Плазменная сварка: сущность метода и виды технологий

Сущность плазменной сварки

Плазма — это состояние газа, в которое он переходит под действием электрической дуги. Он формируется в специальном наконечнике, называемом плазмотроном (похожим на газовую сварочную горелку). Плазменная плавка — это метод, при котором для образования плазмы используется горелка, содержащая вольфрамовый электрод, плазменные сопла и трубки подачи газа и водяного охлаждения. Этот тип незаменим для обработки металлических изделий с высокой прочностью и толщиной (до 9 мм). Она чем-то похожа на технологию дуговой сварки, но в отличие от электрода, обеспечивающего нагрев до 5-7 тысяч градусов, воздействует на изделие сверхвысокой температурой — до 30 тысяч градусов. Отсюда этот метод часто называют «плазменно-дуговой сваркой». Осуществлять работу с таким приспособлением можно при любом пространственном положении изделия.

Плазменная сварка металла, благодаря высокой температуре воздействия на изделие, позволяет обрабатывать широкий спектр металлов — бронзу, титан, нержавеющую сталь, углеродистую сталь, латунь, чугун, алюминий. Этот метод используется в различных отраслях промышленности — приборостроении, машиностроении, пищевой промышленности, производстве медицинского оборудования, ювелирных изделий, химическом производстве и многих других. Плазменная сварка и резка металлов необходима и незаменима практически на любом производстве.

Плазменная сварка и резка металлов может быть двух видов:

1. Плавление металла дугой, возникающей между изделием и неплавящимся электродом
2. Сварка плазменной струей, которая образуется за счет горения дуги между наконечником плазмотрона и неплавящимся электродом.

В качестве материалов для плазмообразования чаще всего используют воздух, кислород, аргон и азот. Величина тока в плазме может быть разной, и бывает трех подвидов:

1. Микроплазменная сварка, которая осуществляется на слабом токе до 25 А
2. Работа на среднем токе — до 150А
3. При больших токах, свыше 150А.

Проще говоря, суть этого метода заключается в ионизации рабочего газа, который под давлением переходит в состояние плазмы и создает высокую температуру, которая используется для плавления металлов для резки или соединения.

Технология плазменной сварки делится на два варианта:

• плазменная сварка прямого действия;
• плазменная сварка с непрямым эффектом.

Как выполняется процесс плазменной сварки в нижнем положении?

С помощью плазменной сварки можно сваривать самые разные металлы и их сплавы, в нижнем пространственном положении. Плазмообразующими газами являются аргон и гелий, которые часто используются в качестве защитного вещества. Этот способ сварки применяют в тех случаях, когда швы проходят в горизонтальном направлении по горизонтально расположенной поверхности.

В процессе плазменной сварки в нижнем положении жидкий металл с сильно нагретого электрода под действием собственного веса постепенно стекает в специальный кратер, а затем скапливается в небольшой ванне расплавленного металла. Утечка предотвращается сваркой краев заготовок. Из сварочной ванны также выходят шлак и газообразные вещества, из-за этого качество сварных швов намного лучше.

Сварку можно производить как на себя, так и слева направо. Благодаря использованию такой технологии вы можете полностью контролировать весь процесс.

Оборудование и приспособления

В комплект входят:

• блок питания с вертикальной ВАХ;
• плазмотрон (горелка);
• система подачи газа и теплоносителя;
• приспособление для крепления детали.

Приточно-вытяжная вентиляция необходима для безопасной эксплуатации. Диапазон мощностей установок от 20 до 250 ампер, работают они от постоянного тока.

Ориентировочная стоимость инвентаря на Яндекс.Маркете

Цена преобразователей от 15 до 500 тысяч рублей. В ценовом сегменте от 300 до 500 тысяч — мощные и многофункциональные установки, которые режут, сваривают и паяют металл.

Область применения

Работая при температуре до 30 000 градусов, технология позволяет работать со многими видами металлов: нержавеющей сталью, углеродистой сталью, чугуном, медью, латунью, бронзой, титаном, алюминием и другими. В совокупности с высокой точностью работы это определяет следующие области использования техники:

1. пищевая промышленность;
2. энергетическая сфера;
3. химическое производство;
4. ювелирный бизнес;
5. машиностроение;
6. приборостроение;
7. медицинское оборудование;
8. производство высокоточных деталей.

