Особое применение — соединение тонких листов без присадочной проволоки. Кроме того, при этом типе сварки зона соединения нагревается только локально, что может быть очень выгодно для многих применений.
От положительных ионов – к отрицательным: сварка в четвёртом агрегатном состоянии, преимущества и область применения плазмы
Плазма — это ионизирующий газ с минимальной температурой спонтанной ионизации 5 500 ̊C, а плазменная сварка нагревается до 50 000 ̊C. Анод — это электрод, катод — сопло. Дуга создается между электродом и соплом, газ выбрасывается и образуется плазменная струя. Этот процесс часто используется для резки металла и реже — для сварки.
- 1 Государственный стандарт, задающий уровень качества и параметры процесса
- 2 Классификация
- 3 Технология плазменной сварки и классификация дуги по видам действия
- 4 Классификация по мощности тока
- 5 Оборудование и приспособления
- 6 Процедура плазменной сварки
- 7 Преимущества и недостатки
- 8 Интересное видео: аппарат для плазменной сварки и резки, сделанный своими руками
Государственный стандарт, задающий уровень качества и параметры процесса
Процессы плазменной сварки регламентируются общим ГОСТ 2601-84, который был введен в СССР в 1985 году. В 1992 году в него были внесены изменения, а в 1996 году он был переиздан. Национальный стандарт определяет процесс с использованием плазмы как «сварку плавлением, при которой нагрев осуществляется с помощью сжатой дуги».
Российский национальный стандарт ГОСТ Р ИСО 5817-2009 определяет уровни качества сварных соединений. В нем также указаны допустимые отклонения в качестве сварки стали, никеля, титана и их сплавов.
Классификация
Согласно ГОСТ 19521-74 «Сварка металлов. Согласно «Классификации», введенной в СССР в 1975 году и впоследствии расширенной, плазменно-дуговая сварка относится к категории термической сварки. В зависимости от направления движения плазменной струи она делится на четыре подтипа:
Технология плазменной сварки и классификация дуги по видам действия
В зависимости от источника тепла различают плазменную сварку и сварку плазменным лучом. В первом случае дуга зажигается между заготовкой и неплавящимся электродом, что также называется прямой дугой. Во втором, между наконечником плазмотрона и неплазменным электродом, это непрямая плазменная дуга.
Резак (плазмотрон) состоит из сопла, в которое помещается вольфрамовый электрод. Вводятся защитный газ, охлаждающая жидкость, горячая жидкость и холодная жидкость. В плазмотроне дуга сжимается, а затем мощность дуги увеличивается. Этот газ ионизируется, нагревается и его объем увеличивается во много раз. Материал в передней части сварочной ванны расплавляется и перемещается вдоль стенок под действием давления плазмы, образуя сварной шов.
Плазменная дуга используется для соединения и резки электропроводящих материалов, а также диэлектриков, таких как стекло и керамика. Луч выглядит как конус, направленный вверх на расплавляемую поверхность. Тепловая эффективность зависит от силы тока, напряжения, расстояния сопла до заготовки и скорости движения резака.
Балка сваривается как горизонтально снизу, так и вертикально спереди. Плазмообразующим газом является аргон или гелий, который также защищает от кислорода.
Классификация по мощности тока
В зависимости от силы тока различают три разных типа:
- Микроплазменная сварка, до 25 ампер. Получила распространение, благодаря свойству нагревать небольшие участки металла. При такой величине изделие не прожигается насквозь.
- На среднем токе, до 150 ампер. Позволяет варить с высокой точностью. Происходит глубокое, но не широкое расплавление материала.
- На большом токе, свыше 150 ампер. Такая мощность образует широкую дугу, которая проплавляет деталь насквозь. Фактически деталь разрезают, а после этого сваривают. Используют для соединения особо прочных металлов: титана, высоколегированных сталей, сплавов с большим содержанием алюминия.
Особенности плазменной сварки
Теплогенерирующая способность плазмы намного выше, чем в других процессах сварки. Контур охлаждения необходим для управления функцией нагрева — циркулирующая вода поглощает слишком много тепла, что приводит к большим потерям энергии. Основные расходные материалы — сопло (при перегреве резак выйдет из строя), вольфрамовые тугоплавкие электроды. Плазменное оборудование требует применения огнеупорных материалов, поэтому стоимость сварочного оборудования во много раз выше, чем дуговая или аргонная сварка.
Технологические трудности не являются пугающими — плазменная сварка широко используется в промышленности, особенно когда требуются высококачественные соединения. Гладкие сварные швы не нужно шлифовать. Этот процесс подходит для алюминия и других сложных сплавов.
Устройство и принцип работы
Основное отличие от плазменного процесса заключается в высокой температуре плазмы (до 8000 °C), которая вводится в рабочую зону. Бассейн расплава защищен атмосферой аргона, а система охлаждения обеспечивает постоянную температуру. Без этого плазма плавится, и плазма нагревается до 30 000 градусов Цельсия.
По сути, плазменная сварка относится к способности аргона превращаться в плазму под воздействием дуги. Ток действует как генератор плазмы и проникает в электропроводящий аргон.
В плазмотроне генерация плазмы происходит под воздействием постоянного или переменного тока. Он представляет собой открытый с двух сторон и сужающийся вниз конус, в центре которого находится тугоплавкий электрод (для этой цели используются вольфрамовые электроды с добавлением лантана, тория, циркония, иттрия), а под ним — сопло. Плазма выбрасывается под высоким давлением.
В качестве плазмообразующего газа можно использовать аргон с добавлением водорода. Он вдавливается в конус сверху. Поле создается путем подачи тока к двум полюсам: электроду и внешней стороне факела. Во время ионизации и нагрева газ кратковременно расширяется и под действием внутренних сил превращается в мощную струю. Сопло является регулятором плазмы. Толщина плазменной струи зависит от ее диаметра. Размер плазмотрона зависит от режима работы. Чем выше токи, тем больше диаметры пика и выхода. Аргон непрерывно впрыскивается в плазменную струю для создания защитного облака, которое защищает расплавленный металл от кислорода, содержащегося в воздухе. Благодаря аргону сварные швы получаются чистыми и без солей.
Плазменная сварка заключается в способности аргона переходить в плазму под действием дуги
Виды плазменной сварки
Существует два метода соединения токов: электрод-деталь и электрод-комбинация. Существуют различные типы электродов e
- микроплазменная проводится на низких токах, проварка неглубокая, металл не повреждается (ей посвящен отдельный раздел);
- сварка на средних токах, до 25А, соединяют детали от 3 мм и выше;
- работа с большим амперажем, до 150 А, способ подходит для варки толстостенных деталей или прошивного сваривания металла.
- контактную с линейными и прерывистыми швами (всеми разновидностями швов), бывает косвенного и прямого действия;
- импульсную, характеризующуюся большой глубиной прогрева деталей, бывает прямо и обратно полярная;
- точечную – одностороннюю, применяемую для изготовления листовых сэндвичей, правки швов, прихватки деталей.
