Plazmové svařování: účel a popis, výhody a odrůdy, doporučení.

Plazma vzniká z plynu průchodem určitou mezerou ve speciálním zařízení zvaném plazmatron. Hořák obsahuje nekonzumovatelnou wolframovou elektrodu, chladicí systém a otvor pro přívod plynu.

Předchozí Všechny novinky —> Další —>

Plazma vzniká z plynu průchodem určitou mezerou ve speciálním zařízení zvaném plazmatron. Hořák obsahuje nekonzumovatelnou wolframovou elektrodu, chladicí systém a otvor pro přívod plynu.

Plazmové svařování se nejčastěji používá pro kovy, jejichž bod tání je příliš vysoký nebo jejichž tloušťka je větší než jeden centimetr, protože tento typ svařování je může zahřát na obrovské teploty.

Princip působení elektrody na kov je stejný jako u obloukového svařování

Podstatný rozdíl je v teplotě ohřevu. Při obloukovém svařování nemůže dosáhnout více než 7000 stupňů, na rozdíl od plazmového svařování, u kterého může být více než 30000 stupňů. Vzhledem k tomu, že technologie obloukového a plazmového svařování je téměř stejná, plazmové svařování se často nazývá „plazmový oblouk“. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že takové svařování lze provádět i ve výšce a v jakékoli jiné poloze.

Vzhledem k tomu, že teploty svařování mohou dosahovat rekordních úrovní, existuje obrovské množství možností použití a seznam kovů ke svařování je téměř neomezený. Může to být buď bronz, titan, nerezová ocel, nebo mosaz, železo, litina, hliník a další druhy oceli.

Plazmové svařování se používá při výrobě různých zařízení, při svařování automobilových dílů, v potravinářském a chemickém průmyslu a při výrobě šperků. Jeho použití je relevantní téměř všude, takže dnes je to jedna z nejoblíbenějších metod svařování.

Plyn potřebný k vytvoření plazmy je obvykle kyslík, dusík, atmosférický vzduch nebo argon. Síla proudu při svařování může mít různé hodnoty. Při proudu do 25 A je zvykem nazývat mikroplazmové svařování, průměrná hodnota se pohybuje od 25 do 150 A a po 150 A se uvažuje o práci s vysokým proudem.

Proces svařování se dělí na dva typy

Přímé plazmové svařování

Toto je nejoblíbenější metoda pro vytváření svarů. Provádí se kontaktem elektrody s kovovým povrchem a v důsledku toho vzniká elektronický oblouk. Při svařování například hliníku musíte pečlivě sledovat proud dodávaný do elektrody, protože se jedná o kov s nízkou teplotou tání, který může hořet i při nepatrné odchylce od normy. Svařovací stroje se obvykle dodávají s pokyny, které udávají vhodnou teplotu pro různé typy kovů.

Oblouk se nejprve zapálí působením malého proudu, poté, když se elektroda dostane do kontaktu s povrchem svařovaného dílu, vstoupí do oblouku síla větší než počáteční síla potřebná k roztavení kovu. Oblouk může být připojen ke zdroji střídavého nebo stejnosměrného proudu, ale vždy s přímou polaritou. Je buzen oscilátorem.

Nepřímé plazmové svařování

S nepřímým působením je svařování principiálně velmi podobné přímému plazmovému svařování, ale podstatný rozdíl je v tom, že zdroj energie není připojen k oblouku, ale k elektrodě a trysce. Proto se mezi elektrodou a tryskou vytvoří oblouk a z hořáku pak vychází plazmový paprsek. Rychlost proudu závisí zcela na tlaku plynu použitého uvnitř hořáku. Uvnitř hořáku se plyn stává plazmou. Litr plynu vyprodukuje přibližně 50 litrů plazmy. Kvůli takovému kolosálnímu nárůstu objemu okamžitě vyletí ze zařízení.

Nepřímé plazmové svařování však není tak široce používáno jako přímé plazmové svařování, i když je mnohem pohodlnější, protože se spotřebuje malé množství plynu, je možná nepřetržitá práce i při nízké intenzitě proudu a vytváří se velký tlak, která zabraňuje rozstřikování roztaveného kovu v různých směrech. Díky tomu můžete svařovat a řezat kovové díly. Pro řezání není potřeba inertní plyn, proto je pro tento proces nejvhodnější plazmové svařování. Problémem tohoto typu svařování jsou vysoké náklady na zařízení pro vytváření plazmového paprsku, takže provádění takové práce má také vysokou cenu.

