Плазмова зварювання: сутність, необхідне обладнання, принцип роботи, плюси і мінуси

Плазма – іонізуючого газ, мінімальна температура мимовільної іонізації – 5 500 ̊C, при плазмовому зварюванні нагрів відбувається до 50 000 ̊C. Анодом виступає електрод, катодом – сопло. Дуга виникає між електродом і соплом, видувається газом, після чого утворюється струмінь плазми. Технологія частіше застосовується для різання металу, рідше – для зварювання.

Державний стандарт, що задає рівень якості та параметри процесу

Процеси плазмового зварювання регламентуються загальним для всіх видів ГОСТ 2601-84, введеним в дію в 1985 р в СРСР. Змінено в 1992, перевиданий в 1996 році. Державний стандарт визначає процес з використанням плазми, як «зварювання плавленням, при якій нагрів проводиться стислою дугою».

Національний стандарт Російської Федерації ГОСТ Р ІСО 5817-2009 встановлює рівні якості зварних з’єднань. Там вказані і допустимі відхилення в якості зварювання стали, нікелю, титану і їх сплавів.

Класифікація

За ГОСТ 19521-74 «Зварювання металів. Класифікація », прийнятому в СРСР в 1975 році і пізніше продовжений, плазменно-променеве зварювання віднесена до класу термічних. У напрямку рухів плазмового струменя поділяється на чотири підвиди:

  1. Без вагань.
  2. З поперечними коливаннями.
  3. З поздовжніми коливаннями.
  4. Зі складними коливаннями.

Технологія плазмового зварювання і класифікація дуги за видами дії

За джерела нагріву розрізняють зварювання плазмовою дугою і струменем. У першому випадку дуга запалюється між деталлю і не плавиться,, також її називають дугою прямої дії. У другому – між наконечником плазмотрона і не плавиться,, – це плазмова дуга побічної дії.

Пальник (плазмотрон) складається з сопла, де розміщений вольфрамовий електрод. Туди подаються захисний газ, що охолоджує, гаряча і холодна рідини. У плазмотроне відбувається стиснення дуги, після чого зростає її потужність. Одночасно з цим подають газ, який іонізується, нагрівається і розширюється в обсязі багаторазово. У передній частині зварювальної ванни матеріал розплавляється і переміщається під тиском плазми уздовж стінок, утворюючи шов.

Дугову плазмову струмінь використовують для з’єднання і різання як електропровідних матеріалів, так і діелектриків – скла і кераміки. Виглядає струмінь як конус, верхівкою звернений до розплавляється поверхні. Теплова ефективність залежить від сили струму, напруги, відстані від сопла до деталі і швидкості переміщення пальника.

Струменем зварюють як знизу в горизонтальному, так і фронтально у вертикальному положенні вироби. Плазмообразующих газом виступають аргон або гелій, що одночасно є захистом від кисню.

Класифікація за потужністю струму

Залежно від сили струму розрізняють три види:

  1. Мікроплазмове зварювання, до 25 ампер. Набула поширення, завдяки властивості нагрівати невеликі ділянки металу. При такій величині вони не прожигается наскрізь.
  2. На середньому струмі, до 150 ампер. Дозволяє варити з високою точністю. Відбувається глибоке, але не широке розплавлення матеріалу.
  3. На великому струмі, понад 150 ампер. Така потужність утворює широку дугу, яка проплавляющей деталь наскрізь. Фактично деталь розрізають, а після цього зварюють. Використовують для з’єднання особливо міцних металів: титану, високолегованих сталей, сплавів з великим вмістом алюмінію.

Устаткування і пристосування

У комплект входять:

  • джерело живлення з вертикальною вольтамперної характеристикою;
  • плазмотрон (Пальник);
  • система подачі газу і охолоджувальної рідини;
  • пристрій для фіксації деталі.

Для безпечної роботи необхідно пристрій припливно-витяжної вентиляції. Діапазон потужності установок від 20 до 250 ампер, працюють від постійного струму.

Орієнтовна ціна ІНВЕНТОР на Яндекс.Маркет

Ціна інверторів – від 15 до 500 тисяч гривень. У ціновому сегменті від 300 до 500 тисяч – потужні і багатофункціональні установки, якими ріжуть, зварюють і паяють метал.

Процедура плазмового зварювання

При організації робіт обов’язково дотримання вимог безпеки: проходи між зварювальними апаратами – не менше 1,5 метра, між установкою і стіною – не менше 1 метра. Обов’язкове виконання вимог правил пожежної безпеки та техніки безпеки – захист органів зору, робота в спецодязі.

Алгоритм дій зварника складається:

  • з попередніх робіт – підготовки обладнання, знежирення, зачистки і закріплення деталі;
  • з вибору режиму зварювання – в залежності від товщини металу визначають силу струму, напругу дуги, швидкість зварювання, витрата захисного і плазмообразующего газу;
  • з процесу зварювання.

Зазор між сполучаються площинами, якщо зварюють без присадного дроту, встановлюють 0,15 від товщини металу. Якщо з дротом, то відстань між крайками – половина товщини листів.

Діаметр сопла встановлюють залежно від сили струму. Перед збудженням дуги в зону зварювання 10-15 секунд подають захисний газ. Включають постійний струм, запалюють дугу і приступають до плавлення. Рекомендована відстань від сопла до виробу – не більше 10 мм. Дуга в міру можливості перериватися не повинна, пальник переміщатися стабільно і плавно, коливальними рухами амплітудою 2-3 мм. Не допускається перегрів деталі.

Переваги і недоліки

Список переваг цієї технології довший переліку недоліків:

  • стабільність горіння, забезпечує якість зварних швів;
  • зварювання без оброблення крайок і застосування присадних матеріалів металу товщиною до 10 мм і товщиною від 0,01 до 0,8 мм на низькому струмі від 0,1 до 25 ампер;
  • напилення будь-яких по плавкости матеріалів введенням в дугу присадних добавок;
  • обмеження зони перегріву, розжарювання;
  • низьку витрату захисних газів, менші термічні деформації порівняно з іншими видами зварювання;
  • різання будь-яких матеріалів при збільшенні сили струму і витрати газу;
  • зварювання металів і неметалів.

Недоліки методу:

  • вплив на персонал електромагнітного випромінювання інфрачервоного та ультрафіолетового діапазону;
  • високі вимоги до кваліфікації працівника;
  • некомфортний рівень шуму під час робіт;
  • виділення аерозольних парів;
  • іонізація повітря в зоні установки.

Ссылка на основную публикацию