ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА И РЕЗКА

Основные схемы плазменной сварки

Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, а также электрически заряженных ионов и электронов. В таком определении обычная дуга может быть названа плазмой. Однако по отношению к обычной дуге термин «плазма» практически не применяют, так как обычная дуга имеет относительно невысокую температуру и обладает невысоким запасом энергии по сравнению с традиционным понятием плазмы.

Плазменной называют сварку сжатой дугой. Столб дуги помещают в узкий канал, который ограничивает его расширение. Устройства для получения сжатой дуги называют плазмотронами (рис. 8.1). Простейший плазмотрон состоит из изолятора, непла- вящегося электрода и медного охлаждаемого водой сопла. В сопло тангенциально (по касательной к его цилиндрической поверхности) или аксиально (вдоль оси электрода) подают плазмообразующий инертный, нейтральный или содержащий кислород газ, который в столбе дуги нагревается до высокой температуры. Плазмотроны могут работать на постоянном или переменном токе.

Схемы дуговых плазмотронов прямого (я) и косвенного (б) действия

Рис. 8.1. Схемы дуговых плазмотронов прямого (я) и косвенного (б) действия: 1 — изолятор; 2 — электрод; 3 — сопло; 4 — обрабатываемая деталь; 5 — сварочная дуга

Столб сжатой дуги состоит из досоплового участка /, участка сжатия II и открытого участка III (рис. 8.2). Если сжатая дуга используется для резки, у ее столба появляется и четвертый участок — в полости реза. Физические свойства каждого участка существенно отличаются друг от друга и от свойств свободной дуги. Свойства катодной и анодной областей сжатой и свободной дуг отличаются незначительно. Технологические преимущества сжатая дуга приобретает на участке II.

Основные параметры сжатой дуги — это диаметр dc и длина /с цилиндрического участка сопла, расстояние от плазмотрона до детали /0, ток дуги /д и расход плазмообразующего газа <7П (см. рис. 8.2).

Плазменно-дуговая сварка плавящимся электродом представляет собой сочетание сварки плазменной дугой и сварки плавящимся электродом в среде инертного газа (рис. 8.3).

Электродную проволоку подают по оси плазменной дуги, а вольфрамовый электрод, расположенный в дуговой камере

Схема основных участков столба дуги и геометрические характеристики сжатой дуги

Рис. 8.2. Схема основных участков столба дуги и геометрические характеристики сжатой дуги:

/ — досопловый участок; II — участок сжатия; III — открытый участок; с!э — диаметр электрода; dc — диаметр сопла; /с — длина сопла; /у — длина закрытого участка дуги; /0 — расстояние от торца плазмотрона до детали;

/д — длина дуги

Схема плазменно-дуговой сварки плавящимся электродом

Рис. 8.3. Схема плазменно-дуговой сварки плавящимся электродом:

  • 1 — источник тока с падающей внешней характеристикой; 2 — осциллятор;
  • 3 вольфрамовый электрод; 4— электродная проволока; 5 — токоподвод;
  • 6 защитный газ; 7— плазмообразующий газ; 8— источник тока с жесткой

внешней характеристикой; 9— медное сопло; 10 — плазменная дуга;

11 — сварочная дуга; 12 — свариваемая деталь

плазменной горелки, наклонен под некоторым углом к оси горелки. В некоторых конструкциях плазменных горелок вольфрамовый электрод отсутствует и его заменяет внутреннее сопло. Плавящийся электрод питается от отдельного источника тока с жесткой внешней характеристикой.

Производительность расплавления электродной проволоки, которая зависит от ряда параметров процесса сварки (силы тока, диаметра проволоки, полярности тока, диаметра сопла и др.), может достигать 30 кг/ч.

Сварка сжатой дугой на малых токах (0,1...10 А) получила название микроплазменной сварки. При таких токах сваривают детали с толщиной кромок 0,025...0,8 мм. По сравнению со сваркой открытой дугой изменение длины малоамперной сжатой дуги оказывает значительно меньшее влияние на качество сварного соединения. Сильно возрастает пространственная устойчивость дуги.

При микроплазменной сварке как плазмообразующий газ используют аргон, а в качестве защитного — аргон, гелий, азот, смеси аргона с водородом или с гелием и другие газы в зависимости от свариваемого металла.

Схема микроплазменной сварки

Рис. 8.4. Схема микроплазменной сварки:

1 — электрод; 2 — рабочее сопло; 3 — защитное сопло; 4 — сжатая дуга (плазма); 5 — свариваемая деталь

Катодная область малоамперной сжатой дуги (рис. 8.4) постоянного тока находится в атмосфере плазмообразующего газа, а столб дуги и анодная область — в атмосфере защитного газа. Применение в защитной смеси молекулярных газов (азота, водорода) повышает напряжение дуги, увеличивает ее проплавляющую способность, так как в столбе дуги молекулы этих газов диссоциируют, поглощая энергию, что приводит к дополнительному сжатию дуги. Дуга приобретает форму конуса (иглы), сходящегося к изделию. Плотность тока на острие этой «иглы» достигает 5000 А/см2.

Наиболее часто при микроплазменной сварке встречаются соединения с отбортовкой.

Микроплазменную сварку применяют для соединения особо тонких материалов, для исправления микродефектов (микротрещин, царапин, раковин) миниатюрных деталей, для резки металлов и неметаллов, для прецизионной наплавки. Малая площадь нагрева и незначительная ширина зоны термического влияния обеспечивают высокое качество соединений миниатюрных и высокоточных деталей: гофрированных трубок (сильфонов) и мембран с арматурой, миниатюрных трубопроводов, полупроводниковых приборов, конденсаторов, термопар.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >