Металлообрабатывающая компания VT-METALL Гибкий подход – железное качество
Звоните, мы сейчас работаем:
10.01.2023
200
Время чтения: 8 минут

Плазменная сварка: характеристики и оборудование

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

О чем речь? Плазменная сварка – относительно новый метод соединения деталей, который получает все большую популярность. Он схож с дуговой, однако температура у плазмы выше, поэтому можно работать с большим количеством материалов.

На что обратить внимание? Существует несколько методов плазменной резки, которые отличаются по силе тока и типу обработки. Соответственно, выбор основывается на поставленных задачах.

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Принцип работы плазменной сварки
  • Виды плазменной сварки
  • Плюсы и минусы плазменной сварки
  • Аппарат для плазменной сварки
  • Сферы применения плазменной сварки
  • Правила применения плазменной сварки

Принцип работы плазменной сварки

Плазменно-дуговая технология сварки основана на интенсивном нагреве и расплавлении материала кромок соединяемых деталей при помощи плазмы. Ионизированный газ вырабатывается в результате горения сварочной дуги в условиях высокого давления. Используя плазмотроны или горелки, которыми оснащаются аппараты для плазменной сварки, осуществляют сваривание и резку заготовок практически из всех металлов периодической системы элементов Менделеева.

Плазменная сварка

Кроме того, метод подходит для работы с неметаллическими компонентами, которые обладают необходимыми физико-химическими характеристиками – адгезией, способностью реагировать с другими веществами и т. д.

Чем плазменная сварка отличается от других сварочных технологий? В ходе сварки происходит выброс струи плазмы из горелки в зону сварочной ванны. Нередко дополнительно создается защитное облако из инертного газа, предотвращающее контакт расплавленного металла с атмосферными газами, что позволяет создавать химически нейтральную среду.

Небольшое количество термической энергии при этом попадает на прилегающие к рабочей зоне участки, а основная часть тепла доставляется плазменной струей в сварочную ванну.

Корпус рабочего инструмента изготавливается из стали, а анод – из меди. В специальную полость, которой снабжен медный электрод, подается охлаждающая его вода, а подпитывающая дугу газовая смесь поступает в пространство между электродами под высоким давлением (от 2 до 5 атмосфер).

Ионизация газовой струи в плазмотронах происходит за счет нагрева от горения электрической дуги. Тепловое расширение приводит к увеличению объема газа, которое может составить от 50 до 100 раз, и его выбрасыванию из сопла на высокой скорости. Следовательно, мощный энергетический поток при плазменно-дуговой сварке формируется за счет тепловой и кинетической энергии. Как правило, горелки используют постоянный ток.

Виды плазменной сварки

Различные технологии плазменной сварки металлов могут отличаться друг от друга типом обработки, величиной сварочного тока и способом подключения.

В зависимости от типа обработки различают сварку, выполняемую при помощи:

  • дуги, которая формируется между неплавкими электродами и поверхностью свариваемых деталей;
  • струи, которая образуется между неплавким электродом и наконечником горелки.

Виды плазменной сварки

В зависимости от величины тока сварка может быть:

  • микроплазменной – сила рабочего тока не больше 25 А;
  • средними токами – сила рабочего тока до 150 А;
  • рабочим током свыше 150 ампер.

По типу подключения к источнику электрического тока аппарата для плазменной сварки и его горелки различают плазмотроны:

  • прямого действия;
  • косвенного действия.

Все перечисленные разновидности этой технологии востребованы в различных сферах благодаря своей уникальности. Разберем наиболее широко применяемые.

Микроплазменная сварка

Эта технология применяется для сваривания тонкостенных деталей, труб, листового металла толщиной до 1,5 мм. Метод также популярен у ювелиров. Микроплазменная дуговая сварка – одна из наиболее широко применяемых технологий, основанных на использовании энергии плазмы.

Рабочая струя плазмы при сваривании деталей по этому методу – менее 2 мм в диаметре. Сварка производится за счет высокого теплового излучения мощной сварочной дуги. Для работы чаще всего пользуются аргоном, реже – смесью, в которую входит, помимо аргона, гелий в небольшом количестве.