Инвертор плазменной резки: плюсы и минусы

Как и любой другой сварочный аппарат, плазменный инвертор имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с аппаратами для газовой, дуговой, электрошоковой, лазерной и других видов сварки.

Достоинства инвертора плазменной резки

один.
Обладает высокой эффективностью нагрева металла, в отличие от газовой сварки, где добиться этого практически невозможно.
2. Может сваривать самые толстые детали (этим свойством, кроме плазмы, обладает только аппарат ударной электросварки, а все остальные аппараты имеют ограничения по объему обрабатываемых деталей).
3. Может работать со всеми типами металлов и даже с неметаллическими веществами, чего не может гарантировать ни один другой сварочный аппарат.
4. Небольшой размер, надежный и чрезвычайно простой в использовании.

Недостатки плазменного сварочного аппарата

1. Имеет высокую стоимость, в отличие от газового дорожного агрегата, покупка которого не ударит по кошельку рядового пользователя.
2. Характеризуется инфракрасным и ультрафиолетовым излучением, а также насыщением воздуха вредными ионами, в отличие от абсолютно безопасной лазерной сварки.
3. При работе выделяет вредные пары металла, в отличие от агрегата для холодной сварки.

Виды

Плазменная сварка различается по типу обработки, величине тока и способу соединения.

По типу обработки различают сварку:

1. Дуга, образующаяся между соединяемыми поверхностями и плавящимся электродом.
2. Струя образуется между неплавящимся электродом и наконечником плазмотрона.

Так как работа плазмы возможна при разных значениях тока, различают:

• микроплазменная обработка – проводится при напряжении до 25 ампер;
• работа со средними токами – осуществляется на токе до 150 А;
• взаимодействие с токами свыше 150 ампер.

Плазмотрон и схема резака определяют тип подключения к источнику питания:

• прямое действие;
• косвенное действие.

Каждый метод уникален и востребован в той или иной области. Рассмотрим популярные.

Плазменная сварка прямого действия

Это наиболее распространенный тип соединения металлов в данной технике шитья. Он реализуется за счет электрической дуги, которая возбуждается между электродом и заготовкой.

Плазменную сварку алюминия следует проводить с особой осторожностью, так как он плавится при температуре 660,3 градуса. Важно контролировать весь процесс, чтобы не потерять его. В инструкции к приборам есть таблица с указанием рекомендуемой силы тока для каждого вида металла. Например, плазменная сварка нержавеющей стали выполняется на среднем токе, а стали — на большом токе.

В дуге прямого действия сначала зажигается дуга на малых токах, между соплом и заготовкой, после касания плазмой свариваемой заготовки зажигается основная дуга. Дуга может питаться переменным током и постоянным током одинаковой полярности, а ее возбуждение осуществляется генератором.

Нагнетание газа

При работе необходимо учитывать один существенный недостаток – в самодельном аппарате для плазменной сварки расход аргона будет неоправданно велик. Поэтому при резке металлов или других материалов целесообразно использовать сжатый воздух или пар. Но их можно только резать, так как и воздух, и пар химически не нейтральны по отношению к металлу и могут вызвать окисление шва.

Компрессоры используются для подачи сжатого воздуха. Подключать компрессор к плазмотрону лучше не напрямую, а через ресивер — баллон, куда набирается воздух под определенным давлением.

Если ресивер не используется, подача воздуха будет неравномерной и качество плазменной дуги будет низким. Для подачи пара используются различные парогенераторы.

Особенности и характеристики процесса

Чтобы понять, что такое плазменная сварка, стоит рассмотреть ее важные особенности, а именно то, как осуществляется процесс. При нем обычно применяется очень высокая температура в зоне сварки, которая образуется при вынужденном уменьшении размера сечения дуги и увеличении показателей тока.

В результате получается плазменно-лучевая сварка, где температуры могут достигать до 300 000 С. А вот при аргонно-дуговой сварке они могут быть только 5000-70 000С. В процессе сварки дуга приобретает цилиндрическую форму, что позволяет сохранять одинаковый показатель мощности по всей длине.

