Что такое плазменная сварка прямого действия


Сварка плазменной струей

Одним из сравнительно новых видов соединений металлов и сплавов является плазменная сварка. Этот вид, схожий с вариантом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, позволяет получать более качественный результат гораздо быстрее. Технология плазменной сварки заключается в использовании электрической дуги, горящей в среде полностью или частично ионизированного газа. Газ называется плазмообразующим.

Особенности и характеристики процесса

Главной особенностью плазменного метода является очень высокая температура в зоне сваривания вследствие принудительного уменьшения размеров сечения дуги и увеличения ее мощности. В результате происходит сварка, так называемой, плазменной струей, температура которой может доходить до 30000 °C, в отличие от 5000-7000 °C при обычной аргонодуговой сварке.

Кроме этого, дуга приобретает цилиндрическую форму, в отличие от обычной конической, что позволяет сохранять одинаковую мощность по всей ее длине. На практике это успешно используется для более глубокого и точного прогрева металла.

Давление дуги на поверхность свариваемых деталей при плазменной сварке очень велико, что позволяет воздействовать практически на любые металлы и сплавы.

Технологический процесс плазменной сварки позволяет использовать ее при малых токах величиной всего 0,2 — 30,0 А.

Все эти особенности делают плазменную сварку практически универсальной. Она может с успехом использоваться в труднодоступных местах, при соединении тонких алюминиевых листовых заготовок без опасения их прожига. Незначительное изменение расстояния между электродом и деталью не оказывает сильного влияния на прогрев, а значит и на качество шва, как при других видах сварки. Большая глубина прогрева деталей позволяет обходиться без предварительной подготовки их кромок. Допускается сваривание металлов с неметаллами.

В результате повышается производительность работ, уменьшается температурная деформация шва, то есть деталь не «ведет». Используя технологию плазменной сварки, плазменной струей можно быстро и качественно резать металлы и неметаллы практически в любом положении.

Как это работает

Для реализации идеи плазменной сварки, в конструкции горелки используется устройство (горелка), именуемое плазмотроном. Он представляет собой коническое сопло, внутри которого находятся охлаждающая жидкость.

Электрическая дуга в плазменной сварке возбуждается при помощи сварочного аппарата со встроенным осциллятором. Она горит внутри плазмотрона, и во время горения к ней подается плазмообразующий газ. Как правило, это аргон с малыми примесями водорода или гелия. Газ подается под небольшим давлением, но внутри горелки он нагревается и, увеличиваясь в объеме до 30 раз, создает на выходе из сопла мощную струю. Сама конструкция сопла наделяет газ высокой кинетической энергией, которая и реализуется в мощный поток, имеющий высокую температуру. Это и есть плазма. Так как возбуждать дугу между электродом и свариваемой деталью затруднительно, конструкция горелки предусматривает постоянное поддержание «дежурной» дуги между электродом и соплом. Она преобразуется в рабочую при касании горелкой соединяемых изделий.

Защитный газ, а это, как правило, тоже аргон, подается в зону сварки по отдельному каналу и, как бы обволакивает струю и разогреваемую ею область металла. При этом защитный газ, вытесняя воздух из будущего шва, не допускает окисления материала соединяемых деталей и присадочного материала вплоть до образования прочного однородного шва.

Способы подключения

В зависимости от конструкции горелки и схемы подключения к источнику тока, различают два способа плазменной сварки:

  • дугой прямого действия;
  • дугой косвенного действия.

Первый способ подключения заключается в подаче тока от источника питания на электрод из вольфрама и свариваемую деталь. В этом случае дуга устойчиво горит между электродом и металлом, а ее характеристики усиливаются и доводятся до нужных значений струей плазмообразующего газа внутри сопла, которое является электрически нейтральным относительно всей системы. Способ прямого действия применяют для резки металлов, наплавки и непосредственно сварки. Его часто применяют в быту.

При втором способе ток подается на электрод и сопло. В этом случае дуга образуется между электродом и корпусом сопла, а плазмообразующий газ выдувает ее, превращая в мощную струю плазмы. Температура дуги в косвенном методе сварки меньше, чем в прямом. Косвенный способ применяют для напыления металла, нагрева деталей. Им можно варить и резать материалы, не проводящие электричества.

При плазменной сварке и резке необходимо учитывать правильность выбора режима. Режимы должны учитывать правильную подачу тока, типы свариваемых материалов, их толщину, диаметр сопла плазмотрона. При резке разных материалов используются и разные газы.

