сварочная дуга может зажигаться между вольфрамовым электродом и внутренним медным соплом или между вольфрамовым электродом и заготовкой. Дуга подается через отверстие внутреннего медного сопла. Это вызывает сжатие (сужение) дуги, уменьшает площадь поперечного сечения дуги и увеличивает плотность ее энергии.Эта особенность делает плазменно-дуговую сварку « процессом с низким подводом тепла и более высокой плотностью энергии ».

 

Что такое плазма и как плазма образуется в процессе плазменной дуговой сварки ?

 

Все мы знаем о трех состояниях материи, а именно. твердые, жидкие и газообразные (например, лед, вода и пар). Но что произойдет, если вы подадите газу больше тепла? Когда вы даете больше тепловой энергии (скажем, более 5000ºC), газ становится ионизированным (электропроводным), и такой ионизированный газ называется плазмой.Некоторые называют плазму четвертым состоянием вещества (предыдущие три состояния — твердое, жидкое и газообразное). Дуга в PAW может образовываться между вольфрамовым электродом и заготовкой или между вольфрамовым электродом и медным соплом. Через внутреннее сопло пропускается инертный газ (аргон или гелий), который нагревается сварочной дугой и ионизируется. Этот ионизированный газ и есть плазма, а узкое отверстие внутреннего сопла, через которое он выходит, делает плазму сжимающей и высокой скоростью.

 

Температура плазменной дуги очень высока по сравнению с дугой в процессе GTAW. Сочетание высокоскоростной плазмы и высокой температуры приводит к высокой плотности энергии. Высокая плотность энергии приводит к более высокому проплавлению и способности сваривать более толстые металлы на более высоких скоростях сварки. Поток плазмы из отверстия сопла идет с большой скоростью, близкой к скорости звука. Тепловая энергия и температура плазменной струи зависят от потребляемой электроэнергии и расхода плазмообразующего газа.Температура сжатой плазменной дуги может достигать 28000ºC, что очень много по сравнению с 5500ºC обычной сварочной дуги или около 11000ºC при GTAW. Все сварочные дуги в небольшой степени являются плазменными (частично ионизированными), но процесс плазменной сварки образует сжатую плазменную дугу с высокой температурой и высокой тепловой энергией.

 

 

Плазменно-дуговая сварка представляет собой процесс сварки плавлением, при котором тепловая энергия сжатой плазменной дуги используется для плавления и сплавления поверхностей обшивки.Инертные газы, такие как аргон или гелий, или смесь аргона и гелия, используются в качестве защитного газа для защиты сварочной ванны от атмосферного воздуха и других загрязнителей. Обычно газ, используемый для формирования плазмы и для защиты, один и тот же.

 

Влияние сужения дуги при плазменно-дуговой сварке

 

  • Меньше проблем, связанных с остаточными напряжениями и зоной термического влияния (ЗТВ).
  • Ограниченная дуга привела к более высокому проплавлению и уменьшению ширины валика сварного шва.
  • Тепловая энергия в процессе плазменной сварки зависит от тока плазмы, размера отверстия сопла и плазмообразующего газа.

 

Сходства и различия между плазменно-дуговой сваркой (PAW) и GTAW (TIG)

 

Между PAW и GTAW (TIG) есть как сходства, так и различия. Очевидное сходство заключается в том, что оба процесса используют нерасходуемый вольфрамовый электрод и инертные газы для защиты.

 

Основное различие между PAW и GTAW заключается в том, что GTAW использует для сварки тепло, выделяемое дугой между вольфрамовым электродом и заготовкой.Напротив, PAW использует тепло, выделяемое плазменной дугой между вольфрамовым электродом и заготовкой или между вольфрамовым электродом и плазменным соплом для сварки. Кроме того, плотность энергии в PAW больше, чем в GTAW.

 

ПРОЧИТАЙТЕ: Руководство по дуговой сварке вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW / TIG)

 

Процесс Процесс Процесс Процесс Процесс В процессе GTAW

Плазменно-дуговая сварка (PAW)

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) или сварка ВИГ

Аналоги
1 В процессах PAW и GTAW используется неплавящийся электрод, обычно вольфрамовый.
2 В процессах PAW и GTAW в качестве защитного газа обычно используется инертный газ, такой как аргон или гелий, или смесь аргона и гелия.
3 Метод использования присадочной проволоки одинаков в процессах PAW и GTAW.
Различия
1 Неплавящийся вольфрамовый электрод расположен внутри внутреннего медного сопла сварочной горелки и обычно не виден снаружи. Нерасходуемый вольфрамовый электрод удерживается в горелке и виден.
2 Температура суженной дуги при плазменно-дуговой сварке может достигать 20000ºC. Типичная вольфрамовая дуга в GTAW имеет приблизительную температуру 11000ºC.

 

3 В процессе PAW для сварки используется тепло, выделяемое сжатой плазменной дугой. В процессе GTAW для сварки используется тепло, выделяемое дугой без сужения.
4 Термическая эффективность PAW намного выше, чем GTAW из-за ионизированного плазмообразующего газа. Тепловой КПД GTAW меньше, чем PAW.
5 PAW имеет более высокую глубину провара, более высокую скорость сварки и низкую зону термического влияния (ЗТВ) по сравнению с GTAW. GTAW имеет меньшую глубину проплавления, более низкую скорость сварки и большую зону термического влияния (ЗТВ) по сравнению с PAW.
6 PAW испускает вредные для человека инфракрасные и ультрафиолетовые лучи.Вдобавок к этому присутствует высокий уровень шума в 100 дБ. Несмотря на то, что процесс GTAW также испускает вредные инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, которые являются вредными, проблема высокого шума не возникает.
7 PAW адаптируется к методу сварки в замочную скважину. GTAW обычно не используется для сварки методом замочной скважины.
8 PAW использует инертные газы в двух местах; первый — плазменный газ, а второй — защитный газ. инертный газ используется только в качестве защитного газа.
9 Поперечное сечение (распространение) суженной плазменной дуги значительно меньше по сравнению с дугой в GTAW, и, следовательно, плотность тока очень высока. Поперечное сечение (распространение) дуги между вольфрамовым электродом и заготовкой намного больше, чем в процессе PAW, и, следовательно, плотность тока низкая.
10 Начальная стоимость оборудования PAW выше, чем GTAW. Начальная стоимость оборудования GTAW ниже, чем PAW.
11 Деформация заготовки в процессе PAW меньше, чем в GTAW. Деформация заготовки в процессе GTAW больше, чем PAW.
12 Конструкция сварочной горелки в процессе PAW сложна. Конструкция сварочной горелки для процесса GTAW проста по сравнению с PAW.
13 Для работы с PAW требуется высококвалифицированный сварщик. Уровень навыков для GTAW сравнительно низкий.

 

Аппарат для сварки GTAW и PAW

 

Вы можете использовать свою машину GTAW в качестве машины PAW, добавив консоль управления плазмой к источнику питания GTAW и заменив сварочную горелку на плазменную сварочную горелку. Однако этот метод не может обеспечить всю гибкость и эффективность обычного оборудования для плазменной сварки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.