При плазменной сварке на поверхности свариваемых металлических элементов наблюдается высокое давление дуги. Именно это позволяет воздействовать практически на все виды металлов и сплавов.

Стоит отметить! Технология плазменной сварки может использоваться с небольшими величинами электрического тока. Процесс можно проводить при токе 0,2-30 А.

Все эти особенности делают данный вид сварки практически универсальным. Его можно с успехом использовать в труднодоступных местах, при соединении тонких алюминиевых листов без возможных прожогов. Небольшое изменение расстояния между электродом и заготовкой не оказывает сильного влияния на нагрев, а значит, не влияет на качество шва, как это бывает при других видах сварки.

Благодаря тому, что при плазменной технологии происходит большая глубина прогрева деталей, это позволяет обойтись без предварительной подготовки кромок. Допускается сварка металлов с неметаллами.

В результате происходит повышение производительности труда, снижение термической деформации сварного соединения, а значит, конструктивную деталь не ведет. А вот сварка плазменным резаком позволяет не только сваривать металлоконструкции, но и обеспечивает качественную резку металлов и неметаллов в различных положениях.

Разновидности

Аппараты плазменной сварки могут различаться по своему назначению и характеристикам. Плазменный ток дуги является их основным отличием. Различные единицы могут значительно различаться по стоимости.

Конструкции аппаратов и сварочных горелок также отличаются друг от друга. Далее мы поговорим о трех условных типах аппаратов плазменной сварки и подробно разберем каждый из них.

Микроплазменный аппарат

Хотя микроплазменные устройства могут выдавать максимальный ток 25 А, они обладают удивительно высокой функциональностью.

Устройства этого типа предназначены как для сварки тонких металлов, так и для очень сложных и подробных ювелирных работ. Такие приспособления также используются для резки тонких деталей, толщиной до 1 см.

Микроплазменные устройства очень просты в применении и конструкции. Для работы им нужен постоянный ток. Диаметр сопла горелки редко превышает 3 мм.

Рабочим газом для таких установок являются ацетиленовые смеси. Катоды изготовлены из меди, легированной гафнием.

Среднеточный аппарат

По своим характеристикам среднеточные модели напоминают простой недорогой инвертор. Обеспечивает максимальный ток в диапазоне 50-150 А.

Однако область применения данного типа устройств значительно уже. Обычно устройства средней точности режут металлы. Рабочий газ часто представляет собой воздух, но подойдет любой защитный газ.

Конструкция этих агрегатов и их горелок несколько сложнее. Катоды используют вольфрам. Некоторые горелки дополнительно оснащены системой водяного охлаждения анода.

Сильноточный аппарат

Сильноточные аппараты названы так из-за их способности генерировать большие сварочные токи: от 150 А и выше.

Эти приспособления обычно используются на крупных предприятиях и в промышленности, а полупрофессионалы и мастера-любители ими практически не пользуются. Такие устройства не практичны, очень мощны для домашнего использования.

Соответственно, структура сильноточных устройств будет намного сложнее, чем у двух предыдущих типов. Горелки также имеют сложную конструкцию, оснащены мощной системой охлаждения. Катод изготовлен из вольфрама, легированного торием или бериллием.

Устройство и принцип работы

Принципиальным отличием от плазменного метода является высокая температура плазмы (до 8000°С), подводимой к рабочей зоне. Ванна расплава защищена атмосферой аргона, а система охлаждения стабилизирует постоянную температуру. Без него плазмотрон расплавится, плазма нагревается до 30 тысяч градусов.

По существу плазменная сварка заключается в способности аргона переходить в плазму под действием дуги. Ток действует как генератор плазмы, пронизывая электропроводный аргон.

В плазмотроне происходит образование плазмы под действием постоянного или переменного тока. Это открытый с двух сторон конус, сужающийся к низу, в котором посередине размещен тугоплавкий электрод (для этого используется вольфрам с добавками лантана, тория, циркония, иттрия), а внизу — сопло. Плазма вытесняется из него под высоким давлением.