Требования к соблюдению технологии

При кажущейся простоте процесса плазменной сварки, он очень требователен к точному соблюдению технологии и к содержанию оборудования. Основными ошибками являются:

  • запоздалая замена сменных элементов плазмотрона;
  • использование некачественных или дефектных деталей;
  • использование некорректных режимов, которые сокращают срок службы элементов;
  • отсутствие контроля за параметрами плазмообразующего материала;
  • высокая или низкая скорость резки в сравнении с предусмотренной режимом;

Для успешного осуществления работ при помощи плазменной сварки необходим сварочный аппарат, обеспечивающий необходимые характеристики сварочного тока. Понадобиться также специальная горелка с неплавящимся электродом, комплект шлангов для подачи или циркуляции охлаждающей жидкости, баллоны с аргоном и комплект газопроводных шлангов.

Как сделать плазмотрон своими руками

Ручной аппарат для плазменной сварки можно изготовить из обычного сварочного аппарата инверторного типа. Основной задачей является изготовление непосредственно самого плазмотрона, так как в остальном весь процесс схож с обычной аргонодуговой сваркой.

Анод и сопло

Для плазмотрона понадобится бронзовая заготовка, которую предстоит обрабатывать на токарном станке. Из этой заготовки необходимо выточить две детали околоцилиндрической формы, которые, вставив одна в другую, необходимо спаять вместе, чтобы внутри образовалась полость по принципу термоса.

Эта полость будет использоваться для прокачки охлаждающей жидкости. Это будет анод горелки. Он может быть и соплом в плазменной сварке. Диаметр сопла должен быть 1,8-2,0 миллиметра. Можно сделать сопло из более тугоплавкого материала и вкрутить его в анод, предварительно предусмотрев устройство резьбы на обеих деталях.

Охлаждение

Циркуляцию охлаждающей жидкости можно осуществить путем подключения через систему шлангов обычного автомобильного омывателя ветрового стекла. То есть не самого омывателя, а только бачка с перекачивающим насосом. Питание насоса напряжением постоянного тока 12 В организуется от аккумулятора или через подходящий блок питания.

Катод

Для катода можно использовать заточенный под конус стержень, изготовленный из вольфрамового электрода. Диаметр стержня должен быть 4,0 миллиметра. На тыльной стороне стержня необходимо предусмотреть резьбовое устройство, позволяющее осуществлять контролируемый ввод стержня в корпус плазмотрона.

Корпус

Сам корпус можно выполнить из неметаллического твердого тугоплавкого материала. Внутри необходимо предусмотреть возможность подачи плазмообразующего и защитного газа, для чего необходимо впаять патрубки подходящих размеров.

Возбуждение дуги

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

Если аппарат имеет встроенный осциллятор, то возбуждение дуги не должно вызвать проблем. Если осциллятора нет, придется усложнить конструкцию плазмотрона, подпружинив катод таким образом, чтобы можно было осуществить кратковременное касание анода. Именно в момент касания и будет зажигаться дежурная дуга. Пружину необходимо предусмотреть достаточно жесткую, чтобы контакт был как можно короче по времени, иначе катод может пригореть к аноду.

Нагнетание газа

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

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

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

Микроплазменные аппараты

Очень часто домашние умельцы делают аппараты для плазменной резки и пайки, в которых температура плазмы не превышает всего 8000-9000 °C. Отличительной особенностью такого микроплазменного аппарата, является то, что он использует для образования плазмы спиртоводную жидкость, которая испаряется прямо в плазмотроне. Для этого в конструкции предусмотрен специальный резервуар. Подобные аппараты очень удобны для мелких работ ввиду своей мобильности, ведь нет необходимости транспортировать громоздкие баллоны с газом или газогенераторы.

При правильной эксплуатации сварочного оборудования и соблюдении режимов сварки, при использовании качественных расходных материалов, плазменная сварка является наиболее эффективным способом резки или соединения материалов. В настоящее время только лазерная сварка является более технологичной, но ее стоимость и требования к оборудованию на порядок выше, чем у плазменной.

Похожие статьи

svaring.com

Плазменно дуговая сварка -

Главная страница » Плазменная сварка » Плазменно дуговая сварка

В настоящее время существует несколько разновидностей сварки металлов и стали. В последние годы все возрастающей популярностью пользуется дуговая плазменная сварка, позволяющая сваривать практически любые металлы.

Плазменная дуговая сварка что это такое?

