Плазмове зварювання
Технологія з'єднання металів за допомогою плазмової дуги заснована на принципі розплавлення сплавів вузько направленим струменем плазми, який має величезну енергію. Плазмове зварювання застосовується при з'єднанні деяких марок нержавіючих сталей, тугоплавких і багатьох кольорових металів, а також виробів з різних матеріалів.
Плазмове зварювання засноване на технології аргонодугового зварювання. Різниця цих технологій в особливостях дуги. На відміну від звичайної електричної, дуга плазми є стислим плазмовим струменем.
Щоб зрозуміти сутність процесу плазмового зварювання, потрібно знати, що таке плазма і умови її виникнення.
Плазма - це стан газу при його частковій або повній іонізації. Це означає, що він може складатися не тільки з нейтральних молекул і атомів, але і з електронів та іонів, що володіють певним електричним зарядом або повністю складаються з заряджених частинок. Для перетворення газу в стан плазми потрібно іонізувати більшу частину його молекул і атомів. Щоб домогтися цього, необхідно прикласти до електрону, що входить до складу атома, зусилля, що перевищує його енергію у зв'язку з ядром і допомогти відірватися від нього. Для цього повинні бути створені певні умови, які і були розроблені в області отримання плазмової дуги.
Плазмове перетворення досягається за рахунок впливу сильного електричного поля, створеного дугою при проходженні через газ, що надходить через сопло пальника. Таким чином, для перетворення електричної дуги в наелектризовану струмінь плазми, необхідно виконати дві умови: виконати її стиснення; провести прогін через неї спеціального газу для створення плазми.
Стиснення забезпечує спеціальний пристрій - плазмотрон. У підсумку, товщина струменя зменшується, а напір – зростає. Одночасно до дуги подається газ, який під її впливом нагрівається і перетворюється в плазму. За рахунок нагріву відбувається розширення і збільшення обсягу газу. В результаті із сопла він спрямовується з великою швидкістю. При цьому, якщо звичайний електричний розряд має температуру порядку 5000-70000 С, то плазма може досягати 300000 С. Для утворення плазми використовують в основному аргон з додаванням невеликої кількості гелію. Електрод повинен бути також захищений нейтральним аргоном. В якості електроду обирають вольфрамові вироби з додаванням торію або ітрію.
Види плазмового зварювання.
Плазмові пристрої працюють переважно з пальниками, що використовують постійний струм. Застосовують дві схеми роботи (рисунок 1):
З використанням дуги, утвореної між неплавким електродом і зварюваної поверхнею металу;
З використанням струменя плазми, утвореної між неплавким електродом і корпусом плазмотрона.
З'єднання металів з використанням плазми поділяють також за значенням величини використовуваного струму. Застосовується наступні види зварювання:
мікроплазмовий, що проходить в інтервалі струму від 0,1 до 25 ампер;
зварювання з використанням середніх струмів, величиною від 50 до 150 ампер;
зварювання з використанням струмів понад 150 ампер.
При мікроплазмовому зварюванні метал практично не прогорає. У разі використання струмів великого значення досягається повне проплавлення шва з поділом виробів і подальшої їх заваркою.
Рисунок 1. Схема плазмотрону: а- плазмова дуга; б- плазмовий струмінь;
1 – подача газу; 2 – дуга; 3- струмінь плазми; 4 – обробляємий метал; 5 – наконечник; 6 – катод; 7 – ізолятор; 8 – катодний вузол.
Властивості плазми забезпечують істотні можливості плазмового зварювання перед аргонодуговим зварюванням: забезпечується більш глибокий проплав шва; зменшується зона розплавлювання без оброблення крайок, що зварюються; завдяки циліндричній формі і здатності збільшуватися по довжині, за допомогою плазмової дуги можна проводити зварювання важкодоступних місць.
Недоліки: під час проведення зварювання відбувається часткове розсіювання енергії в простір; виникає потреба в плазмоутворюючих газах і охолодженні плазмотрона водою; вартість обладнання значно перевищує номінальну вартість аргонодугових апаратів.
Пристрій і принцип роботи плазмотрона.
Апарат, що виконує роль плазмового генератора, називають плазмотроном. Він являє собою пристрій, що використовує енергію електрики для створення плазмового стану газу і подальшого використання плазми в світі зварювальної дуги. Використовують два види конструкцій плазмотронів, які працюють за схемою непрямого або прямого світла дуги.
а) б)
Рисунок 2.Типи плазмотронів: а – непрямої дії; б- прямої дії.
Для плазмового зварювання використовують переважно плазмотрон, що працює за прямою схемою, коли катодом служить вольфрамовий електрод, а анодом - зварювана поверхню. Саме тоді дуга набуває форму циліндра. При непрямій схемі роботи струмінь плазми має звичайний конічний вигляд. Основними вузлами такого пристрою є: вольфрамовий електрод (катод), який утворює одну в'язку з пристроєм подачі плазмоутворюючого газу; корпус пристрою; сопло з формотворчим наконечником; термостійкий ізолятор; охолоджуюча система з використанням водного струменя; пусковий пристрій. Для збудження основної дуги до поверхні металу від апарату підключається позитивно заряджений кабель.
Відео для ознайомлення з технологією плазмого зварювання:
Контрольні питання.
1.У чому суть плазмового зварювання?
2.З яких матеріалів виготовлені труби, які зварюють енергією плазми?
3.Поясніть як і за рахунок чого утворюється плазма.
4.Що саме нагріває газ (аргон з гелієм) у плазмотроні?
5.Назвіть можливості та недоліки плазмового зварювання.
6.Назвіть основні вузли плазмотрону.
Немає коментарів:
Дописати коментар