В качестве плазмообразующего газа мы используем аргон с добавлением водорода. Он вдавливается в конус сверху. Поле создается путем подачи тока на два полюса: электрод и внешнюю часть горелки. При ионизации и нагреве газ мгновенно расширяется, его вытесняет мощная струя за счет внутренних сил. Сопло выполняет роль регулятора подачи плазмы. Толщина плазменного потока зависит от диаметра. Размер плазмотрона зависит от режима работы. Чем выше потоки, тем больше верхний диаметр и выходной диаметр. Одновременно с плазменной струей в рабочую зону непрерывно подается аргон для создания защитного облака, предохраняющего расплав от контакта с кислородом воздуха. Благодаря аргону швы получаются чистыми, без вкраплений извести.

Плазменная сварка заключается в способности аргона переходить в плазму под действием дуги

Важные требования

Возможно, для многих плазменная дуговая сварка покажется простым процессом, который легко осуществить с первого раза при небольшом опыте. При этом, однако, важно соблюдать все важные технологические правила. Наиболее важные ошибки:

• несвоевременная замена сменных компонентов плазмотрона;
• использование некачественных или бракованных деталей;
• использование неправильных режимов, сокращающих срок службы элементов;
• отсутствие контроля за параметрами плазмообразующего газа;
• использование высокой или низкой скорости резания по сравнению с предполагаемым режимом.

Все эти важные требования относятся к процессу плазменной сварки, а также к его подвидам — микроплазменной сварке, воздушно-плазменной сварке и другим методам. Важно использовать сварочный аппарат, способный обеспечить требуемые свойства сварочного тока. Вам понадобится фонарик, нерасходуемый электрод, набор шлангов для подачи или циркуляции охлаждающей жидкости и другие необходимые компоненты для работы.

Процесс плазменной сварки считается востребованной технологией, которая активно применяется в различных отраслях промышленности – машиностроении, приборостроении, производстве высокоточных деталей, ювелирных изделий и так далее. Этот способ очень точный, он позволяет получить ровный шов отличного качества. Однако выполнение должно осуществляться с учетом важных правил и требований.

Пример сборки установки для резки и сварки крупных деталей

Для подачи газа используется аргоновый рукав. Вам понадобится осциллятор и два дросселя. Держатель делается из подручных средств, с использованием вольфрамового стержня и медного изолятора, выточенного из медной трубки. Коническое сопло для подачи аргона также выполнено из меди. Недостатком изобретатель считает продувку аргоном, подаваемым из баллона. Агрегаты заводского изготовления работают на сжатом воздухе.

Сегодня отрасль развивается стремительными темпами. С каждым годом появляются новые способы сварки, которые при современном частном строительстве становятся популярными. Эти методы часто облегчают работу, но не теряют безопасности и функциональности по сравнению с ранее придуманными методами. Одним из них является плазменная сварка и оплавление деталей.

Сущность плазменной сварки

Плазменная сварка используется для пайки нержавеющей стали, стальных труб и других металлов. Плазменная сварка — это процесс, при котором металл плавится локально с помощью плазменного тока. Плазма — это ионизированный газ, содержащий заряженные частицы, способные проводить электричество.

Газ ионизируется по мере того, как он нагревается высокоскоростной сжатой дугой, выходящей из плазменной горелки. Чем выше температура газа, тем выше будет уровень ионизации. Температура дуги может достигать 5000-30000 градусов Цельсия. Технология плазменной сварки аналогична процедуре аргонной сварки. Однако обычную сварочную дугу нельзя отнести к разряду плазменной, потому что рабочая температура у нее значительно ниже – до 5 тысяч градусов.

Из всех видов воздействия на металлы плазменная сварка считается наиболее распространенной, поскольку в современной тяжелой промышленности стали применять нержавеющие стали, цветные металлы, специальные сплавы и некоторые сплавы цветных металлов, а для этих материалов газо- и другие обработки считаются неэффективными.

Плазменная дуга — это более концентрированный источник тепла, который позволяет сваривать большие толстые металлы без режущих кромок. Благодаря цилиндрической форме и возможности значительного увеличения длины такая дуга позволяет производить плазменную сварку своими руками в труднодоступных местах и ​​с изменением расстояния от изделия до сопла горелки.

