Ювелирная точность плазменной сварки

Технические словари определяют плазменную сварку как сварку, для которой источником энергии является плазменный поток. Возможности этой технологии для создания неразъемных соединений разнородных металлов просто фантастические.

Глубокое проплавление металлов позволяет в любом пространственном положении сваривать вольфрам, молибден, никель, нержавеющую сталь и другие металлы из категории трудносвариваемых.

Сущность плазменной сварки

Практически данная сварочная технология реализуется потоком высокотемпературного ионизированного газа, который производит локальное расплавление металла. Плазма является ионизированным газом, образованным потоками электронов и ядер, не связанными кулоновскими силами между собой.

Чтобы разорвать силы притяжения отрицательно заряженных электронов к положительно заряженным ядрам, веществу сообщают дополнительную энергию путем нагрева до значительной температуры либо разгоном вещества до высоких скоростей и последующего своеобразного аналога «удара» обо что-нибудь. Принцип работы плазменной сварки основан на разогреве и последующей ионизации рабочего газа с последующим выпуском его тонкой струйкой через наконечник плазмотрона в рабочую зону.

Сварочные работы

Сварочные работы

Ионизация рабочего газа осуществляется нагревом высокоскоростной сжатой дуги, вытекающей из плазмотрона. Температура дуги может достигать 30000 градусов Ц. Чем выше температура газа, тем выше уровень ионизации.

Чтобы обычная дуга превратилась в плазменную, то есть возросли ее мощность и температура, используют одновременно два процесса:

  • Сжатие дуги;
  • Принудительную подачу (вдувание) в дугу рабочего плазмообразующего газа.

Рабочим газом является аргон. Электроды изготавливаются из вольфрама, активированного иттрием и торием. Для создания условий протекания плазменной сварки разработаны специальные плазмотроны (см. рисунок), являющиеся генераторами плазмы.Эрагон

При интенсивном охлаждении водой стенок прибора область разрядной зоны сжимается. От сжатия ее поперечных размеров резко возрастает мощность дуги, характеризующаяся энергией, приходящейся на единицу площади. При подаче в область разрядной зоны защитного газа он нагревается и ионизируется. При этом происходит процесс теплового расширения, которое увеличивает объем газа в 50-100 раз. Это расширение за счет скоростного истекания из сопла придает кинетическую энергию ионизированных частиц в дополнение к тепловой энергии самой дуги, которая нагрета благодаря воздействию происходящих электропроцессов.

Основными факторами плазменной дуги, отличающими ее от обычной сварочной, являются:

  • Чрезвычайно высокая температура;
  • Малый диаметр;
  • Плазменная дуга давит на металл в несколько раз больше, чем обычная;
  • Возможность поддержания сварочного разряда на малых токах в пределах 0,2-30 А.

Что такое «плазмотрон»?

Основным инструментом в устройстве плазменной сварки является плазменный генератор или плазмотрон (см. чертеж). На чертеже изображены принципиальные схемы плазмотрона прямого действия (а) и косвенного (б), работающие на постоянном токе.Устройство

  • Поз. 1 – вольфрамовый электрод;
  • Поз. 2 — втулка электроизоляционная;
  • Поз. 3 – керамическое сопло;
  • Поз. 4 – плазменная струя;
  • Поз. 5 – свариваемые изделия.

В изображенном устройстве имеется своеобразная разрядная камера, в которой горит мощная электродуга, зажженная вольфрамовым электродом (поз.1). Газ подается через патрубок подачи газа в камеру, нагревается в результате теплообмена с дугой, ионизируется и с высокой скоростью истекает из выходного отверстия камеры, являющимся соплом (поз.3). Образовавшаяся струя (поз. 4) является высокотемпературной плазменной струей, температура которой зависит от состава среды и параметров тока дуги.

Оборудование для плазменной сварки, использующее дуговые плазмотроны постоянного тока, подразделяется на два вида:

  • Для формирования плазменной дуги (плазмодуговые генераторы или плазмотроны прямого действия);
  • Для создания плазменной струи (плазмоструйные генераторы или плазмотроны косвенного действия).

На рисунках показаны условные схемы этих устройств.Схема1

Рис. 1 – плазмотрон прямого действия

Рис. 2 – плазмотрон косвенного действия

  • Поз. 1 – электрод;
  • Поз. 2 – обрабатываемая деталь;
  • Поз. 3 – водоохлаждаемый корпус;
  • Поз. 4 – источник постоянного напряжения;
  • Поз. 5 – дуговой разряд;
  • Поз. 6 – плазменная струя.

В плазмотронах прямого действия дуговой разряд (поз. 5) зажжен между неплавящимся электродом (поз. 1) и деталью (поз. 2), которая является анодом. Плазмодуговые устройства применяются для работ с электропроводными материалами.Температура струи на конце сопла от 3000 до 12000 градусов Ц.Сварка

В плазмотронах косвенного действия дуга (поз. 5), созданная электродом (поз. 1), истекает из сопла камеры в виде плазменной струи (поз. 6). Стабилизацию разряда поддерживают при помощи магнитного поля. Плазмоструйные устройства применяются при термообработке металлов и диэлектриков.

Основным недостатком плазменной сварки является зависимость работоспособности плазмотрона от правильности соблюдения номинального режима. При любом отступлении от условий эксплуатации плазмотрон мгновенно перегревается и выходит из строя.

Преимущества плазмосварочной технологии

  • Возможность перехода от работ с одними материалами к сварке других групп материалов без подготовительных мероприятий, что особенно важно для плазменной сварки своими руками;
  • Легкость и компактность сварочного оборудования, не имеющего массивных газовых баллонов;
  • Бесшумность работы;
  • Экологическая чистота работ;
  • Производственная безопасность, обеспеченная малыми токами;
  • Аккуратность работы и высокая культура производства.

Разновидности плазменной сварки

Различают три вида данной технологии :

  • Микроплазменную со сварочным током от 0,1 до 25 А;
  • На средних сварочных токах (в диапазоне от 50 до 150 А);
  • На больших сварочных токах, превышающих 150 А.

Микроплазменную методику применяют для соединений тонкостенных труб, соединения фольги и мембран, сборки термопар, при изготовлении ажурных ювелирных изделий. Сварку на средних и больших токах применяют для соединений легированных сталей, титана, меди, алюминиевых сплавов. Большое удобство представляет отсутствие необходимости разделки кромок.

Резку плазменной сваркой можно проводить даже для окрашенных или ржавых деталей, в рабочей зоне краска не возгорается.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*