Plazmové svařování

Plazmové svařování a navařování je nejprogresivnější způsob obnovy opotřebených strojních součástí a nanášení povlaků odolných proti opotřebení (slitiny, prášky, polymery. ) na pracovní povrch při výrobě dílů.

Plazma je vysokoteplotní vysoce ionizovaný plyn skládající se z molekul, atomů, iontů, elektronů, světelných kvant atd.

Při obloukové ionizaci plyn prochází kanálem a vzniká obloukový výboj, jehož tepelný účinek ionizuje plyn a elektrické pole vytváří usměrněný paprsek plazmatu. Plyn může být také ionizován vlivem vysokofrekvenčního elektrického pole. Plyn je dodáván při 2 . 3 atmosférách, elektrický oblouk je buzen silou 400 . 500 A a napětím 120 . 160 V. Ionizovaný plyn dosahuje teploty 10 . 18 tisíc °C a rychlost proudění je až 15000 XNUMX m/s. Plazmový paprsek vzniká ve speciálních hořácích – plazmatronech. Katoda je netavící se wolframová elektroda.

Podle schématu zapojení anody se rozlišují (obr. 2. 34):

1. 1. Otevřená plazmová tryska (anoda je součást nebo tyč). V tomto případě dochází ke zvýšenému zahřívání součásti. Toto schéma se používá při řezání kovu a pro nanášení povlaků.
2. 2. Uzavřený plazmový paprsek (anoda je kanál trysky nebo hořáku). Přestože je v tomto případě teplota stlačeného oblouku o 20 . 30 % vyšší, intenzita proudění je nižší, protože přenos tepla do okolí se zvyšuje. Okruh se používá pro kalení, metalizaci a nanášení prášku.
3. 3. Kombinovaný okruh (anoda je připojena k dílu a k trysce hořáku). V tomto případě hoří dva oblouky Diagram se používá pro navařování prášku.

Povrchovou úpravu kovu lze realizovat dvěma způsoby:

1-plynový paprsek zachycuje a dodává prášek na povrch součásti;

Do plazmového paprsku je zaveden 2-aditivní materiál ve formě drátu, tyče, pásky.

Jako plazmotvorné plyny lze použít argon, helium, dusík, kyslík, vodík a vzduch. Nejlepších výsledků svařování se dosáhne s argonem.

Výhody plazmového nanášení jsou:

1. Vysoká koncentrace tepelného výkonu a možnost minimální šířky tepelně ovlivněné zóny.
2. Možnost získání tloušťky nanesené vrstvy od 0,1 mm do několika milimetrů.
3. Možnost natavení různých materiálů odolných proti opotřebení (měď, mosaz, plast) na ocelový díl.
4. Možnost provedení plazmového kalení povrchu součásti.
5. Relativně vysoká účinnost oblouku (0 . 2).

Pro řezání kovu je velmi efektivní použít plazmový paprsek, protože. Plyn díky své vysoké rychlosti velmi dobře odvádí roztavený kov a díky vysoké teplotě velmi rychle taje.

Instalace (obr. 2.35) se skládá z napájecích zdrojů, tlumivky, oscilátoru, plazmové hlavy, zařízení pro podávání prášku nebo drátu, systému cirkulace vody atd.

U napájecích zdrojů je důležité udržovat součin JU konstantní, protože výkon určuje stálost toku plazmy. Jako zdroje energie se používají svařovací konvertory typu PSO-500 Výkon je dán délkou kolony a objemem plazmového paprsku. Lze realizovat výkony nad 1000 kW.

Prášek je dodáván pomocí speciálního podavače, ve kterém vertikálně umístěný rotor s lopatkami přivádí prášek do proudu plynu. Při použití svařovacího drátu se přivádí stejným způsobem jako při navařování pod vrstvou tavidla.

Rozkmitáním hořáku v podélné rovině s frekvencí 40. 100 min -1 se při jednom průchodu získá vrstva naneseného kovu o šířce až 50 mm. Hořák má tři trysky: vnitřní pro přívod plazmy, střední pro přívod prášků a vnější pro přívod ochranného plynu.

Při nanášení prášků se realizuje kombinovaný oblouk, tj. otevřený a uzavřený oblouk bude hořet současně. Nastavením odporů předřadníku můžete regulovat výkonové toky pro ohřev prášku a pro ohřev a tavení kovu součásti. Je možné dosáhnout minimálního průniku základního materiálu, proto dojde k mírné tepelné deformaci dílu.

Povrch dílu musí být připraven k navařování pečlivěji než u klasického svařování elektrickým obloukem nebo plynem, protože v tomto případě dochází ke spojení bez metalurgického procesu, takže cizí vměstky snižují pevnost nanesené vrstvy. K tomu se povrch mechanicky upraví (drážkování, broušení, pískování. ) a odmašťuje. Výkon elektrického oblouku se volí tak, aby se dílec příliš nezahříval, a aby byl základní kov na pokraji roztavení.

Plazma, plazmový hořák, Druhy plazmového svařování, výhody, nevýhody, rozsah. Metody plazmového svařování: plazmový oblouk a plazmový proud.

Stáhnutí:

Příloha	velikost
Plazmové svařování	29.91 KB

Náhled:

Téma lekce: Obecné informace o plazmovém a mikroplazmovém svařování

Plazmové svařování je tavné svařování, při kterém se ohřev provádí stlačeným obloukem (plazmou).

Plazmové svařování se začalo používat v polovině 50. let. XX století. V 60. letech Pro jeho realizaci byly vyvinuty ruční a mechanizované instalace. V roce 1965 ve Švýcarsku společnosti Secheron a MesserGriesheim vyvinuly technologii mikroplazmového svařování tenkých plechových materiálů nízkoampérovým pulzním obloukem, navrženou pro svařovací proud nepřesahující 30 A.

