Плазмова зварювання металу - основи технології

Для зварювання конструкцій, виготовлених з нержавіючих сталей, кольорових сплавів і різнорідних металів, а також під час зварювання металів з неметалами, товщиною до 15 мм використовують особливий вид зварювання - плазмову.

Цей вид зварювання здійснюється за допомогою високотемпературної плазмової дуги (до 50000 0С), яка виходить за допомогою спеціального обладнання, яке дозволяє отримувати плазмову струмінь або дугу. Крім того, плазмову струмінь використовують для різання, пайки, напилення і наплавлення багатьох кольорових і тугоплавких металів. Відомо, що плазма це газ, який нагрітий до стану іонізації і провідності електричного струму.

Плазмова зварювання використовується в авіаційній, космічній, машинобудівній, автомобілебудівної, електротехнічної, харчової промисловості та інших галузях народного господарства, де до конструкцій пред'являються високі вимоги до якості їх виготовлення.

Сутність зварювання - тепло примусово стислій електричної дуги розплавляє кромки деталей і формує зварювальний шов. Сварка може здійснюватися в ручному або автоматичному режимах. Незалежно від режиму виконання, шви виходять високої якості і з заданими геометричними розмірами, при цьому конструкції не зазнають деформацій.

Переваги та недоліки плазмового зварювання

До переваг зварювання відносять:

• високу концентрацію тепла при мінімальній зоні теплового впливу, що виключає в процесі зварювання викривлення деталей, а значить і відпадає необхідність в їх виправленню;
• стабільність горіння дуги;
• високу швидкість зварювання (до 50 м / год), що дозволяє підвищити продуктивність праці;
• проплавление металу на всю глибину, що дозволяє перед зварюванням не здійснюють оброблення крайок;
• широкі межі регулювання зварювальної дуги;
• відсутність розбризкування металу в процесі проведення робіт;
• економічність;
• висока якість отриманого зварного з'єднання;
• можливість повної автоматизації зварювального процесу.

До недоліків відносять:

• складність обслуговування деяких видів обладнання;
• необхідність дотримуватися техніки безпеки.

Пристрій апарату плазмового зварювання

Плазмовий зварювальний апарат складається з спеціального пальника (плазмотрона) і джерела живлення.

Плазмотрон складається з наступних основних частин:

• кожуха зовнішнього;
• корпусу фторопластового;
• вузла електродного;
• механізму регулювання повітряного потоку;
• втулки ізоляційної;
• електрода;
• втулки ізоляційної;
• сопла;
• гайки сопла.

В конструкції передбачені підводи для газів (плазмообразующего і захисного) і підведення водяного або повітряного охолодження. Плазмообразующих газом служить чистий аргон або аргон з добавками водню або гелію, а також може використовуватися повітря, азот, водень або суміші газів. Захисним газом служить найчастіше аргон. Електроди виготовляються з вольфраму, активованого торием, лантаном або иттрием, а також виготовлені з гафнію і міді. Подача води або повітря необхідна для охолодження стінок сопла.

Газовий потік, проходячи крізь сопло, обмежує розміри дуги і відтісняє дугу від стінок сопла. Таким чином, ізолюється шар газу від сопла. Дугового розряд, який може виникати між електродом і зварюваних виробом (зварювання дугою прямої дії) або між електродом і соплом (зварювання дугою непрямої дії) проходить в центральну частину отвору, що знаходиться в соплі.

Принцип роботи апарату плазмової зварювання полягає в наступному -осціллятор (генератор високої напруги) створює електричний потенціал, який необхідний для виникнення іскрового розряду і підпалювання електричної дуги. Виникає чергова дуга, яка при зіткненні зі зварюваних виробом замикається на ньому і, таким чином, переходить в робочий режим. Потік закрученого по спіралі плазмообразующего газу стабілізується і стискає стовп робочої дуги. Це дозволяє не торкатися стінок сопла плазмотрона.