Плазменной сваркой называют специализированный технологической процесс, во время которого металл или сталь локально расплавляются узко направленным плазменным потоком. Поток раскаленной плазмы создается специальным устройством (плазменным аппаратом), а температура потока может колебаться от 5 000 и до 30 000 градусов Цельсия. Именно благодаря высокой температуре данному виду сварки удается справляться практически с любыми материалами вне зависимости от их тугоплавкости и плотности.

Технология плазменно-дуговой сварки

Для того, чтобы разобраться в этой технологии необходимо четко понимать, что такое плазма.

Плазма – это особое агрегатное состояние вещества, представляющее собой ионизированный газ, который состоит из положительно заряженных электронов.

В технологическом плане сварка с помощью плазмы выглядит следующим образом. Для того, чтобы узко направить данное вещество на металл и параллельно максимально разогреть его используется два процесса: чрезвычайный разогрев дуги и принудительное вдувание газа.

Дуга разогревается до предельной температуры, что в свою очередь нагревает поток плазмы. Одновременно с этим, на дугу подается газ под высоким давлением, увеличивающийся в 50-70 раз. Энергия расширяющегося газа дополняется тепловой энергией, что усиливает плазму, делая ее крайне мощным источником энергии.

Для образования устойчивого плазменного потока используют либо чистый аргон, либо аргон с небольшими добавками гелия. В качестве защитного газа, отделяющего зону сварки от атмосферы, используют все тот-же аргон. Материалом для электрода служит вольфрам с торием или медью.

В зависимости от силы электрического тока подаваемого на дугу плазмотрона, сварка подразделяется на следующие виды:

  • Небольшие токи (до 25 Ампер). Наиболее распространенный вид плазменной сварки. Столь высокое распространение сварка на малом токе получила за счет того, что она позволяет нагревать лишь локальные участки металла и не повреждать все изделие целиком.

    Как правило, дуга на небольшом токе имеет форму цилиндра, и это дает возможность полностью избежать сквозных прожогов стали или металла. Кроме того, с помощью небольших токов можно варить металлы в разных режимах, включая непрерывный и прямой режим с разными видами полярности. К примеру, алюминий можно варить только на малом токе, так как это позволяет разрушать оксидную пленку этого металла.

  • Средние токи (до 150 Ампер). Подобный вид сварочных работ очень похож на сварку аргоном, но в отличии от нее характеризуется повышенной мощностью и точечной направленностью. Фактически, именно средние токи используют все преимущества, которые предоставляет раскаленная плазма.

    Ток средней мощности гарантирует достаточно глубокое и узкое расплавление металла, без повреждения незапланированных участков детали. В случае необходимости, ток средней мощности позволяет не только сваривать металлы и стали, но и резать их, а также прорезать необходимые отверстия.

  • Высокие токи (свыше 150 Ампер). Ток такой силы образует очень широкую дугу, с помощью которой происходит сквозное проплавление заготовки. Подобный вид сварки весьма специфичен, ведь в процессе деталь или заготовку фактически разрезают, а потом сваривают вновь.

    С помощью высоких токов принято сваривать особо прочные стали, такие как титан, легированные стали и сплавы с большим содержанием алюминия. В большинстве случае, такая сварка используется в промышленности, когда необходима высокая производительность труда.

Сварка плазменной дугой прямого действия

Технологически сварка с помощью раскаленной плазмы может быть осуществлена двумя способами.

Первый способ – это прямое воздействие дуги на деталь, так называемый метод прямого действия. В этом случае, высокотемпературная дуга возникает непосредственно между электродом и материалом из которого изготовлена деталь.

Второй способ – косвенное воздействие дуги на деталь (метод непрямого воздействия). В этом случае, дуга находится между электродом и соплом сварочного аппарата. Первый вариант получил более широкое распространение, так как с его помощью можно и сваривать твердые материалы, и резать их.

Основные преимущества плазменной сварки

Имеется несколько основных преимуществ, которые и сделали данную процедуру очень популярной и распространенной по всему миру. Причем преимущества настолько значительные, то сварка при помощи плазмы практически полностью вытеснили некоторые другие виды сварочных работ.

