Plazmové svařování: účel a popis, výhody a odrůdy, doporučení.

Aby kovové konstrukce výrobku byly odolné a kvalitní, používá se ke spojení důležitých ocelových dílů svařování. Tato technologie se používá již mnoho let a za dobu její existence se objevilo mnoho odrůd, které umožňují pracovat s různými materiály.

Plazmové svařování je oblíbeným typem, který používá mnoho zkušených svářečů. Je založen na principu tavení slitin úzce směrovaným plazmovým paprskem, který má obrovskou energii. Tento typ technologie se používá ke spojování určitých jakostí nerezových ocelí, žáruvzdorných a mnoha neželezných kovů, jakož i výrobků vyrobených z různých materiálů. Před zahájením svařovacích prací však stojí za to nejprve zvážit důležité vlastnosti.

Podstata plazmového svařování

Plazmové svařování kovů je založeno na použití technologie argonového oblouku. Rozdíl mezi těmito dvěma technologiemi spočívá ve vlastnostech oblouku. Na rozdíl od elektrického oblouku má plazma podobu stlačeného plazmového paprsku, který má silnou energii.

Abyste pochopili, co je podstatou plazmového svařování, musíte nejprve zvážit, co je plazma a podmínky pro její výskyt. Plazma je stav plynu, kdy je částečně nebo úplně ionizován. To znamená, že může být založen nejen na neutrálních molekulách a atomech, ale také na elektronech a iontech, které mají určitý elektrický náboj a sestávají výhradně z nabitých částic.

K přeměně plynu do plazmového stavu je nutné ionizovat většinu jeho molekul a atomů. Abychom toho dosáhli, je nutné na elektron, který tvoří základ atomu, vyvinout sílu, která převyšuje jeho vazebnou energii s jádrem a pomáhá se od něj odtrhnout. To je podstata plazmového svařování.

Vlastnosti a charakteristiky procesu

Abychom pochopili, co je plazmové svařování, stojí za to zvážit jeho důležité vlastnosti, konkrétně jak se proces provádí. Při ní se v oblasti svařování obvykle uplatňuje velmi vysoká teplota, která je tvořena nuceným zmenšením průřezových rozměrů oblouku a zvýšením jeho výkonových indikátorů.

Výsledkem je svařování plazmovým proudem, při kterém mohou teploty dosahovat až 300000 5000 C. Ale při svařování argonem mohou být pouze 70000-XNUMXC. Během procesu svařování získá oblouk válcový tvar, což mu umožňuje zachovat stejný jmenovitý výkon po celé jeho délce.

Při plazmovém svařování je na povrchu svařovaných kovových prvků pozorován vysoký obloukový tlak. To umožňuje ovlivnit téměř všechny druhy kovů a slitin.

Stojí za zmínku! Technologie plazmového svařování může být použita s malým množstvím elektrického proudu. Proces lze provádět při 0,2-30 A.

Všechny tyto vlastnosti činí tento typ svařování téměř univerzálním. Lze jej s úspěchem použít v těžko dostupných místech při spojování tenkých hliníkových plechů bez možného popálení. Nepatrná změna vzdálenosti mezi elektrodou a obrobkem nemá silný vliv na ohřev, což znamená, že neovlivňuje kvalitu švu, jako je tomu u jiných typů svařování.

Vzhledem k tomu, že při plazmové technologii je pozorována velká hloubka ohřevu dílů, lze se obejít bez předběžné přípravy hran. Je povoleno svařovat kovy s nekovy.

V důsledku toho dochází ke zvýšení produktivity práce, snížení teplotní deformace svarového spoje, což znamená, že se konstrukční díl nechová. Ale svařování plazmovou řezačkou umožňuje nejen svařování kovových konstrukcí, ale také zajišťuje vysoce kvalitní řezání kovů a nekovů v různých polohách.

Výhody a nevýhody

Plazmové svařování a řezání je oblíbená technologie, která se používá ke svařování konstrukcí různých velikostí. Tento proces má řadu pozitivních vlastností:

• zvýšená teplota plazmy, která může dosáhnout až 300000 XNUMX C;
• malý průřez oblouku;
• na rozdíl od svařování plynem je rychlost kovu o tloušťce 5 až 20 cm pomocí plazmové technologie třikrát vyšší;
• existuje vysoká přesnost svarových spojů, které se získávají během procesu tavení;
• kvalita provedené práce nevyžaduje dodatečné zpracování okrajů výrobků;
• Proces plazmového svařování lze použít na téměř jakýkoli typ kovu. Například může být použit k vaření výrobků ze Záporožské oceli, mědi, hliníku, litiny;
• při svařovacích pracích kov nepodléhá deformaci ani při vyřezávání složitých tvarů;
• plazmová technologie zahrnuje řezání kovového povrchu, který neprošel předběžnou přípravou. Může být například použit v případech, kdy je na výrobku rez nebo barva;
• není potřeba používat argon, acetylen nebo kyslík. To umožňuje značné úspory;
• je zde vysoký stupeň bezpečnosti prováděné práce. To je způsobeno skutečností, že při svařování se nepoužívají plynové lahve, které uvolňují toxické výpary. Při nesprávném použití a skladování mohou také explodovat.