види зварювання

Плазмова зварювання, в залежності від застосовуваного обладнання, може здійснюватися:

• проникаючої і непроникаюче дугою;
• на струмі будь полярності;
• бути точковою і імпульсної;
• без присадного дроту і з присадочной дротом;
• вручну, за допомогою напівавтоматів і автоматів.

Зварювання можна вести на наступних токах:
Залежно від сили зварювального струму розрізняють 3 види плазмового зварювання:

• малих (від 0, 1 до 25 А);
• середніх (від 25 до 150 А);
• великих (понад 150 А).

Зварювання на малих токах називають микроплазменной і вона використовується найчастіше. Її застосовують для виготовлення конструкцій мають товщину не більше 1,5 мм. Зазвичай ці видом зварювання виготовляють тонкостінні ємності і труби, приварюють тонкі деталі до масивних, в ювелірній промисловості виготовляють прикраси, з'єднують деталі, виготовлені з фольги, при виробництві термопар.

Якщо зварювання проводиться із застосуванням присадного дроту, то зазвичай застосовують Суцільнотягнені дріт або спеціальний вид дроту - порошкову.

Основні параметри плазмового зварювання:

• сила струму, яка вимірюється в амперах (А);
• напруга, що вимірюється в вольтах (В);
• Ø каналу сопла (вказується в мм);
• Ø електроду (вказується в мм);
• витрата плазмообразующего газу (вказується в м / ч);
• витрата захисного газу (вказується в м / ч).

Технологія плазмового зварювання

Апарати для плазмового зварювання, що випускаються різними виробниками, виготовляються, як правило, універсальними. З їх допомогою можна виконувати різні роботи у всіх просторових положеннях: нижньому, стельовому, вертикальному, горизонтально, похилому. Технологічний процес виготовлення конструкцій складається з підготовки вироби до зварювання, вибору присадочного матеріалу, якщо зварка проводиться з ним, і підготовки обладнання.

Деталь перед зварюванням повинна бути знежирена, зачищена і ретельно закріплена. Зварювальник в процесі зварювання повинен захищати органи зору від випромінювання, використовувати всі способи і засоби захисту для попередження термічних опіків, а також використовувати витяжну вентиляційну систему при зварюванні в приміщенні.

Сьогодні в торговельній мережі можна придбати різні моделі апаратів для здійснення плазмового зварювання, як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва. Серед вітчизняних апаратів великою популярністю користується мобільні плазмові апарат «ПЛАЗАР», «Горинич», «МУЛЬТІПЛАЗ» .і інші.

Наприклад, «Горинич» представляє багатофункціональний портативний апарат, що складається з генератора плазми і блоку живлення і управління. Застосовується для здійснення великого спектру робіт зі зварювання, різання і пайку металів. Живиться від мережі 220 В. Компактний, зручний в роботі він користується у зварювальників особливою популярністю. В якості робочої рідини, в залежності від виду здійснюваної роботи, у нього використовується або дистильована вода або розчин етилового спирту в цій же воді. Такий апарат з успіхом застосовують не тільки на виробництві, будівництві, але і в побуті.

Серед зарубіжних виробників особливу увагу привертають апарати виробництва Німеччини та Італії. Моделі апаратів для плазмового зварювання і різання компанії MERKLE Schweißanlagen-Тесhnik GmbН добре відомі в різних куточках світу. Компанія більше 50 років спеціалізується на випуску устаткування і комплектуючих для виробництва зварювальних робіт. Професійні моделі плазмових апаратів P 421 DC-PT11, P 601 DC-PT11 і P 601 AC / DC-PT11 використовуються на відомих фірмах VOLKSWAGEN, MERCEDES-BENZ та інших при виробництві їх продукції, відомої в багатьох країнах.

Виробник з Італії компанія Telwin спеціалізується на виробництві сучасних апаратів для проведення плазмового зварювання теж більше 50 років. Моделі Technica Plasma, Technology Plasma, Superplasma і інші оснащені захистом від перенапруги, низького і сильного струму, термічним захистом, здійснюють автоматичне охолодження плазматрона і мають систему сигналізації про напругу в пальнику. Їх відрізняють невеликі габарити, вага і вони дуже зручні в користуванні.