  1. Высокая скорость резки металлов и сплавов. Достаточно сказать, что металл толщиной в 200 миллиметров узконаправленный поток плазмы разрежет в 3-4 раза быстрее, чем устаревшая газовая сварка.
  2. Универсальность. С помощью качественного сварочного оборудования можно варить абсолютно все виды металлов, включая алюминиевые и медные сплавы, а также чугун и титан.
  3. Высокая точность резки и сварки. Шов получается настолько точным и аккуратным, что практически не требует дополнительной обработки. Если речь идет о массовом производстве деталей, то дальнейшей обработки не происходит вовсе.
  4. Нет необходимости в дополнительных материалах. Используя данный вид сварки нет необходимости в применении аргона, кислорода или ацетилена. Более того, не нужно даже подготавливать металл перед операцией. Резать или сваривать можно даже грязную поверхность или изделие, покрытое ржавчиной.
  5. Абсолютная сохранность деталей. Поскольку плазменная дуга узко направлена не происходит нагрева всей детали, то она не деформируется и не меняет своих форм. Не придется даже перекрашивать изделие целиком, так как краска останется неповрежденной.
  6. Полная безопасность работ. Во время сварочных работ не используются баллоны с газом или другие взрывчатые вещества. Все это делает процедуру не только безопасной, но и экологически чистой.

Видео

Предлагаем посмотреть небольшой ролик, который демонстрирует автоматическую плазменную сварку, обратите внимание на качество сварного шва:

Ручная дуговая плазменная сварка

Ручная плазменная сварка – наиболее простая разновидность сварочного процесса. Вся работа проводится вручную, без применения автоматизированных средств. Сварщик самостоятельно выбирает и силу тока, и температурный режим, и электрод. Естественно, что качество работы зависит от опыта сварщика и от качества плазменного генератора.

Конечно-же, данный вид работы имеет свои достоинства и недостатки. К преимуществам ручного вида работы можно отнести:

  • Возможность работы в любом положении (вертикальном или горизонтальном).
  • Возможность работы на ограниченном пространстве, куда невозможно поместить автоматический аппарат.
  • Легкий переход от одного свариваемого материала к другому. Достаточно сменить режим работы и электрод.
  • Простота и доступность используемого оборудования.

Однако, имеются и недостатки:

  • Низкая скорость работы (особенно по сравнению с автоматическими линиями).
  • Уровень сварки целиком и полностью зависит от опыта и умений сварщика.
  • Достаточно вредные условия работы.

Видео

В следующем ролике демонстрируется ручная сварка плазмой, точечная и шовная:

Плазменно-дуговая наплавка

Данный процесс представляет собой нанесения покрытия на изделие с отличной плотностью и в несколько слоев. При этом, толщина покрытия составит всего лишь несколько миллиметров. Таким образом, удается получать детали с отличными защитными характеристиками и отменной коррозийной стойкостью. Кроме того, с помощью дуговой наплавки можно восстанавливать износ изделий и придавать им новые свойства.

Можно ли своими руками?

Конечно можно! Несмотря на то, что самодельный сварочный аппарат будет не столь качественным и универсальным, как заводской, создать его самостоятельно все-же можно. Простейший плазменный генератор состоит из следующих деталей:

• Источник тока. • Плазмотрон.

• Баллон (или компрессор) необходимый для подачи газа.

Имея три эти устройства и правильно рассчитанную электрическую схему можно собрать свой собственный сварочный аппарат. Эта работа не такая простая, как может показаться на первый взгляд, но справится с ней самостоятельно можно.

Это же относится к сварочным работам своими руками. Варить самостоятельно не сложно, главное регулярно практиковаться и не боятся браться за работу, какой бы сложной она не казалась.

plazmen.ru

плазменная сварка - это... Что такое плазменная сварка?

  • плазменная сварка — Ндп. сварка плазменной дугой плазменнодуговая сварка Сварка плавлением, при которой нагрев проводится сжатой дугой. [ГОСТ 2601 84] Недопустимые, нерекомендуемые плазменнодуговая сваркасварка плазменной дугой Тематики сварка, резка, пайка EN… …   Справочник технического переводчика

  • плазменная сварка — получение неразъёмного соединения деталей и изделий с использованием для нагрева места контакта плазменной дуги либо плазменной струи. Выполняется при помощи плазмотрона, генерирующего плазму с температурой порядка 10 000 °C. Электрическую дугу… …   Энциклопедия техники

  • ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА — сварка сжатой дугой, сварка плавлением, при к рой нагрев соединяемых деталей производят дугой, сжатой потоком газа или внеш. магн. полем. Выполняется плазматронами. При сжатии дуги повышается концентрация энергии, темп pa столба и уменьшается… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • плазменная сварка — Syn: плазменное сваривание …   Металлургический словарь терминов