Proces plazmového svařování má některé nevýhody:

• při jeho realizaci dochází k částečnému rozptylu energie do prostoru;
• vyžaduje použití plynu tvořícího plazmu;
• Plazmový hořák musí být chlazen vodou;
• vysoká cena svařovacích strojů.

Princip činnosti

Než začnete plazmové svařování, stojí za to zvážit jeho princip fungování. Během procesu je přiváděn silný elektrický výboj, který mění pracovní médium na plazmové. Vzniká plyn, který má vysokou teplotu.

Vlivem dopadu proudu ionizovaného plynu vedeného elektrickým proudem na kovový povrch dochází k roztavení kovové báze. Při zahřívání oblouku dochází k ionizaci plynu, jejíž hladina se zvyšuje s rostoucí teplotou plynu.

Plazmový paprsek, který má obvykle ultra vysokou teplotu, zvýšený výkon, je celý vytvořen z obvykle oblouku po stlačení, foukání do oblouku. Vzniká pomocí plazmotvorného plynu, kterým je často argon, ve vzácných případech se používá vodík a helium.

Přímé plazmové svařování

Co je přímé plazmové svařování? Tato metoda je běžná, provádí se díky elektrickému oblouku, který se vytváří mezi elektrodou a pracovním produktem.

Technologie plazmového svařování má některé charakteristické vlastnosti:

1. Plazmové svařování hliníku musí být prováděno s maximální opatrností. To je způsobeno skutečností, že tento kov taje při teplotě 660,3 stupňů.
2. Je nezbytně nutné, abyste proces pečlivě sledovali, abyste zabránili jeho ztrátě.
3. Návod ke svářecím strojům vždy obsahuje tabulku s doporučenou proudovou silou pro každý druh kovu. Například plazmové svařování nerezové oceli se provádí středním proudem a oceli vysokým proudem.

Dávejte pozor! U oblouku s přímým působením je oblouk zpočátku zapálen při nízkých proudech mezi tryskou a obrobkem. Poté, co se plazma dotkne svařovaného dílu, vznikne hlavní přímý oblouk.

Oblouk je napájen střídavým nebo stejnosměrným proudem s přímou polaritou. Jeho buzení provádí oscilátor.

Nepřímé plazmové svařování

Než začnete, stojí za to zvážit, co je nepřímé plazmové svařování. Při této metodě se tvorba plazmatu provádí stejným způsobem jako u přímé technologie. Rozdíl je v tom, že zdroj energie je připojen k elektrodě a trysce, v důsledku čehož se mezi těmito prvky vytvoří oblouk a na výstupu hořáku se objeví plazmové médium.

Průtok plazmy je řízen tlakem plynu. Tajemství je v tom, že směs plynů při přechodu do plazmového stavu 50x zvětší svůj objem a díky tomu vyletí z aparátu ve formě dlouhého paprsku. Energetické vlastnosti expandujícího plynu spolu s tepelnou energií dělají z plazmatu silný zdroj energie.

Mezi výhody nepřímého svařování patří:

• zajišťuje hladký průběh práce;
• umožňuje výrazně ušetřit náklady na elektrický proud;
• vzhledem k tomu, že během procesu svařování je aplikován vysoký tlak, směsi plynů prakticky nestříkají;
• Tento typ je skvělý pro svařování a řezání kovů.

Důležité! Plazmové svařování a řezání kovů musí být prováděno pomocí správných režimů. Musí dodávat správný proud, brát v úvahu druhy svařovaných materiálů, jejich tloušťku a průměr trysky plazmového hořáku. Pro řezání různých materiálů je třeba použít různé druhy plynů.

Konstrukce a princip činnosti plazmového hořáku

Při procesu plazmového svařování se používá speciální zařízení, které funguje jako plazmový generátor, nazývá se plazmový hořák. Toto zařízení využívá elektrickou energii k přeměně plynu na svařovací plazmu, která je následně použita k vytvoření svařovacího oblouku.