Принцип работы

Для преобразования обычной дуги в плазменную дугу, повышения мощности и температуры обычной дуги принято использовать два процесса: сжатие и процедуру принудительной подачи плазмообразующего газа в дугу. При этом в качестве плазмообразующего газа обычно используется аргон, иногда с добавлением водорода или гелия. Аргон также должен использоваться в качестве защитного газа. Материал электрода – вольфрам, активированный торием, иттрием и лантаном, а также медью и гафнием.

Дугу сжимают, помещая ее в специальную плазменную горелку, стенки которой интенсивно охлаждаются водой. Поперечное сжатие свода в результате сжатия уменьшается, и в результате мощность — энергия на единицу площади — увеличивается.

Одновременно со сжатием в область плазменной дуги вдувается плазмообразующий газ, нагревается дугой, ионизируется и увеличивается в сотни раз за счет теплового расширения в объеме. Кинетическая энергия ионизированных частиц плазмообразующего газа дополняет тепловую энергию, выделяющуюся в дуге в результате протекающих электрических процессов. Поэтому плазменные дуги называют более мощными источниками энергии, чем обычные.

Помимо высокой температуры основными особенностями, отличающими плазменную дугу от обычной дуги, являются: меньший диаметр дуги, давление на металл в дуге в шесть-десять раз больше, чем у обычной дуги, цилиндрическая форма дуга наряду с обычной конической дугой, возможность поддержания дуги на малых токах — около 0,2–30 ампер.

Возможны две схемы плазменной сварки: плазменно-дуговая, при которой дуга горит между заготовкой и электродом, и плазменно-струйная, когда дуга горит между соплом плазмотрона и электродом и задувается потоками газа. Наиболее распространена первая схема.

Преимущества плазменной сварки

По сравнению с классическими методами выделяются следующие преимущества плазменной сварки и плавки металлов:

• С помощью аппарата плазменной сварки можно работать практически с любым металлом – чугуном, сталью, алюминием со сплавами, медью со сплавами.
• Скорость резки металла толщиной 50 — 200 миллиметров в 2-3 раза выше, чем при газовой сварке.
• Нет необходимости использовать ацетилен, аргон, кислород или пропан-бутан, что значительно удешевляет работу с плазменной установкой.
• Точность швов плавлением и сваркой, а также качество процедур практически исключает дальнейшую обработку кромок.
• Металл не деформируется при сварке, даже если нужно вырезать сложную конфигурацию или форму. Технология плазменной сварки позволяет производить резку на неподготовленной поверхности – окрашенной или ржавой. При резке окрашенной конструкции краска в районе дуги не воспламеняется.
• Работайте безопасно, так как газовые баллоны не используются при использовании плазменных резаков. Этот фактор отвечает за экологичность такой работы.

Виды плазменной сварки

Плазменная сварка своими руками сейчас считается достаточно распространенным процессом, популярность которого вполне очевидна. В зависимости от силы тока различают три вида плазменной сварки: микроплазменную, на среднем и сильном токе. Выбрав конкретный вид, вы узнаете, сколько стоит плазменная сварка самостоятельно.

Микроплазменная сварка

Наиболее распространена микроплазменная сварка. Благодаря высокому уровню ионизации газа в специальной плазмотроне и использованию вольфрамовых электродов, имеющих диаметр 1-2 мм, плазменная дуга способна гореть при предельно малом токе, от 0,1 Ампера.

Специальные малоамперные источники питания постоянного тока предназначены для создания вспомогательной дуги, которая непрерывно горит между медным соплом с водяным охлаждением и электродом. При ее поднесении к изделиям плазмотрона зажигается основная дуга, питаемая от источника. Плазмообразующий газ подается через сопло плазмотрона диаметром ок. 0,5–1,5 миллиметра.

Микроплазменная сварка – очень эффективный метод сплавления изделий, имеющих небольшую толщину – до 1,5 миллиметров. Диаметр плазменной дуги достигает 2 миллиметров, что позволяет концентрировать тепло на ограниченной площади изделий и нагревать зону сварки, не повреждая соседнюю зону. Такая дуга позволяет избежать прожогов, характерных для обычной аргонодуговой сварки тонких металлов.