Plazmové svařování se používá ke spojování určitých druhů nerezových ocelí, žáruvzdorných a mnoha neželezných kovů, jakož i výrobků vyrobených z různých materiálů.

Technologie spojování kovů pomocí plazmového oblouku otevírá velké možnosti v oblasti svařování. Je založen na principu tavení slitin úzce nasměrovaným plazmovým paprskem, který má obrovskou energii. Plazmové svařování se používá ke spojování určitých druhů nerezových ocelí, žáruvzdorných a mnoha neželezných kovů, jakož i výrobků vyrobených z různých materiálů.

• 1 Vlastnosti technologie
• 2 Co je plazma a jak vzniká?
• 3 Schéma získání plazmového paprsku
• 4 Klíčové vlastnosti a výhody
• 5 Nevýhody technologie
• 6 Druhy plazmového svařování
• 7 Konstrukce a princip činnosti plazmového hořáku
• 8 Zařízení pro plazmové svařování

Technologické funkce

Plazmové svařování je založeno na technologii argonového obloukového svařování. Rozdíl mezi těmito technologiemi je ve vlastnostech oblouku. Na rozdíl od konvenčního elektrického oblouku je plazmový oblouk stlačený plazmový paprsek se silnou energií. Abyste pochopili podstatu procesu plazmového svařování, musíte vědět, co je to plazma a za jakých podmínek k ní dochází.

Co je plazma a jak vzniká?

Plazma je stav plynu, kdy je částečně nebo úplně ionizován. To znamená, že se může skládat nejen z neutrálních molekul a atomů, ale také z elektronů a iontů, které mají určitý elektrický náboj nebo se skládají výhradně z nabitých částic. K přeměně plynu do plazmového stavu musí být většina jeho molekul a atomů ionizována. Abychom toho dosáhli, je nutné na elektron, který je součástí atomu, vyvinout sílu, která překročí jeho vazebnou energii s jádrem a pomoci se od něj odtrhnout.

K tomu musí být vytvořeny určité podmínky, které byly vyvinuty v oblasti výroby plazmového oblouku.

První zmínka o vývoji plazmového svařování byla v roce 1950. V roce 1960 byly zavedeny některé principy výroby plazmového toku a byla představena technologie a zařízení plazmového svařování. U nás se výzkum v této oblasti a vývoj technologií prováděl v Ústavu kovů pojmenovaném po něm. A. A. Baykova, vedla projekt N.N. Rykalin. Po prostudování fyzikálních vlastností a energie stlačeného elektrického oblouku v prostředí argonu, převedeného na plazmový paprsek, byly stanoveny jeho technické možnosti v oblasti svařování a vyvinuto speciální zařízení.

Schéma pro získání plazmového paprsku

Konverze plazmy je dosaženo aplikací silného elektrického pole, vytvořeného obloukem, když prochází plynem, na nucený plyn vstupující tryskou hořáku.

Pro přeměnu elektrického oblouku na elektrifikovaný plazmový paprsek musí být tedy splněny dvě podmínky:

• komprimovat to;
• propusťte jím speciální plyn, abyste vytvořili plazmu.

Kompresi zajišťuje speciální zařízení plazmového hořáku. V důsledku toho se tloušťka paprsku zmenšuje a tlak se zvyšuje. Současně je do oblouku přiváděn plyn, který se pod jeho vlivem zahřívá a mění na plazmu. Vlivem zahřívání se plyn rozpíná a zvětšuje svůj objem. Výsledkem je, že se z trysky vyřítí vysokou rychlostí. Navíc, pokud má běžný elektrický výboj teplotu asi 5000-7000 o C, pak plazma může dosáhnout 30 000 oC.

K tvorbě plazmatu se používá argon především s přídavkem malého množství helia. Elektroda musí být také chráněna neutrálním argonem. Jako elektroda se volí wolframové produkty s přídavkem thoria nebo yttria.

Technologie plazmového svařování se vyznačuje vysokou teplotou a malým průměrem oblouku, který poskytuje významný výkon.

