Плазмено заваряване
Същността на метода.
Плазмата е йонизиран газ, съдържащ електрически заряд
частици и способни да провеждат ток. Йонизацията на газ възниква, когато се нагрява. Степента на йонизация е толкова по-висока, колкото по-висока е температурата на газа. В централната част на заваръчната дъга газът се нагрява до температури от 5000-30000 ° C, има висока електропроводимост, свети ярко и е типична плазма. Плазмената струя, използвана за заваряване и рязане, се получава в специални плазмени горелки, в които газът се нагрява и йонизира чрез дъгов разряд в специални камери. Газът, издухан в камерата, компресира дъговата колона в канала на дюзата на плазмената горелка и охлажда нейните повърхностни слоеве, повишава температурата на колоната. В резултат на това струята от преминаващ газ, като се нагрява до високи температури, се йонизира и придобива свойствата на плазма. Увеличаването на обема на газа по време на нагряване с 50–100 или повече пъти води до изтичане на плазма със свръхзвукова скорост. Плазмената струя лесно разтапя всеки метал.
Дъгова плазмена струя за заваряване и рязане се произвежда по две основни схеми. С плазмена струя с директно действие продуктът се включва в заваръчната верига на дъгата, чиито активни точки са разположени върху волфрамовия електрод и продукта. При индиректна плазмена струя активните дъгови петна се намират върху волфрамовия електрод и вътрешната или страничната повърхност на дюзата. Плазмообразуващият газ може също да служи за защита на разтопения метал от въздуха. В някои случаи се използва отделна струя от специален, по-евтин защитен газ за защита на разтопения метал. Движещият се по стените на дюзата газ е по-малко йонизиран и има по-ниска температура. Това предотвратява разтопяването на дюзата. Повечето плазмени горелки обаче имат допълнителенводно охлаждане. Дъговата плазмена струя е интензивен източник на топлина с широк спектър от технологични свойства. Може да се използва за нагряване, заваряване или рязане както на електропроводими метали, така и на непроводими материали като стъкло, керамика и др. (индиректна плазмена струя). Топлинната ефективност на дъговата плазмена струя зависи от големината на заваръчния ток и напрежение, състава, скоростта на потока и скоростта на изтичане на плазмения газ, разстоянието от дюзата до повърхността на продукта, скоростта на горелката (скорост на заваряване или рязане) и т.н. Геометричната форма на струята също може да бъде различна (квадратна, кръгла и т.н.) и се определя от формата на изхода на дюзата.
Отличителни черти на плазменото заваряване в сравнение с аналозите на газ, електрическа дъга в среда на защитен газ, електронен лъч и лазерно заваряване, процесът на плазмено заваряване има следните предимства:
- висока стабилност и стабилност на компресираната дъга, включително при ниски токове, с увеличена дължина на дъгата, при всяка полярност на тока;
- висока гъвкавост на избор на режим;
- високата концентрация на вложена топлина намалява обема на разтопения основен и добавъчен метал, в някои случаи намалява броя на дефектите в шева, намалява заваръчните деформации;
- импулсните режими на плазмено заваряване намаляват прегряването на продукта, риска от изгаряния и заваръчни деформации, подобряват структурата на шева;
- провеждането на процеса на плазмено заваряване при постоянен ток с обратна полярност подобрява качеството и стабилността на свойствата на заваръчния шев поради ефекта на катодно почистване, което се проявява в отстраняването на оксидни и адсорбирани филми от заварените повърхности;
- възможността за пълна механизация и автоматизация на технологичнитепроцес;
- липса на волфрамови включвания в заваръчния шев;
- възможността за елиминиране на рязането на ръбовете на заварените части поради увеличения капацитет на проникване на компресираната дъга;
- пълно изключване на пръскане на разтопен метал по време на заваряване;
- възможност за образуване на шев без укрепване или отслабване, наравно с основния метал;
- автоматизираното плазмено заваряване с проникваща дъга дава възможност за получаване на заварки с минимална ширина, докато цената на оборудването е значително по-ниска, отколкото при лазерно или електронно лъчево заваряване.
Примери за приложениеПлазмено заваряване
Създаване на монолитни съединения от еднородни и разнородни метали и сплави, заваряване на леярски дефекти, заваряване на листове, проводници, микрочасти, алуминиеви съдове за мляко и други различни резервоари, облицовъчни панели от неръждаема стомана и титанови сплави, медни гуми и други изделия, микроплазмено заваряване на протези.
Икономическата ефективност на плазменото заваряване се определя от:
- спестяване на консумативи (газ, волфрам, добавки), време за заваряване;
- повишаване на експлоатационните характеристики на заварени конструкции:
- намаляване на разходите за подготовка на заварени ръбове, отстраняване на дефекти, почистване на шева и изправяне на заварени продукти.