Плазменная сварка прямого действия

Схема подключения к источнику электричества крайне важна при сварке плазменно-дуговым методом.

Плазменная сварка прямого действия

Эта технология плазменной сварки – основная. Сваривание заготовок происходит за счет термической энергии плазмы, которая создается в пространстве, отделяющем неплавкий электрод от соединяемых деталей. При постепенном возбуждении сварочной дуги происходит формирование дежурной струи, переходящей в дугу прямого действия при контакте с поверхностью заготовок. Метод допускает использование как переменного, так и постоянного тока.

Эта технология отлично подходит для резки металлических и неметаллических заготовок, сварки и наплавки металла. Плазменная сварка прямого действия широко применяется как в промышленности, так и в быту.

Из-за высокой температуры плазмы в ходе сварочных работ необходимо контролировать нагрев горелки. Перегрев случается очень редко, но если он произошел, сварка должна быть временно прекращена. Оборудование нужно обследовать, чтобы выявить возможные неисправности. Если устранить проблему самостоятельно не представляется возможным, следует обратиться в специализированную ремонтную мастерскую или заменить оборудование новым.

Сварка косвенного действия

Эту технологию от предыдущей отличает то, что формирование дуги происходит в пространстве, отделяющем наконечник горелки от электрода. Далее газовая смесь под высоким давлением вытесняет из сопла плазму, образующую мощную струю.

При таком варианте разжигания дуги плазменная струя имеет существенно более низкую температуру, чем в случае с прямым действием. Эта особенность позволяет использовать технологию косвенного действия для сваривания и резки заготовок из материалов, слабо проводящих электрический ток.

Мощность плазменной струи зависит от давления газовой смеси, что позволяет пользоваться методом косвенного действия при напылении металла и прогревании деталей.

Характеристики швов напрямую зависят от того, какой режим выбран для работы. Основными критериями выбора в данном случае служат материал заготовок, тип подачи электрического тока и диаметр плазменной струи.

Плюсы и минусы плазменной сварки

Технология плазменно-дуговой сварки и резки очень востребована при сборке и установке крупных и малых конструкций. К преимуществам метода следует отнести:

  1. высокую температуру плазменной струи, доходящую до +300 000 °C;
  2. небольшой диаметр дуги;
  3. высокую скорость сваривания, которая для деталей с толщиной стенки от 50 до 200 мм втрое превышает скорость сварки газовой горелкой;
  4. отсутствие необходимости в дополнительной обработке готовых швов;
  5. высокую точность сварки;
  6. применимость метода к работе с любыми металлами – можно соединять стальные, медные, алюминиевые, чугунные детали;
  7. отсутствие деформаций, в том числе при работе с деталями сложной конфигурации;
  8. возможность работать с неподготовленными поверхностями, содержащими пятна краски и т. д.;
  9. экономичность технологии;
  10. безопасность, отсутствие токсичных выделений и взрывоопасных газов.

Плюсы и минусы плазменной сварки

Среди недостатков метода следует упомянуть:

  1. рассеивание части энергии в окружающем пространстве;
  2. потребность в плазмообразующем газе;
  3. необходимость водяного охлаждения оборудования;
  4. дороговизна плазменных сварочных аппаратов.

Аппарат для плазменной сварки

Оборудование для ручной плазменной сварки представляет собой небольшой агрегат весом до 10 кг, «начинка» корпуса которого включает управляющий блок, выпрямитель тока и трансформатор. Баллоны с рабочими газами – плазмообразующим и инертным, который служит для создания защитной среды, – подключаются к плазмотрону шлангами. Из аппарата выходит рукав, по которому газы подаются в горелку. От перегрева плазмотрон защищает охлаждающая жидкость.

Аппарат для плазменной сварки

Внешне такая установка схожа с инвертором. Самые простые из приборов компактны и весят примерно 5 кг, а в их настройках без особого труда разберется даже начинающий сварщик.