Klíčové vlastnosti a výhody

Získáním plazmového oblouku můžete výrazně rozšířit své svařovací možnosti. Jeho hlavní rozdíly od konvenčního argonového svařování jsou:

• vysoká teplota plazmatu, dosahující 30000 XNUMX o C;
• malý průřez oblouku;
• kónický tvar oblouku, charakteristický pro argonové svařování, byl změněn na válcový tvar;
• malý průměr paprsku umožňuje výrazně zvýšit tlak, kterým působí na kov. Je téměř 10x vyšší než u argonového svařování.
• Svařovací proces může být podporován malým proudem v rozsahu od 0,2 do 3,0 ampér.

Takové plazmové vlastnosti poskytují významné možnosti pro toto svařování před svařováním argonovým obloukem:

• je zajištěn hlubší průnik svaru;
• zóna tavení je zmenšena bez řezání svařovaných hran;
• Plazmovým obloukem lze díky svému válcovému tvaru a schopnosti zvětšit se na délku svařovat těžko dostupná místa.

Technologické nevýhody

Svařování není bez nevýhod:

• při jeho realizaci dochází k částečnému rozptylu energie do prostoru;
• existuje potřeba plazmotvorného plynu a chlazení plazmového hořáku vodou;
• náklady na zařízení jsou výrazně vyšší než náklady na zařízení s argonovým obloukem.

Druhy plazmového svařování

Plazmová zařízení pracují především se svítilnami, které využívají stejnosměrný proud.

Používají se dvě pracovní schémata:

• Použití oblouku vytvořeného mezi netavitelnou elektrodou a kovovým povrchem, který má být svařen;
• Pomocí plazmového paprsku vytvořeného mezi netavitelnou elektrodou a tělem plazmového hořáku.

Spojování kovů pomocí plazmatu se také dělí podle hodnoty použitého proudu. Používají se následující typy svařování:

• mikroplazmový typ, procházející v proudovém rozsahu od 0,1 do 25 ampér;
• svařování středními proudy od 50 do 150 ampér;
• svařování proudem vyšším než 150 ampér.

Při mikroplazmovém svařování se kov prakticky nepropálí. V případě použití vysokých proudů je dosaženo úplného proniknutí švu s oddělením výrobků a jejich následným svařováním.

Konstrukce a princip činnosti plazmového hořáku

Zařízení, které funguje jako plazmový generátor, se nazývá plazmatron. Jedná se o zařízení, které využívá elektrickou energii k vytvoření plazmového stavu plynu a dále využívá plazmu k vytvoření svařovacího oblouku.

Používají se dva typy konstrukcí plazmových hořáků, které pracují podle schématu nepřímého nebo přímého vytváření oblouku.

Pro plazmové svařování se používá převážně plazmový hořák pracující v přímém schématu, kdy wolframová elektroda slouží jako katoda a svařovaný povrch jako anoda. To je pak, že oblouk má tvar válce S nepřímým provozním schématem má plazmový paprsek obvyklý kuželovitý tvar.

Hlavní součásti takového zařízení jsou:

• wolframová elektroda (katoda), která tvoří jedno spojení se zařízením pro přívod plynu tvořícího plazmu;
• tělo zařízení;
• tryska s tvarovacím hrotem;
• tepelně odolný izolátor;
• chladicí systém pomocí vodního paprsku;
• startovací zařízení.

Pro vybuzení hlavního oblouku je kladně nabitý kabel připojen ke kovovému povrchu z přístroje.

Výsledný oblouk ionizuje plyn přicházející z válce nebo kompresoru do komory pod tlakem. Při zahřátí při ionizaci se plyn rozpíná a je vyvržen ve formě plazmového paprsku z prostoru komory s vysokou kinetickou energií.

Pro usnadnění zapálení hlavního oblouku je v komoře plazmatronu zabudována pomocná elektroda, která funguje jako anoda. Když je plazmový hořák připojen k síti a spuštěn, tato elektroda obdrží kladný náboj a vytvoří oblouk s wolframovou katodou. Výsledný plazmový paprsek ohřívá svařovaný kov a vyvolává zapálení hlavního silného plazmového oblouku podle schématu „wolframová katoda-kovový povrch“. Po splnění své funkce provozní plazmový oblouk zhasne a zařízení pokračuje v provozu na hlavní plazmový paprsek.

Zařízení pro plazmové svařování

K provádění plazmového svařování v naší zemi se používají zařízení domácí výroby, z nichž nejoblíbenější je mobilní univerzální zařízení „PLAZAR“.

Běžně se používají i plazmové hořáky zahraniční výroby „FoxWeld PLAMA 33 Vulti“, „BLUE WELD BEST PLASMA 60 HF“ a další.