Основным газом, который используется в качестве защитного и плазмообразующего газа, является аргон. В зависимости от свариваемого металла добавляются различные добавки, что повышает эффективность процедуры плазменной сварки металлов. При сварке стали целесообразно добавлять в защитный аргон 8-10% водорода для повышения теплового КПД плазменной дуги. При сварке мягкой стали в аргон можно добавлять углекислый газ, а при сварке титана — гелий.

Установки для процесса микроплазменной сварки позволяют производить сварку в разных режимах: импульсном или непрерывном прямой полярности, многополярных импульсах, непрерывном обратной полярности. Микроплазменная сварка успешно применяется при производстве тонкостенных емкостей или труб, приварке сильфонов и диафрагм к габаритным деталям, производстве ювелирных изделий и соединении фольги.

Сварка на среднем токе

Процесс сварки на среднем токе 50-150 А имеет много общего с процедурой аргонно-дуговой сварки вольфрамовым электродом. Однако он считается более эффективным из-за ограниченной площади нагрева и высокого дугового эффекта. Плазменная дуга по энергетическим характеристикам занимает промежуточное положение между обычной дугой и лазерным или электронным пучком.

Плазменная сварка на среднем токе обеспечивает более глубокое проплавление по сравнению с традиционной дугой при меньшей ширине сварки. Помимо энергетической характеристики, это также объясняется высоким уровнем давления дуги на сварочные ванны, в результате чего уменьшается толщина слоев жидкого металла под дугой и создаются условия для теплоотдачи вглубь основания улучшение металла. Принцип работы плазменной сварки позволяет работать с использованием присадочной проволоки.

Плазменная сварка косвенного действия

В этом случае плазма формируется аналогично прямой плазменной сварке. Отличие в том, что к электроду и соплу подключается источник тока, в результате чего между ними образуется дуга, а в результате из факела выходит плазменная струя. Скорость выхода потока плазмы контролируется давлением газа. Главный секрет заключается в том, что газ, переходя в состояние плазмы, увеличивает свой объем в 50 раз, за ​​счет чего буквально струей вылетает из устройства. Энергия расширяющегося газа вместе с тепловой энергией, сообщаемой газовой струе, делает плазму мощным источником энергии.

Этот способ не так широко используется, как первый, хотя и имеет достаточное количество преимуществ. Во-первых, он обеспечивает бесперебойную работу даже при микроплазменной сварке (на малых токах). Во-вторых, позволяет экономить газ (который стоит немало). В-третьих, из-за высокого давления брызг практически нет. Таким способом можно сваривать и резать металл, но для резки не требуется инертный газ, так как его функция заключается в защите сварочной ванны, а при резке металла она не образуется.

В заключение можно отметить, что устройство горелки прямого и непрямого способов мало чем отличается. На картинке слева показана технология формирования плазменной струи. Процесс заключается в следующем: вольфрамовый электрод 2 подключается к отрицательному заряду, а сопло 4 – к положительному. Из-за этого между соплом и электродом образуется дуга, что характерно для непрямого метода.

На картинке справа при прямом методе дуга образуется между отрицательно заряженным электродом и заготовкой, при положительном заряде. Для зажигания и возбуждения дуги на сопло подается мгновенный ток, который отключается после зажигания дуги.

Аппарат для работы

Аппарат воздушно-плазменной сварки представляет собой небольшое техническое оборудование, вес которого не превышает 9-10 кг. Принцип работы следующий: внутри находятся цепи управления, выпрямитель и трансформатор. Для работы к нему подключается установка с рабочими газами в баллонах — для образования плазмы и инертного газа, необходимого для защиты сварного шва от окисления. На выходе отдельно подключается горелка с газами для резки. Из-за того, что этот способ создает слишком высокий температурный режим, горелка имеет специальный отсек для теплоносителя. Это устройство внешне похоже на инвертор. На рынке представлено множество моделей с различными функциями. Если говорить о самых простых, то это самые компактные (около 5 кг) с минимальным количеством настроек, в которых разберется не только новичок, но даже ребенок.

