Плазменная сварка
Плазменная сварка – это сварка с помощью направленного потока плазменной дуги.
PAW – Plasma Arc Welding – сварка плазменной дугой.
При PAW-сварке используется два отдельных газовых потока: плазменный газ, который подается вокруг вольфрамового электрода и формирует основу плазменной дуги, и защитный газ, который обеспечивает защиту сварочной ванны.
В качестве плазмообразующего газа используется обычно аргон, иногда с добавками гелия или водорода. В качестве защитного газа так же чащеиспользуется аргон. Материал электрода – вольфрам, активированный иттрием, лантаном или торием, а также гафний и медь.
Плазменная сварка имеет много общего с TIG-сваркой, но отличается повышенной производительностью.
К преимуществам плазменной сварки относятся высокая производительность, малая чувствительность к колебаниям длины дуги, устранение включений вольфрама в металле шва.
Плазменной струей можно сваривать практически все металлы в нижнем и вертикальном положениях, стыковые и угловые швы. Стыковые соединения на металле толщиной до 2 мм можно сваривать с отбортовкой кромок, при толщине свыше 10 мм рекомендуется делать скос кромок. В случае необходимости используют дополнительный металл.
Данная технология активно используется для выполнения высококачественных соединений в авиационной, космической, химической, обрабатывающей и нефтяной промышленности.
Плазменная сварка требует высокой культуры производства, соблюдения технологии заготовки и сборки, тщательного обеспечения условий охлаждения плазмотронов и правил их эксплуатации.
Роботизация плазменной сварки позволяет обеспечить необходимые условия для реализации всех ее преимуществ:
- высокая функциональность, универсальность сварки, хорошая стабильность сжатой дуги
- низкий перегрев деталей, а также риск прожогов и повреждений, улучшена структура шва благодаря импульсным режимам
- позволяет получать полную механизацию и автоматизацию технологического процесса;
- разделка кромок свариваемых деталей исключается благодаря возрастающей проплавляющей способности сжатой дуги;
- отсутствие при сварке разбрызгивания расплавленного металла;
- возможность получения шва без усиления или ослабления, заподлицо с основным металлом;
- сварка в труднодоступных местах, а так же при колебаниях расстояния от сопла горелки до изделия.
Современные источники плазменной сварки с использованием проникающей дуги, интегрированные в роботизированные комплексы, позволяют создавать швы минимальной ширины. При этом затраты существенно меньше, чем при лазерной или электронной сварке.
Технология плазменной сварки
Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, а также электрически заряженных ионов и электронов. В отличие от обычной дуги у плазменной:
- более высокая температура;
- меньший диаметр дуги;
- цилиндрическая форма дуги (в отличие от обычной конической);
- давление дуги на металл в 6–10 раз выше, чем у обычной;
- возможность поддерживать дугу на малых токах (0,2–30 А).
Благодаря данным отличиям, плазменная дуга является более универсальным источником нагрева металла. Она обеспечивает более глубокое проплавление металла при одновременном уменьшении объема его расплавления. Плазменная дуга – более концентрированный источник нагрева и позволяет без разделки кромок сваривать большие толщины металла.
PAW-сварка используется в трех режимах.
В зависимости от силы тока различают три разновидности плазменной сварки:
- микроплазменная (Iсв = 0,1–25А);
- на средних токах (Iсв = 50–150А);
- на больших токах (Iсв> 150А).
Микроплазменная сварка
Наиболее распространенной является микроплазменная сварка.
Микроплазменная сварка является весьма эффективным способом сплавления изделий малой толщины, до 1,5 мм. Диаметр плазменной дуги составляет около 2 мм, что позволяет сконцентрировать тепло на ограниченном участке изделия и нагревать зону сварки, не повреждая соседние участки.
Основным газом, использующимся в качестве плазмообразующего и защитного, является аргон. Однако в зависимости от свариваемого металла к нему могут осуществляться добавки, увеличивающие эффективность процесса сварки.
Микроплазменная сварка успешно применяется при производстве тонкостенных труб и емкостей, приварке мембран и сильфонов к массивным деталям, соединении фольги, термопар, при изготовлении ювелирных изделий.
Плазменная сварка на средних токах
Плазменная сварка на токах Iсв = 50–150А имеет много общего с аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом. Однако из-за более высокой мощности дуги и ограниченной площади нагрева она является более эффективной. По энергетическим характеристикам плазменная дуга занимает промежуточное положение между обычной дугой и электронным или лазерным лучом. Она обеспечивает более глубокое проплавление, чем обычная дуга, при меньшей ширине шва.
Плазменная сварка на больших токах
Сварка сопровождается полным проплавлением с образованием в ванне сквозного отверстия. Происходит как бы разрезание деталей с последующей заваркой.
Металл с обратной стороны шва удерживается силами поверхностного натяжения. Диапазон режимов весьма ограничен, поскольку при сварке возможны прожоги.
Плазменная сварка на больших токах используется при сплавлении низкоуглеродистых и легированных сталей, меди, алюминиевых сплавов, титана и других материалов.
Во многих случаях она позволяет значительно уменьшить затраты, связанные с разделкой кромок, повысить производительность, улучшить качество швов.