Používají se dva typy zařízení, která pracují podle schématu nepřímé a přímé konverze oblouku. Plazmový hořák pro plazmové svařování je přímočinný, kdy je jako katoda použita wolframová elektroda a jako anoda je použit svařovaný povrch. To způsobuje, že oblouk nabývá válcového tvaru.

Mezi hlavní součásti plazmového hořáku patří:

1. Wolframová elektroda (katoda). Tvoří jedno spojení se zařízením pro přívod plynu tvořícího plazmu.
2. Část těla zařízení.
3. Tryska s tvarovacím hrotem.
4. Tepelně odolný izolátor.
5. Systém chlazení pomocí vodního paprsku.
6. Startovací zařízení.

Pro vybuzení hlavního oblouku je na kovový povrch ze zařízení připojen kabel s kladným nábojem. Vzniklý oblouk ionizuje plyn, který pod tlakem proudí z válce nebo kompresoru do komory. Při zahřátí při ionizaci se plyn rozpíná a je vypuzován z prostoru komory ve formě paprsku s vysokou kinetickou energií.

Stojí za zmínku! Pro usnadnění zapálení hlavního oblouku je v prostoru plazmatronové komory zabudována pomocná elektroda, která funguje jako anoda. Když je plazmový hořák připojen k síti a spuštěn, tato elektroda obdrží kladný náboj a vytvoří oblouk s wolframovou katodou.

Důležité požadavky

Možná se mnohým bude plazmové obloukové svařování zdát jako jednoduchý proces, který lze snadno provést napoprvé bez větších zkušeností. Během ní je však bezpodmínečně nutné dodržovat všechna důležitá pravidla technologie. Mezi hlavní chyby patří:

• opožděná výměna vyměnitelných součástí plazmového hořáku;
• použití dílů s nízkou kvalitou nebo vadami;
• použití nesprávných režimů, které snižují životnost prvků;
• nedostatek kontroly nad parametry plynu tvořícího plazmu;
• použití vysoké nebo nízké řezné rychlosti ve srovnání se zamýšleným režimem.

Všechny tyto důležité požadavky platí pro proces plazmového svařování, stejně jako jeho podtypy – mikroplazmové svařování, vzduchové plazmové svařování a další metody. Je bezpodmínečně nutné používat svařovací stroj, který dokáže poskytnout potřebné charakteristiky svařovacího proudu. K provozu budete potřebovat hořák, nekonzumační elektrodu, sadu hadic pro přívod nebo cirkulaci chladicí kapaliny a další důležité komponenty.

Proces plazmového svařování je považován za oblíbenou technologii, která se aktivně používá v různých oblastech průmyslu – strojírenství, výroba nástrojů, výroba vysoce přesných dílů, šperků a tak dále. Tato metoda je vysoce přesná a umožňuje získat rovnoměrný šev vynikající kvality. Musí se však provádět s ohledem na důležitá pravidla a požadavky.

Zajímavé video

Plazmové svařování je svařování tavením kovu, jehož ohřev se provádí usměrněným proudem stlačeného ionizovaného plynu (plazmy).

Charakteristické rysy plazmového svařování

Plazmové svařování je svařování tavením kovu, jehož ohřev se provádí usměrněným proudem stlačeného ionizovaného plynu (plazmy).

Tato technologie je známá již od dob Sovětského svazu – 80. let minulého století prošla na Západě výrazným rozvojem a za dobu své existence prošla mnoha změnami k lepšímu.

Například se začaly vyrábět zdroje invertorové, programovatelné, plazmatrony se znatelně zmenšily, rozšířily se technologické možnosti a chybí silný hluk, který byl dříve při svařování.

Průmyslový plazmový svařovací zdroj se skládá ze dvou invertorů – pomocného a hlavního. To je jeden z důvodů, proč jsou plazmové zdroje dražší než argonové obloukové zdroje. ALE zároveň mají velké výhody oproti TIG.

Pomocný invertor zapálí mezi wolframovou elektrodou a tryskou oblouk, který se následně sfoukne a zapne se hlavní invertor, který již zajišťuje údržbu a seřízení svařovacího procesu. Je to díky přítomnosti nízkoampérového pomocného oblouku 3-15 A, že zapálení probíhá vždy stabilně na plazmě, na rozdíl od svařování argonovým obloukem TIG. To je patrné zejména při svařování hliníku a při svařování/pájení pozinkovaných ocelí, kde se při TIG svařování elektroda ničí a kontaminuje a u plazmatu má odpor 30-40x větší, protože „skrytý“ za plazmovou tryskou a navíc je vháněn stlačeným argonem.