На рынке представлены и более дорогие модели с дополнительными функциями, при помощи которых можно паять, воронить, оксидировать и закалять металлические заготовки. Мощность аппаратов начинается с 12 ампер, а цена составляет примерно 30 000 рублей. Самые мощные (до 150 ампер) плазмотроны могут стоить от 40 000 до 150 000 рублей. Существуют профессиональные модели, стоимость которых может быть более миллиона рублей.

Сферы применения плазменной сварки

Плазменно-дуговая сварка позволяет работать с самыми разными металлами и сплавами, например, с:

  • титаном и его сплавами;
  • алюминием и его сплавами;
  • магнием и его сплавами;
  • медью и ее сплавами;
  • вольфрамом;
  • высоколегированными, низколегированными или нелегированными сталями;
  • чугуном;
  • никелевыми сплавами;
  • различными металлами с низкой электропроводностью;
  • другими материалами.

Главным образом плазменные сварочные технологии востребованы в промышленном производстве, что связано с дороговизной оборудования и необходимостью обучения сварщиков. Эти же причины затрудняют индивидуальное и бытовое применение плазменно-дуговой сварки.

Плазменной сваркой широко пользуются в самых разных областях производства. Наиболее востребованы такие технологии там, где требуется высокое качество сварных швов и большая точность, к примеру, в приборостроении, самолетостроении, космической промышленности, в производстве медицинской аппаратуры и во многих других.

Правила применения плазменной сварки

Сварка с использованием плазменно-дуговых технологий производится сварщиками со специальным допуском. В ходе сварочных работ необходимо строго соблюдать технику безопасности.

Приступая к работе с плазмотроном, необходимо:

  1. подготовить рабочее место и убедиться в наличии специальной одежды и средств индивидуальной защиты;
  2. убедиться в исправности всех элементов сварочного оборудования, проверить давление в баллонах с плазмообразующим и защитным газом;
  3. установить пониженную силу тока для работы с алюминиевыми сплавами;
  4. продуть горелку;
  5. начинающим сварщикам рекомендуется начинать работу с более безопасной микроплазменной сварки;
  6. установить требуемый режим и настройки оборудования.

Нормы охраны труда при проведении плазменной сварки:

  1. Чтобы исключить получение электротравм, необходимо пользоваться диэлектрическим ковриком. Следует убедиться в целостности изоляции кабелей.
  2. Для защиты органов слуха надо применять наушники, беруши или противошумную маску, так как при увеличении силы тока работа сопровождается сильным шумом.
  3. Рабочее место сварщика должно быть оборудовано местной вытяжкой для защиты органов дыхания от вредных испарений и газов.
  4. Органы зрения необходимо защищать специальными очками со светофильтрами.

Работа с цветными металлами

Сварка таких металлов требует относительно невысокой температуры, однако электрическая дуга должна обладать достаточно большой мощностью в силу высокой теплопроводности материала.

Сварочные работы может осложнять окисление металла при контакте с кислородом. Большая часть таких окислов подлежит восстановлению.

Достаточно, чтобы в плазме присутствовали органические окислители радикалов – водно-спиртовые или ацетоновые растворы.

Тонкостенные металлы

Сварка и резка заготовок из тонкого металла требует соблюдения определенной дистанции между горелкой и свариваемыми кромками. Если поднести сопло ближе, велик риск образования прожогов. При плазменной сварке на заготовку оказывается большее давление, чем при обычной. Как правило, пользуются сварочным током от 12 до 14 ампер, реже устанавливают более низкие значения.

Перспективность плазменно-дуговых сварочных технологий связана с тем, что они оптимально подходят для монтажа тепловых систем и производства электроники. Растущий интерес к этой разновидности сварки связан с тем, что она постоянно находит применение в новых областях.

Читайте также
Скачать прайс

Скачать прайс

Получить расчет Пришлите проект и получите
расчет с выгодой до -20%

Получить расчет бесплатно

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Яндекс.Метрика