Плазмової зварюванням називають процес плавлення, в якому використовується стисла дуга для нагріву. Дуга вважається стислій, коли її стовп стискається потоком газів для зварювання (азоту, аргону) або соплом пальника, використовуваної в плазменно-дугового зварювання. Під плазмою мається на увазі газ, наповнений різнорідно зарядженими атомами з нульовим сумарним зарядом.
Плазма утворюється усередині сопла, обтиску в ньому створює плазму газом і охолоджуваними водою стінками і стабілізуючись. Це сприяє утворенню концентрованого стовпа дуги зі значним збільшенням числа наголосів один з одним часток плазми. Одночасно сильно підвищуються температура стовпа дуги зі ступенем іонізації, а також плазмова кінетична енергія, яка використовується в апаратах плазмового різання і зварювання. Пальник, звана ще плазмотроном, являє собою пристрій, призначений для утворення направленого потоку плазми. Він, маючи значний запас енергії, здатний переміщатися зі значною швидкістю.
Дуги із струменями в плазмовому зварюванні металу отримують за допомогою пристроїв з різними схемами. Дуга плазми виходить від поєднання каналу з соплом, причому обробляється матеріал служить одним з електродів, а стовп дуги суміщений зі струменем плазми. Розряд дуги, одержуваний між електродами, створює струмінь плазми. В якості одного з електродів можуть виступати як сам виріб, так і стіни каналу з роздільним соплом.
Сутність технології плазмового зварювання
В основі принципу роботи плазмового зварювання лежить освіту за допомогою осцилятора плазмової дуги. Щоб полегшити цю операцію користуються звичайною дугою, наявної між електродом і пальником. Живить дугу, що утворить плазму, джерело зварювального струму. Апарати плазмового зварювання працюють на токах з прямою полярністю.
З використанням плазмової, тобто стислій, дуги проводять зварювання майже будь-яких металів в з'єднаннях всіх просторових положень. У вигляді газу, що утворює плазму, в установках плазмового зварювання служать аргон з гелієм, вони ж застосовуються і в якості захисту. До переваг цієї зварювання відносять велику ефективність з незначною чутливістю до змін довжини дуги, а також здатність до видалення вольфрамових часток з металу шва. При цьому можливо без скосу кромок зварювання металів товщі 15 мм з особливим грибоподібним проваром. Ця особливість з'ясовна отриманням в основному матеріалі отвори, що проходить наскрізь. У нього можливий вихід плазмового струменя з переходом на зворотну частину деталі. По суті, вся процедура є прорізанням деталі з подальшою заваркою розрізу.
Плазмовому зварюванні й різанні доступні багато з'єднань. Наприклад, стикові - з металом товщиною близько 2 мм варять з проведенням відбортовки крайок, а при роботі з заготовками більшої товщини (близько 10 мм) рекомендований скіс кромок. Коли це необхідно, застосовують додатковий метал. Сварка металевих деталей з товщі 25 мм вимагає оброблення крайок з її кутом і глибиною набагато меншими, ніж у разі використання аргонодугового зварювання. Завдяки цьому технологія плазмового зварювання дозволяє знизити в кілька разів кількість використовуваного присадочного матеріалу. Він вводиться в плазмовий струмінь по краю зварювальної ванни. Найбільшим числом достоїнств володіє зварювання стислою дугою для роботи з листовим металом без розроблення кромок і користування присадним матеріалом.
Характеристики плазмового зварювання повинні дозволяти з'єднання товстолистового матеріалів в кілька проходів без наскрізного проплавлення. З цією метою при укладанні другого і наступних шарів металу потрібно регулювання силового впливу плазмового струменя, щоб не був витіснений розплавляється метал зі зварювальної ванни. Робиться це шляхом зміни рівня споживання плазмообразующих газів.
Характеристики обладнання для плазмового зварювання
Основна частина зварювальних робіт з металами і сплавами малої товщини (близько міліметра) також ведеться плазмової зварюванням. Застосування інших видів зварювання для цих випадків не завжди доступно через низку причин, що криються в експлуатації, технології або конструкції виробу. А обладнання для плазмового зварювання, яка використовує великі струми, формує за допомогою плазмотрона дугу, що володіє набагато стійкістю в просторі більшої, ніж просто горить дуга. Причому поділ в подачі газів (захисного і плазмообразующего) сприяє застосуванню для зварювання різноманітних газових сумішей.
Такий пристрій плазмового зварювання завдяки наявності стислої дуги ідеально в з'єднанні тонколисті матеріалів. Цим обумовлено виникнення по суті окремого методу з'єднання деталей - микроплазменной зварювання для особливо тонких металевих матеріалів, що здійснюється за допомогою малоамперной стислої дуги. Використовувана для цього у вигляді концентрованого джерела тепла стисла дуга називається мікроплазми. Вона порушується особливими пальниками - плазмотронами. Застосування такої дуги сприяє надійності операції зварювання навіть на самому невеликому струмі, це дозволяє варити досить тонкий метал, що неможливо зробити за допомогою аргонодугового зварювання.
Для робіт з тугоплавкими або хімічно активними металами зварювальні апарати плазмового зварювання дозволяють вести зварювальні роботи в вакуумі. Вони забезпечують високу якість зварювання матеріалу товщі 1 мм. Така можливість існує через стиснення дуги з низьким тиском на струмі більше 80 А. Її імпульсне живлення сприяє зменшенню звичайних зварювальних струмів зі збереженням значної частоти імпульсів. Можливості імпульсного режиму дозволяють вести регулювання у великому діапазоні не тільки струму, але і потужності плазмової дуги з низьким тиском. Все це дозволять варити дуже тонкий метал.
Апарати плазмового зварювання, ціною не набагато відрізняються від іншого обладнання, широко використовуються при зварюванні і різанні тонколистого металу: сталей (нержавіючої та вуглецевої), хімічно активних або кольорових металів з їх сплавами. Мікроплазми також активно застосовується в зварюванні і пайку тонких сіток, неметалевих виробів і фольги.