Díky přítomnosti plazmové trysky a přívodu stlačeného argonového plynu je svařovací oblouk stlačen, stane se úzce směrovaný a nehoří volně jako u TIG, proto se plazmové svařování někdy nazývá „svařování stlačeného argonu“. Vzhledem k tomu, že oblouk při svařování TIG je volný, dochází u TIG k problémům, kdy při překryvném svaru oblouk přechází na horní hranu, totéž se děje při svařování natupo, kdy je jeden plech upnut výše než druhý, v tomto případě – spálení nebo nedostatek vaření. U plazmy se to díky stlačenému oblouku nestane.

Ve skutečnosti, zjednodušeně řečeno, plazmové svařování je modifikované argonové obloukové svařování. Z hlediska kvality zaujímá plazmové svařování právem pozici mezi argonovým obloukem a laserovým svařováním.

Schéma klasického průmyslového plazmového svařovacího stroje

Rozdíly od ostatních typů svařování

Materiály ke svařování

• nerezové oceli;
• nízkouhlíkové oceli;
• pozinkovaná ocel;
• titan;
• měď, bronz, mosaz;
• slitiny hliníku;
• U pozinkovaných ocelí je možný i proces pájení plazmou.

Výhody technologie plazmového svařování

• zvýšení produktivity svařovacích procesů 2-3x, rychlost svařování až 4 m/min

• zlepšení kvality svarových švů, švy jsou užší, lze je svařovat s výztuží nebo bez ní;

• žádný rozstřik na rozdíl od poloautomatického svařování MIG/MAG a větší úspora svařovacího drátu, protože svařujeme bez řezání a proud a rychlost podávání drátu v plazmě jsou nezávislé;

• malá tepelně ovlivněná zóna v důsledku mechanického stlačení plazmovou tryskou, což má za následek mírné zahřátí základního kovu a minimalizaci deformace po a během svařování;

• hluboký průvar v tupém spoji, penetrační obloukové svařování bez drážky do 8 mm. Ve srovnání s MIG a TIG nemá plazmové svařování v kvalitě a produktivitě v tloušťkách od 3 do 8 mm konkurenci;

• hladký povrch švů, který nevyžaduje další zpracování;

• vysoká spolehlivost zapálení hlavního oblouku díky přítomnosti pomocného oblouku;

• nepřítomnost wolframových vměstků ve svarovém spoji;

• vysoká životnost spotřebního materiálu.

Vlastnosti a výhody švového plazmového svařování

• Svařování kovů o tloušťce 0,05 až 1 mm se provádí pomocí mikroplazmových svařovacích strojů, které umožňují jemné nastavení svařovacích parametrů a úspěšnou kontrolu svařovacího procesu.

• Plazmové svařování kovů o tloušťce 0,5 až 3 mm se od svařování argonovým obloukem liší vyšší rychlostí (až 4 m/min) a kvalitou svaru. Na obrázku jsou ukázky nerezové oceli, mědi a bronzu.

• Plazmové svařování nerezových, nízkouhlíkových ocelí, titanu a slitin hliníku o tloušťce 3 až 8 mm se provádí metodou „penetračního plazmového oblouku“ v jednom průchodu, bez řezných hran. Tato vlastnost výrazně odlišuje plazmové svařování v tomto rozsahu tlouštěk od jiných typů svařování, což umožňuje šetřit výrobní čas. Při svařování TIG a MIG/MAG v takových tloušťkách je nutné před svařováním okraje nařezat a svařit v několika průchodech. Také kvůli nutnosti vyplnit drážku jsou vysoké náklady na svařovací drát.

Obrázek ukazuje vzorky nerezové oceli, nízkouhlíkové oceli a titanu.

• Plazmové svařování hliníkových slitin se vyznačuje větší trvanlivostí elektrody ve srovnání s argon-obloukem TIG, protože elektroda je umístěna uvnitř trysky a je méně náchylná ke zničení, což snižuje množství prostojů v důsledku výměny spotřebního materiálu, zajišťuje stabilitu oblouku a stabilitu zapalování. Plazma má oproti TIG hlubší průnik. Ve srovnání s poloautomatickým svařováním nevytváří plazma rozstřik ani poréznost.

• Pozinkované oceli jsou úspěšně a spolehlivě svařovány plazmou. Přilnavost par zinku k elektrodě je minimální, proto je proces stejně jako při svařování hliníku velmi stabilní. Zinek při svařování vyhoří, ale v úzké zóně.

• V případech, kdy je nutné konzervovat zinkový povlak, se používá proces pájení plazmou. Výsledkem je pevné spojení odolné proti korozi. Proces lze provést ručně nebo automaticky. Rychlost pájení plazmou v automatickém režimu je až 1,5 m/min.