Более дорогие по цене модели имеют дополнительные настройки и функции, которые помимо резки и сварки могут выполнять пайку, полировку, оксидирование и закалку металла. Самые простые изделия рассчитаны на минимальную мощность до 12А. Их стоимость колеблется в пределах 30 тысяч российских рублей. Оборудование классом выше и мощнее, до 150А стоит от 40 до 150 тысяч в зависимости от производителя и дополнительных функций. Самые дорогие модели имеют мощность 150А, а их стоимость может даже превышать миллион рублей. Для профессионалов, постоянно занимающихся плавкой, рекомендуется приобретать качественное и дорогое оборудование. Заплатив один раз, вы можете получить многофункциональное устройство, с помощью которого можно выполнять все виды операций по металлообработке.

Какими бывают плазменные аппараты

Устройства отличаются техническими характеристиками и областью применения. Основным классификационным признаком является сила тока плазменной дуги. Это значение, в зависимости от типа устройства, лежит в широком диапазоне.

Для микроплазменной сварки

Сила тока таких устройств не превышает 25 А. Несмотря на это, они достаточно функциональны. Микроплазменные аппараты используются для соединения тонкостенных элементов, точных и сложных работ и резки металла.

Они просты в использовании и обслуживании. Диаметр сопла горелки менее 3 мм. Устройства работают на постоянном токе. Для генерации плазмы используются ацетиленовые смеси и электроды с медным покрытием.

Средние по силе тока

По некоторым характеристикам устройство напоминает бытовой инвертор, выдающий ток 50-150 А. Однако область применения среднеточного плазменного аппарата не так широка, в основном его используют для резки металлических листов.

Рабочий газ часто представляет собой воздух, но можно использовать аргон или гелий. Плазмотрон и горелка имеют сложную конструкцию. Некоторые агрегаты поставляются с дополнительной системой жидкостного охлаждения.

Сильноточное оборудование

Устройство способно отдавать более 150 А. Устройства этого типа практически не используются в бытовых условиях и на небольших строительных площадках. Они используются на крупных производственных объектах.

Установки сложные. Горелки снабжены современными системами охлаждения. При сварке применяют неплавкие электроды, легированные торием или бериллием.

Описание самого популярного устройства для плазменной сварки «Горыныч»

Этот блок состоит из 2-х отдельных модулей — генератора плазмы и блока управления. В качестве генератора плазмы используется вода.

Устройство имеет компактные размеры, низкое энергопотребление. Его часто используют в домашних условиях.

Принцип работы устройства следующий:

1. Низкотемпературная плазма образуется за счет дуги, возникающей между контактами.
2. Вода нагревается до экстремальных температур. Под давлением он превращается в направленную струю плазмы.

Научиться работать с прибором Горыныча может любой домашний мастер. Прибор прост в эксплуатации, к нему прилагается инструкция с подробным описанием подключения. Устройство можно использовать для сварки, резки, пайки, пожаротушения.

Плюсы и минусы

Как и все виды сварки, соединение деталей с помощью плазмы имеет ряд преимуществ и недостатков. В частности, к преимуществам этого метода можно отнести следующее:

• высокая производительность и оперативность в производстве работ;
• хорошее качество шва, не требующего дополнительной зачистки и дополнительной обработки;
• отсутствие шлака;
• можно резать и сваривать изделия до 10 мм, без разделки кромок;
• глубокая сварка встык и отсутствие скручивания и деформации.

Среди недостатков можно выделить следующие:

• достаточно дорогие затраты на оборудование и рабочую силу;
• при выполнении масштабных работ на производстве требуется высокая квалификация обслуживающего персонала;
• для безопасности труда необходимо производить постоянную подачу охлаждения.

Но все эти недостатки не столь существенны, если принять во внимание высокое качество и надежность работы.

Требования и условия для использования технологии

К плазменной дуговой сварке предъявляются следующие требования:

1. Перед началом работы арка «выкручивается». Это связано с возможностью загнивания. «Закрутка» помогает сформировать устойчивую тонкую дугу, потому что газ быстро ионизируется. На деталь оказывается мощное тепловое воздействие, сосредоточенное в одной точке. Здесь происходит плавление.
2. При сварке необходимо поддерживать сильную дугу. Он способен плавить все металлы и сплавы, независимо от их толщины и физических свойств. Детали нагреваются до температуры плавления и даже кипения.
3. Сварочная ванна защищена инертным газом — аргоном, парами ацетона, азотом. Сопло одновременно подает и плазму, и защитную среду. Поэтому расплав не взаимодействует с воздухом. Материал не окисляется, шов имеет высокую прочность.

