Сущность плазменной сварки состоит в расплавлении соединяемых кромок теплом сжатой электрической дуги и формировании сварного шва.

 

Цель плазменной сварки - получение высококачественных разъемных соединений конструкционных металлов и сплавов с высокой производительностью и малыми

затратами.

 

Эффект плазменной сварки достигается за счет универсальности процесса в ручном или автоматическом режиме, обеспечения высокого качества сварного шва с заданной геометрией, снижения числа проходов, расхода присадки, газов, вольфрама, уменьшения сварочных деформаций изделия.

 

Оборудованием для плазменной сварки являются установки, состоящие из специализированного сварочного источника тока и плазматрона.

 

Технический процесс плазменной сварки состоит из предварительной подготовки деталей и присадочного материала. В качестве посадочного материала используется

цельнотянутые или порошковые сварочные проволоки. Номенклатура свариваемых материалов - практически любые металлы и сплавы, используемые в сварных конструкциях. Различают следующие технологические варианты плазменной сварки: проникающей и непроникающей дугой, на токе прямой или обратной полярности, импульсная и точечная, ручная и автоматическая.

 

Контроль качества плазменной сварки осуществляется визуально по отсутствию в сварочном шве и около шовной зоне дефектов и другими методами(механическими, испытаниями, металлографическими, коррозионными исследованиями и т.д.)

 

Основные требование безопасности при плазменной сварки: наличие вытяжной вентиляционной системы, защита органов зрения от излучения, меры предупреждения термических ожогов.

 

Отличительный особенности плазменной сварки по сравнению с аналогами газовой,электродуговой в среде защитного газа,электроннолучевой и лазерной сваркой.

 

Процесс плазменной сварки имеет ПРЕИМУЩЕСТВА:

 

-Высокая стабильность и устойчивость сжатой дуги, в том числе на малых токах,при увеличенной длине дуги ,на любой полярности тока;

 

-Высокая уневерсальность выбора режима;

 

-Высокая концентрация тепловводоуменьшает объем расплавляемого основного и присадочного металла,уменьшает в ряде случаев количество дефектов в шве

снижает сварочные диформации;

 

-Импульсные режимы плазменной сварки уменьшают перегрев изделия,опасность прожогов и сварочные деформации ,улучшают структуру шва.

-Введение процесса плазмнной сварки на постоянном токе обратной полярности повышает качество и стабильность свойств сварного шва за счет эффекта

катодной очистки,проявляющегося в удалении оксидных и адсорбированных пленок со свариваемых поверхностей;

-Возможность полной механизации и автоматизации технологического процесса;

 

-Отсутствие включений вольфрама в сварном шве;

 

-Возможность исключения разделки кромок свариваемых деталей за счет повышенной проплавляющей способности сжатой дуги;

 

-Полное исключение разбрызгивания рапславляемого металла при сварке;

 

-Возможность формирования шва без уселения или ослабления,заподлицо с основным металлом;

 

-Автоматизированная плазменная сварка проникающей дугойпозволяет получить швы минимальной ширины, при этом расходы на оборудовании существенно ниже, чем при лазерной или электроннолучевой сварке.

 

Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, а также электрически заряженных ионов и электронов. В таком определении обычная дуга может быть названа плазмой. Однако по отношению к обычной дуге термин «плазма» практически не применяют, так как обычная дуга имеет относительно невысокую температуру и обладает невысоким запасом энергии по сравнению с традиционным понятием плазмы.

 

Для повышения температуры и мощности обычной дуги и превращения ее в плазменную используются два процесса: сжатие дуги и принудительное вдувание в нее плазмообразующего газа. Схема получения плазменной дуги приведена на рисунке выше. Сжатие дуги осуществляется за счет размещения ее в специальном устройстве – плазмотроне, стенки которого интенсивно охлаждаются водой. В результате сжатия уменьшается поперечное сечение дуги и возрастает ее мощность – количество энергии, приходящееся на единицу площади. Температура в столбе обычной дуги, горящей в среде аргона, и паров железа составляет 5000–7000°С. Температура в плазменной дуге достигает 30 000°С.

 

Одновременно со сжатием в зону плазменной дуги вдувается плазмообразующий газ, который нагревается дугой, ионизируется и в результате теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз. Это заставляет газ истекать из канала сопла плазмотрона с высокой скоростью. Кинетическая энергия движущихся ионизированных частиц плазмообразующего газа дополняет тепловую энергию, выделяющуюся в дуге в результате происходящих электрических процессов. Поэтому плазменная дуга является более мощным источником энергии, чем обычная.

 

Основными чертами, отличающими плазменную дугу от обычной, являются:

 

• 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).

 

Перечисленные отличительные черты делают плазменную дугу по сравнению с обычной более универсальным источником нагрева металла. Она обеспечивает более глубокое проплавление металла при одновременном уменьшении объема его расплавления. На рисунке приведена форма проплавления для обычной дуги и плазменной. Из рисунка видно, что плазменная дуга – более концентрированный источник нагрева и позволяет без разделки кромок сваривать большие толщины металла. Из-за своей цилиндрической формы и возможности существенно увеличить длину такая дуга позволяет вести сварку в труднодоступных местах, а также при колебаниях расстояния от сопла горелки до изделия.