Источник нагрева при плазменном способе сварки – плазма: ионизирующийся газ под температурой от 5500 до 50000 ̊С. Минус подводят к электроду, плюс – к соплу. Между ними горит дуга, выдувается газовая струя плазмы. В горелках для сваривания плазменной дугой одним из электродов выступает изделие.
В качестве плазмообразующих сред используют воздух, кислород, аргон, азот.
Содержание
Метод применяется для качественного соединения не только тонких заготовок, но и толщиной от 8 мм, так как происходит полное проплавление изделия. Сплавляет нержавеющие, тугоплавкие, цветные металлы и неметаллические материалы.
Принцип действия плазменной сварки
Плавление происходит под воздействием плазменной дуги. Существует два её вида:
- Прямого действия – катодом служит вольфрамовый электрод, находящийся внутри горелки, анодом – изделие. Процесс называют плазменно-дуговым: струя совмещена со столбом дугового разряда.
- Косвенного действия – активные пятна, анодное и катодное, расположены на электроде и поверхности сопла плазмотрона. Сила и направленность потока зависят от давления газа, созданного системой и внутренним давлением сопла.
КПД дуги прямого действия на 15-30% выше, чем косвенного, что обуславливает более частое применение.
Виды и режимы плазменной сварки
По мощности сварочного тока виды технологии различают:
- на микроплазменную – производится на малых, от 0,1 до 25 ампер, токах, эффективно для изделий небольшой, до 1,5 мм, толщины;
- на средних, от 50 до 150 А, токах – обеспечивает большее проплавление при меньшей толщине шва;
- на больших, от 150 А, токах – происходит сквозное проплавление металла.
В зависимости от используемого оборудования различают способы соединения поверхностей:
- Ручной – для небольших объёмов производства. Сопло и присадочная проволока подаются в область соединения вручную.
- Автоматический – для промышленных объёмов. Применяются аппараты для однопроходной и многопроходной сварки, труб и плоских изделий.
С основными режимами плазменной сварки можно ознакомиться в таблице по ссылке.
Технология и суть плазменной сварки
На свариваемые поверхности из горелки-плазмотрона подают струю плазмы – ионизированного газа. Кроме плазменного, в зону соединения поступает защитный газ. В расплавленные края деталей вводится присадочный материал – лента или пруток. Из-за того, что область сварочной ванны под защитной газовой средой, шов получается качественным и ровным. При этом способе как нагревание, так и остывание металла происходит быстро. Быстрое охлаждение негативно влияет на качество шва. Чтобы избежать этого, деталь некоторое время греют: температура опускается постепенно.
Оборудование для плазменной сварки
В комплект входят:
- источник питания дуги с вертикальной вольт-характеристикой;
- система подачи газа и охлаждения горелки;
- горелка-плазмотрон;
- устройство перемещения и фиксации деталей.
Рабочее место оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.
Цены на установки – от 15 тысяч рублей для ручной, до 500 – для автоматической сварки. Аппараты для мелких работ собирают самостоятельно.
Плазмотрон – своими руками: при некоторой сноровке и минимальных знаниях несложно
Для сварочных работ с домашней техникой делают простую установку. Чтобы получить электрическую дугу, достаточно понижающего трансформатора на 30-50 V, мощностью 200-300 Вт. Держатели электродов делают из электротехнических клемников и карандаша. Древесину прорезают канцелярским ножом в нескольких местах по окружности, затем аккуратно вынимают грифель.
Ручной и стационарный держатели графитовых стержней склеивают из подручных средств. Они будут участвовать в генерировании плазмы. Чтобы не травмировать сетчатку глаз, работать лучше в специальных защитных очках.
Флюс делают, добавив воды в борную кислоту или буру. Из подручных материалов изготавливают зажимы для свариваемых деталей. Чтобы прогреть обе части будущего целого, подключают их двумя клеммами к одному полюсу трансформатора, второй полюс – к держателю графитового стержня. Место соединения обмазывают кашицеобразным флюсом. Можно приступать к работе.
Пример сборки установки для резки и сварки крупных деталей
Для подачи газа используют аргоновый рукав. Потребуется осциллятор и два дросселя. Держатель изготавливают из подручных средств, используют вольфрамовый стержень и медный изолятор, выточенный из медной трубки. Конусная насадка для подачи аргона тоже из меди. Недостатком изобретатель считает продувку аргоном, подающимся из баллона. Аппараты заводского изготовления работают на сжатом воздухе.
