Сварочное оборудование

Главная СтатьиПлазменная резка и сварка

Новости

02.06.2010

Плазменная резка и сварка

В практике использования плазменной сварки и резки, как источник нагрева используется электрическая дуга. Очень часто для повышения температуры и концентрации его тепловой энергии на обрабатываемом изделии. применяется ее принудительное сжатие.

Обычно, при использовании дуговой сварки, дуга свободно горит между электродом и изделием. Но если только не дать возможность дуге занять ее природный объем, а с помощью каких-либо приемов сжать ее, то температура дуги становится гораздо выше.

При плазменной сварке и резке чаще всего используется плазмотрон. Плазмотрон - это устройство, предназначенное для преобразования энергии электрической дуги в тепловую энергию газовой струи. В данном устройстве рабочий газ подается в разрядную камеру, где горит мощная дуга. Газ нагревается за счет теплообмена с дугой, ионизируется и истекает через выходное отверстие камеры (сопло) в виде плазменной струи, которая используется как источник нагрева. В физике и химии плазмой принято называть полностью или частично ионизированный газ. В зависимости от состава среды, плазма газового разряда может достигать температуры от 2000 до 500000С.

В середине 50-х годов ХХ века укрепилось применение плазмотронов в сварочной технике. Это случилось после того, как для соединения тонколистового металла широкое использование получила аргонно-дуговая сварка неплавящимся электродом. Отметим, что при конструировании первых сварочных плазмотронов, использовалась база горелок для аргонно-дуговой сварки.

Отличались они практически только использованием водоохлаждаемой металлической камеры вместо керамического защитного сопла, которая полностью охватывала вольфрамовый электрод и оканчивалась соплом, что было на одной оси с электродом и соизмеримым с диаметром столба дуги. Газ, что двигался между водоохлаждаемыми стенками камеры и столбом дуги под давлением, охлаждал и сжимал столб, также обеспечивая его тепловую и электрическую изоляцию от стенок сопла.

При плазменной сварке и резке поступление тепла в обрабатываемый металл происходит путем конвективного нагрева его плазменной струей, а также за счет тепла дуги. Возможно это из-за того, что в сварочных плазмотронах, плазменная струя, что истекает из сопла, совмещена со столбом дуги. Таким образом обеспечивается высокий энергетический КПД указаных процессов.

В институте металлов им. А.А. Байкова проводились систематические исследования применение плазменной сварки и резки под руководством Н.Н. Рыкалина, на результатах которых базировались использование плазменной сварки и резки в нашей стране. Здесь, были изучены физические и энергетические свойства сжатой дуги в аргоне, а также исследованы ее технологические возможности. Доказано то, что плазменная струя имеет ярко выраженные режущие свойства. Все эти исследования значительно ускорили темпы развития промышленных разработок в направлении плазменной резки и сварки.

Главная задача, которая ставилась на исследование специалистов по резке, заключалась в максимальном повышении тепловой концентрации и кинетической энергии сжатой дуги. В период развития плазменной резки для плазмообразующего газа использовали аргон, применение которого обеспечивало высокую стойкость вольфрамовых электродов, легкость зажигания дуги и низкое ее напряжение. Это было очень выгодно для ручного способа.

Разработки ручных и механизированных установок, технологии для плазменной резки алюминия, меди, латуни и нержавеющей стали, все это было произведено в 60-х гг. прошлого века. Продолжение этих работ стало основой для создания процессов, которые используют дешевые рабочие среды, а плазмотроны стали отличатся более высокой стойкостью. В этот же период, были обозначены области рационального использования рабочих сред при плазменной резке, в качестве которых широко стали применяться технические газы: азот, водород, кислород, сжатый воздух.

Выбор производился в зависимости от свойств рабочей среды и обрабатываемого материала. На смену вольфраму пришли катоды плазмотронов из более надежных материалов, такие как циркониевые и гафниевые, позволившие применять плазменную резку в окислительных средах. При использовании плазменной струи для сварки металлов возникал непростой вопрос, как сохранить высокую тепловую мощность столба дуги, уменьшив ее силовое воздействие, которое выдувает металл из сварочной ванны и вызывает неудовлетворительное формирование шва? Как в нашей стране, так и за рубежом, проводившиеся исследования показали, что для ответа на вышеупомянутый вопрос, нужно найти рациональное соотношение главных технологических характеристик процесса, а именно величины сварочного тока, длины дуги и расхода плазмообразующего газа.

В ходе решения указанного вопроса, было разработано несколько технологических схем процесса плазменной сварки. Так, при сварке тонколистовых материалов были использованы малоамперные дуги, которые горят в импульсном режиме. Это позволило значительно уменьшить теплоотвод в кромки металла, поскольку импульсное введение тепла в металл расширяет область регулирования теплового режима сварки. Для того чтобы увеличить диапазон толщин металла, который сваривается сжатой дугой, был применён другой метод, а именно, была снижена эффективность обжатия дуги с одновременным увеличением диаметра канала сопла, что позволило сваривать нержавеющие стали и алюминиевые сплавы толщиной 10 мм. Все проведенные исследования по применению для сварки малоамперных дуг стали толчком к созданию микроплазменной сварки.

Швейцарские фирмы «Сешерон» и «Мессер-Грисхайм» в 1965 г. разработали этот способ при котором используют малогабаритные горелки с вольфрамовым электродом, рассчитанные на сварочный ток не более 30-40 А. Используют его при сваривание листов толщиной 0,025–0,8 мм из углеродистой и нержавеющей стали, меди, никелевых сплавов, титана, молибдена, тантала, вольфрама, золота. Процесс происходит в непрерывном или импульсном режиме.

На данном этапе, микроплазменная сварка очень широко применяется в самолетостроении, атомной, газовой, электронной, медицинской и других отраслях промышленности. С ее помощью изготавливаются сильфоны, миниатюрные трубопроводы, полупроводниковые приборы и многих других изделий. Микроплазменная сварка крепко укоренилась в промышленном производстве, поэтому можно предположить, что в ближайшее время этот способ останется одним из основных соединения тонких металлов и сплавов.

Главная О компании Каталог Инжиниринг Новости Статьи Прайс-листы Контакты