  • плазменная сварка дугой косвенного действия — 4.2.4.24 плазменная сварка дугой косвенного действия: Плазменная сварка, при которой электрический источник питания подключен к электроду и соплу, в результате чего образуется плазменная струя (см. рисунок 45). 1 дуга косвенного действия; 2… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка дугой прямого действия — 4.2.4.23 плазменная сварка дугой прямого действия: Плазменная сварка, при которой электрический источник питания подключен к электроду и заготовке (см. рисунок 44). 1 дуга прямого действия; 2 сварной шов; 3 присадочный металл; Рисунок 44… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка порошком — 4.2.4.26 плазменная сварка порошком: Плазменная сварка с подачей металлического порошка (см. рисунок 47). 1 сварной шов; 2 дуга прямого действия; 3 дополнительное сопло защитного газа (необязательно); Рисунок 47 Плазменная сварка порошком… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка с переключаемой дугой — 4.2.4.25 плазменная сварка с переключаемой дугой: Плазменная сварка, при которой дуга может переключаться на режим прямого или косвенного действия (см. рисунок 46). Примечание Обычно используют для наплавки. 1 переключаемая дуга; 2 наплавка; 3… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка плавящимся электродом в инертном газе — 4.2.4.18 плазменная сварка плавящимся электродом в инертном газе (151): Комбинация сварки в инертном газе плавящимся электродом и плазменной сварки. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СВАРКА ПЛАЗМЕННАЯ; СВАРКА ПЛАЗМЕННОДУГОВАЯ — [plasma arc welding] сварка плавлением, при которой нагрев проводится сжатой дугой. Плазменная и микроплазменная сварка относительно новый способ производства тонкостенных электросварных труб. Плазма образуется за счет ионизации в сильном… …   Металлургический словарь

normative_reference_dictionary.academic.ru

плазменная сварка - это... Что такое плазменная сварка?

  • плазменная сварка — 4.2.4.22 плазменная сварка (15): Дуговая сварка, при которой нагрев осуществляется сжатой дугой. Примечание Защиту можно создавать дополнительным газом. Может использоваться присадочный металл. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка — получение неразъёмного соединения деталей и изделий с использованием для нагрева места контакта плазменной дуги либо плазменной струи. Выполняется при помощи плазмотрона, генерирующего плазму с температурой порядка 10 000 °C. Электрическую дугу… …   Энциклопедия техники

  • ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА — сварка сжатой дугой, сварка плавлением, при к рой нагрев соединяемых деталей производят дугой, сжатой потоком газа или внеш. магн. полем. Выполняется плазматронами. При сжатии дуги повышается концентрация энергии, темп pa столба и уменьшается… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • плазменная сварка — Syn: плазменное сваривание …   Металлургический словарь терминов

  • плазменная сварка дугой косвенного действия — 4.2.4.24 плазменная сварка дугой косвенного действия: Плазменная сварка, при которой электрический источник питания подключен к электроду и соплу, в результате чего образуется плазменная струя (см. рисунок 45). 1 дуга косвенного действия; 2… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка дугой прямого действия — 4.2.4.23 плазменная сварка дугой прямого действия: Плазменная сварка, при которой электрический источник питания подключен к электроду и заготовке (см. рисунок 44). 1 дуга прямого действия; 2 сварной шов; 3 присадочный металл; Рисунок 44… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка порошком — 4.2.4.26 плазменная сварка порошком: Плазменная сварка с подачей металлического порошка (см. рисунок 47). 1 сварной шов; 2 дуга прямого действия; 3 дополнительное сопло защитного газа (необязательно); Рисунок 47 Плазменная сварка порошком… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка с переключаемой дугой — 4.2.4.25 плазменная сварка с переключаемой дугой: Плазменная сварка, при которой дуга может переключаться на режим прямого или косвенного действия (см. рисунок 46). Примечание Обычно используют для наплавки. 1 переключаемая дуга; 2 наплавка; 3… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • плазменная сварка плавящимся электродом в инертном газе — 4.2.4.18 плазменная сварка плавящимся электродом в инертном газе (151): Комбинация сварки в инертном газе плавящимся электродом и плазменной сварки. Источник: ГОСТ Р ИСО 857 1 2009: Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СВАРКА ПЛАЗМЕННАЯ; СВАРКА ПЛАЗМЕННОДУГОВАЯ — [plasma arc welding] сварка плавлением, при которой нагрев проводится сжатой дугой. Плазменная и микроплазменная сварка относительно новый способ производства тонкостенных электросварных труб. Плазма образуется за счет ионизации в сильном… …   Металлургический словарь

technical_translator_dictionary.academic.ru


Смотрите также