Plazma je částečně nebo plně ionizovaný plyn skládající se z neutrálních atomů a molekul, dále z elektricky nabitých iontů a elektronů, který má v závislosti na složení prostředí teplotu 10 000 až 50 000 °C. Plazmu se někdy říká čtvrtý (po pevném, kapalném a plynném) stav agregace látky.

Hlavním nástrojem pro vytvoření stlačeného oblouku (plazmy) při plazmovém svařování jsou plazmové hořáky, u kterých se ohřev a ionizace plynu provádí obloukovým výbojem ve speciálních komorách. Jejich princip činnosti je založen na nuceném stlačení sloupce oblouku proudem plynu. Jako plazmotvorné plyny se používají dusík, argon, vodík, helium, vzduch nebo jejich směsi. Komprese sloupce oblouku vede ke zvýšení jeho hustoty energie a následně i teploty. Výsledkem je, že proud plynu procházející plazmovým hořákem, zahřátý na vysoké teploty, je ionizován a získává vlastnosti plazmatu.

Plazmový oblouk vycházející z plazmatronu s přímým obloukem (na rozdíl od plazmatronů s obloukem nepřímým) je kombinován s obloukovým sloupcem, a proto se vyznačuje vyšší teplotou a tepelným výkonem. Přitom účinnost plazmových hořáků s přímým obloukem je výrazně vyšší než účinnost plazmových hořáků s nepřímým obloukem (70. 80 %, resp. 30. 40 %). V tomto ohledu je vhodné používat plazmové hořáky s přímým obloukem nejen pro svařování, ale také pro řezání, navařování a další druhy zpracování kovů.

V závislosti na síle svařovacího proudu existují tři typy plazmového svařování:

-mikroplazma (Ist = 0,1 A);

-plazmové svařování středními proudy (Ist = 50 A);

– plazmové svařování vysokými proudy (Ist > 150 A).

Plazmový oblouk se na rozdíl od elektrického oblouku vyznačuje vyšší teplotou, menším průměrem a válcovým tvarem (při svařování elektrickým obloukem má oblouk kónický tvar), větším tlakem na tekutý kov (6krát) a možností stabilního spalování při nízké proudy (10 . 0,2 A).

Tyto rozdíly oproti svařování elektrickým obloukem poskytují následující výhody plazmového svařování:

1) hlubší pronikání kovu (při současném snížení objemu jeho tavení) umožňuje svařovat silnější kovové výrobky (až 10 mm) bez řezných hran a s použitím přídavného materiálu;

2) použití vysoce koncentrovaného zdroje tepla vede k poklesu tepelně ovlivněné zóny (tedy deformacím při svařování);

3) vysoká stabilita hoření oblouku při nízkých proudech zajišťuje zvýšenou kvalitu svarových spojů z tenkoplechových (0,025 mm) materiálů;

4) válcový tvar oblouku a možnost výrazného zvětšení jeho délky umožňují svařování na těžko přístupných místech, stejně jako při změně vzdálenosti od trysky hořáku k produktu.

Nevýhodou plazmového svařování je křehkost hořáků v důsledku častého selhání trysek a elektrod.

Plazmové svařování se používá ke spojování dílů z mědi a jejích slitin, slitin hliníku a vysokolegovaných ocelí. Tloušťka svařovaných výrobků je 0,5. 15 mm a rychlost svařování je 4 m/h nebo více.

Mikroplazmové svařování je jednou z hlavních metod spojování dílů z tenkých kovů a slitin v leteckém, jaderném, plynárenském, elektronickém, lékařském a jiném průmyslu pro výrobu vlnovců, miniaturních potrubí, polovodičových zařízení a mnoha dalších produktů. Touto metodou se svařují plechy o tloušťce 0,025. 0,8 mm z uhlíkové a korozivzdorné oceli, mědi, slitin niklu, titanu, molybdenu, tantalu, wolframu, zlata. Proces se provádí v kontinuálním nebo pulzním režimu při rychlosti asi 6 m/h. Mikroplazmovým svařováním lze spojovat díly ve všech prostorových polohách.

Existují dva způsoby svařování plazmou (obr. 1): svařování plazmovým obloukem (oblouk hoří mezi nestavitelnou elektrodou a produktem) a plazmovým proudem (oblouk hoří mezi nestavitelnou elektrodou a tryskou plazmového hořáku a je vyfouknutý proudem plynu na svařovaný výrobek). Realizace těchto metod svařování se provádí pomocí přímých a nepřímých plazmových hořáků, resp.

U přímých plazmových hořáků (obr. 1, a) hoří plazmový oblouk 2 mezi nestavitelnou wolframovou elektrodou 6 (katodou) a obrobkem 4 (anoda). Tryska 5, která slouží ke stlačení a stabilizaci oblouku, je oddělena od katodové sestavy 8 elektrickým izolátorem 7 a je elektricky neutrální. Plazmový hořák je napájen stejnosměrným proudem ze zdroje s klesající proudově-napěťovou charakteristikou, oblouk je zapálen pomocí oscilátoru.

Rýže. 1. Metody plazmového svařování: a – plazmový oblouk; b – plazmový proud;

1 – přívod plynu; 2 – oblouk; 3 — plazmový proud; 4 – kov ke svaření; 5 – tryska; 6 – elektroda; 7 – elektrický izolátor; 8 – katodová jednotka

U nepřímých plazmových hořáků (obr. 1, b) hoří plazmový oblouk 2 mezi nestavitelnou elektrodou 6 a tryskou 5 plazmového hořáku a proud plazmy vyfukuje plazmový paprsek 3.