Объяснение лазерной сварки
Лазерная сварка использует высокоточный лазерный луч для соединения металлов и термопластов. Точность и аккуратность этого процесса обеспечивают минимальное тепловое искажение,…
Плазменная сварка — это дуговой сварочный процесс, использующий плазменную горелку для соединения металлов. Принцип этого метода основан на GTAW или TIG-сварке, где электрическая дуга возникает между электродом и изделием.
Давайте подробнее рассмотрим, что такое плазменная сварка.
Плазменно-дуговая сварка (PAW) — это процесс плавления, в котором используется неплавящийся электрод и электрическая плазменная дуга для сварки металлов. Подобно TIG-сварке, электрод обычно изготавливается из торированного вольфрама. Уникальная конструкция горелки формирует более сфокусированный луч, чем при TIG-сварке, что делает этот метод отличным выбором для сварки тонких металлов и создания глубоких узких швов.
Плазменная сварка часто применяется для сварки нержавеющей стали, алюминия и других трудносвариваемых металлов по сравнению с традиционными методами. Как и газовая сварка, данный процесс также может использоваться для резки металла (плазменная резка), что делает его универсальным инструментом для производителей и фабрикантов.
Принцип процесса плазменно-дуговой сварки заключается в возбуждении дуги между неплавящимся вольфрамовым электродом и изделием. Сопло плазмы имеет уникальную конструкцию, при которой электрод размещён внутри корпуса горелки. Это позволяет плазменной дуге выходить из горелки отдельно от защитной газовой оболочки.
Кроме того, узкое отверстие сопла увеличивает скорость потока плазмообразующего газа, обеспечивая более глубокое проплавление. Обычно присадочный металл подаётся впереди сварочной ванны, однако при выполнении корневых проходов это не требуется.
Сложность конструкции плазменной горелки отличает её от горелки для аргонодуговой сварки. Плазменные горелки работают при очень высоких температурах, что может привести к расплавлению сопла, поэтому требуется обязательное водяное охлаждение. Хотя такие горелки могут использоваться вручную, современные плазменные сварочные пистолеты в основном предназначены для автоматизированной сварки.
К наиболее распространённым дефектам плазменной сварки относятся включения вольфрама и прожоги (undercutting). Включения вольфрама возникают при превышении допустимого сварочного тока для электрода, когда капли вольфрама попадают в сварной шов. Прожоги чаще всего встречаются при работе в режиме “сквозного отверстия” (keyhole) и могут быть предотвращены с помощью активированных флюсов.
В плазменной сварке используются три режима работы с различной силой тока:
В этом режиме дуга стабильно работает даже при низких токах и длине дуги до 20 мм.
Микроплазменная сварка применяется для соединения тонких листов толщиной до 0,1 мм, идеально подходя для изготовления проволочных сеток с минимальными деформациями.
Характеристики плазменной дуги схожи с TIG-сваркой, однако дуга более жёсткая за счёт суженного сопла. Увеличение скорости потока плазмы позволяет повысить глубину проплавления, но также увеличивает риск загрязнения защитного газа.
Средний ток или режим проплавления обеспечивает лучшее проплавление по сравнению с TIG и улучшенную защиту. Единственный недостаток — необходимость частого обслуживания и большая масса горелки в сравнении с TIG.
В этом режиме используется мощный плазменный поток: за счёт увеличения скорости потока газа и сварочного тока достигается глубокое проплавление за один проход (до 10 мм для некоторых материалов).
Подобно электронно-лучевой сварке, режим “сквозного отверстия” идеально подходит для сварки толстых материалов на высокой скорости. Для получения качественных швов обычно добавляют присадочный материал. Применения включают механизированную сварку, сварку в различных положениях и сварку труб.
Как правило, в TIG-сварке используется вольфрамовый электрод для возбуждения дуги между горелкой и изделием. Плазменная сварка аналогична, но отличается конструкцией горелки: суженное сопло позволяет электронам двигаться с высокой скоростью, ионизируя газ и создавая плазменную струю с высокой концентрацией тепла и глубиной проплавления.
Плазменная сварка обеспечивает большую точность, чем TIG, а также уменьшенную зону термического влияния, что идеально для узких швов. В целом, плазменная сварка считается развитием TIG-сварки, позволяя работать при меньших токах и обеспечивать лучшую стабильность дуги, что даёт большие допуски при изменении длины дуги.
TIG-сварка, однако, проще в освоении из-за меньшего количества настраиваемых параметров по сравнению с плазменной сваркой. Для перехода с TIG на плазменную сварку оператору потребуется дополнительное обучение. Кроме того, оборудование для TIG-сварки дешевле и требует меньше обслуживания, чем чувствительная и сложная плазменная горелка.
Как и TIG-сварка, плазменная сварка подходит для большинства известных металлов, хотя не всегда является самым экономичным вариантом для некоторых из них:
Основные компоненты оборудования для плазменной сварки:
Плазменная горелка — плазмообразующий газ отделён от защитной газовой оболочки.
Уникальная конструкция водоохлаждаемой плазменной горелки — главное отличие от других сварочных процессов. Принципы её работы были рассмотрены ранее.
В зависимости от типа материала и требуемых характеристик сварного шва подбираются различные типы сопел.
В отличие от традиционных методов, где горелка подключается непосредственно к источнику питания, при плазменной сварке между ними устанавливается контрольная консоль.
Некоторые функции консоли: схема защиты горелки, высокочастотный блок поджига дуги, источник питания для пилотной дуги, клапаны подачи воды и газа, индивидуальные расходомеры для плазменного и защитного газов.
Плазменно-дуговая сварка использует постоянный ток (выпрямители или генераторы) с напряжением открытой цепи не менее 70 вольт и падающей характеристикой, что обеспечивает лучший контроль формирования сварного шва.
В плазменной сварке могут применяться механизмы подачи проволоки с постоянной скоростью, которая регулируется в диапазоне от 254 до 3180 мм в минуту.
PAW — отличный метод сварки стальных труб в производстве, поскольку обеспечивает высокую скорость сварки и глубокое проплавление. Некоторые отрасли предпочитают плазменную сварку вместо традиционной TIG за счёт большей скорости и меньшего расхода присадки.
Одно из преимуществ плазменной сварки — возможность работы при низких токах. Это позволяет сваривать небольшие металлические компоненты, которые чувствительны к внешним факторам.
Для медицинских приборов необходимы точные детали. PAW идеально подходит для сварки таких компонентов, обеспечивая надёжный и ровный сварной шов.