Классификация

Согласно ГОСТ 19521-74 «Сварка металлов. Классификация», принятому в СССР в 1975 г и позднее расширенному, плазменно-лучевая сварка относится к термическим. По направлению движения плазменного луча она подразделяется на четыре подвида:

1. Несомненно.
2. С поперечными колебаниями.
3. С продольными колебаниями.
4. Со сложными колебаниями.

Технология плазменной сварки и классификация дуги по видам действия

По источнику нагрева различают плазменно-дуговую сварку и струйную сварку. В первом случае зажигается дуга между заготовкой и неплавящимся электродом, называемая также прямой дугой. Во втором — между наконечником плазмотрона и неплавящимся электродом — это непрямая плазменная дуга.

Факел (плазмотрон) состоит из сопла, в которое помещается вольфрамовый электрод. Туда подается защитный газ, охлаждающие, горячие и холодные жидкости. В плазмотроне дуга сжимается, после чего мощность увеличивается. При этом подается газ, который ионизируется, нагревается и многократно расширяется в объеме. В передней части сварочной ванны материал плавится и движется под давлением плазмы вдоль стенок, образуя шов.

Дуговая плазменная струя используется для соединения и резки как электропроводящих материалов, так и диэлектриков – стекла и керамики. Струя имеет вид конуса с острием, обращенным к расплавляемой поверхности. Тепловой КПД зависит от силы тока, напряжения, расстояния от сопла до детали и скорости резака.

Балка приваривается как снизу в горизонтальном положении, так и спереди в вертикальном положении изделия. Плазмообразующим газом является аргон или гелий, который также является защитой от кислорода.

Классификация по мощности тока

В зависимости от силы течения различают три вида:

1. Микроплазменная сварка, до 25 ампер. Он получил широкое распространение благодаря своей способности нагревать небольшие участки металла. При таком значении продукт не прогорает.
2. Средний ток, до 150 ампер. Позволяет готовить с высокой точностью. Происходит глубокое, но не широкое плавление материала.
3. При большом токе, свыше 150 ампер. Такая сила образует широкую дугу, которая проплавляет деталь. По сути, деталь вырезается, а затем сваривается. Применяются для соединения особо прочных металлов: титана, высоколегированных сталей, сплавов с высоким содержанием алюминия.

Преимущества и недостатки

Плазменная сварка прямого и непрямого действия имеет свои преимущества и недостатки, как и другие виды сварки. Основными преимуществами, делающими этот метод незаменимым для использования во многих отраслях промышленности, являются следующие:

• высокая эффективность и высокая скорость работы;
• качественная резка металла оставляет ровные края и не требует дополнительной обработки;
• возможность варить и нарезать продукты толщиной почти в сантиметр;
• при работе нет шлака и отходов;
• контроль за глубиной проплавления металла, что позволяет избежать отверстий и деформации;
• простота использования устройства.

Помимо положительных сторон, есть и несколько недостатков:

• высокая стоимость оборудования и высокая стоимость рабочей силы;
• при профессиональном использовании высокие требования к мастеру;
• необходимость постоянного контроля за охлаждением, в связи с высокой рабочей температурой.

В принципе, все эти минусы можно превратить в плюсы, если посмотреть на это с другой стороны. Профессиональный мастер с качественным оборудованием может работать в любой сфере и при этом хорошо зарабатывать.

Возбуждение дуги

От основного источника тока, который теперь можно назвать плазменным инвертором, поступает положительный заряд. Минимальное значение тока 5-7 А должно поддерживать горение дежурной дуги.

Если устройство имеет встроенный генератор, возбуждение дуги не должно вызвать проблем. Если генератора нет, то придется усложнить конструкцию плазмотрона, подпружинив катод так, чтобы можно было кратковременно коснуться анода.

Именно в момент контакта загорится дуга. Пружина должна быть достаточно жесткой, чтобы контакт был как можно короче по времени, иначе катод может пригореть к аноду.