Установка плазменная. Оборудование для плазменной сварки: назначение, особенности, виды

Принцип работы плазменной сварки

Плазменная сварка это высокотехнологичный способ обработки металлов. Без лишних преувеличений, его можно назвать лучшим, среди существующих методов сваривания.

Метод работы плазменной сварки

Метод плазменной сварки применим для сваривания и пайки тугоплавких металлов толщиной до одного миллиметра. Подходит также для сварки металлов с неметаллами и резки.

Сущность этого метода заключается в локальном расплавлении металла плазменным потоком. Плазма – ионизированный газ, который содержит заряженные частицы, обладающие способностью проводить ток. Ионизируется газ при нагреве сжатой дуги, вытекающей из плазмотрона. Ее температура может достигать 5000-30000°С.

В целом, есть сходство с аргонной сваркой, но там рабочая температура до 5000 градусов. Плазменная дуга считается более мощным источником энергии, чем обычная.

На чём работает

В данном методе используется направленная плазменная дуга, которая образуется из обычной электрической (дежурной). Основные характеристики: высокая температура и мощность, малый диаметр струи. Давление на металл увеличивается в разы по сравнению с электродуговой сваркой.

При работе с плазмой выполняются условия:

• организуется защита электрода путем подачи инертного газа (аргон);
• применяется неплавящийся вольфрамовый электрод с присадками тория;
• разогретые стенки плазмотрона интенсивно охлаждаются.

Для запуска плазменной горелки может использоваться постоянный или переменный ток.

Справка! Плазма – это ионизированный газ, в состав которого входят нейтральные частицы и электрически заряженные.

Как это работает

После зажигания дежурной дуги ее сжимают в специальном устройстве (плазмотроне). Затем туда вдувают под давлением плазмообразующий газ (аргон). В результате зона разогревается до 50 000°С, газ увеличивается в объеме и истекает из узкого сопла с высокой скоростью.

К сведению! В обычном аргонодуговом аппарате температура достигает 5000–7000°С.

Тепловая и кинетическая энергии дополняют друг друга, образуя мощный источник. Вытекающая раскаленная струя, расплавляя металл деталей, образует шов. В зависимости от величины рабочего тока (малый, средний, большой) в технологии существуют различия.

Плазмообразующий и защитный газы проходят по отдельным каналам и не соприкасаются.

Как работает ручная сварка

Для малых объемов работ с черным и цветными металлами применяют ручные аппараты. После образования плазменной дуги сварщик подводит горелку к материалу, другой рукой подает в зону шва проволоку. Перемещая горелку и присадку вдоль шва, образует соединение. Технология позволяет вести сварку с присадками и без них.

Как работает автоматическая сварка

Автоматическая сварка применяется в промышленном производстве. Оператор управляет процессом с пульта. Разработаны автоматические установки:

• для плоских деталей, труб;
• однопроходные с подачей проволоки;
• многопроходные;
• для нанесения упрочняющего порошкового напыления и т.п.

Алюминий сваривают проникающей дугой. Чаще всего детали из алюминиевых сплавов обрабатываются автоматическими установками.

Внимание! Сварщик должен: защитить глаза от излучения; предупредить термические ожоги; в помещении использовать вытяжную вентиляцию.

Принцип работы плазменной сварки

Обычная дуга может превратиться в плазменную, благодаря двум процедурам. Сжатию, а также процессу принудительного вдувания плазмообразующего газа в дугу. В качестве этого газа используют аргон в чистом виде, или с добавкой гелия, водорода. Аргон необходимо использовать также как защитный газ. Электроды применяются вольфрамовые.

Дуга располагается в плазмотроне, его стенки активно охлаждаются водой, за счет этого и происходит ее сжатие. В результате чего, снижается поперечное сжатие дуги и как результат – рост мощности.

В тоже время со сжатием вдувается плазмообразующий газ в область дуги. За счет нагрева дугой он ионизируется и увеличивается в объеме в сто раз. В плазмообразующем газе содержится кинетическая энергия, она дополняет тепловую, которая образуется в дуге. За счет этого, плазменная дуга и отличается высокой мощностью. Есть несколько отличий плазменной дуги от обычной:

• высокая температура;
• цилиндрическая форма;
• меньший диаметр;
• давление на металл больше;
• способность поддерживания дуги на малых токах (0,2–30А).

Типы плазменной сварки

Есть два варианта плазменной сварки. Первый – когда дуга горит между изделием и электродом. Процесс сварки осуществляется плазменной дугой. Второй – когда дуга горит между соплом и электродом, и выдувается газами. Процесс сварки происходит за счет использования струи плазмы. Первый способ более распространенный.

Прямого действия

Плазменной сваркой прямого действия называется плазменная сварка, при которой следует подключать используемый источник питания к металлическому изделию и электроду. Энергоносителем в данном случае служит электрический разряд.

Такая разновидность сварки достаточно часто применяется во многих отраслях современной техники для обработки самых различных металлов. Она характеризуется довольно большими показателями температур, а также широким диапазоном контроля многих свойств процедуры.

Процесс сварки прямого действия

Чтобы получить прямую плазменную дугу, необходимо использовать специальный плазмотрон с прямой дугой. Она возникает между обрабатываемым изделием и электродным стержнем, выполненным, как правило, из вольфрама, помещенным в небольшую газовую камеру. Сопло оборудования не имеет электрического заряда и предназначается для регулирования дуги. Последнее происходит за счет того, что через нее проходит рабочий газ, который постепенно нагреваясь, ионизируется и из сопла выходит плазменной струей цилиндрической формы, слабо расширенную к металлу.

Косвенного действия

Достаточно большой популярностью пользуется и плазменная сварка косвенного действия, представляющая собой сварку, проводимую при подключении источника питания одновременно к соплу и электроду для образования плазменной струи. В этом случае форма плазменной дуги напоминает конус с окруженной факелом вершиной, направленной в сторону изделия.

Процесс сварки косвенного действия

При выполнении плазменной сварки дугой косвенного действия тонкий газовый слой, окружающий дугу, практически не нагревается, в результате чего обеспечивается электрическая, а также тепловая изоляция между каналом сопла и дугой. Плазменная струя при этом не совмещается со столбом дуги.

Воздействие силы магнитного поля сварочного контура приводит к изгибанию линии тока. Частицы с зарядом разлетаются в стороны, соударяются друг с другом и образуют факел пламени из относительно горячего газового потока длиной в 10-20 сантиметров. Его температура повышается ближе к концу, достигая 800—1000°С.

Одним из способов проведения данного вида сварки называется атомноводородным. Переменный ток образуется между используемыми электродами из вольфрама. По каждому из них в необходимую зону поступает водородная струя, а само изделие находится вне сварочной цепи. Концы таких электродов оплавляются достаточно медленно, поэтому при работе в нормальном режиме расход вольфрама незначительный. Столб дуги окружается достаточно ярким факелом в виде плоского диска.

Как выполняется процесс плазменной сварки в нижнем положении?

Используя плазменную сварку, можно сваривать самые различные металлы и их сплавы, находясь в нижнем пространственном положении. Плазмообразующими газами являются аргон и гелий, которые нередко применяются и в качестве защитного вещества. Данный способ сваривания используется в тех случаях, когда швы идут в горизонтальном направлении по горизонтально расположенной поверхности.

В процессе плазменной сварки в нижнем положении из сильно нагретого электрода жидкий металл под силой собственного веса постепенно стекает в специальный кратер, а затем накапливается в небольшой расплавленной ванне из металла. Его вытеканию препятствуют сварные кромки обрабатываемых изделий. Также из сварочной ванны выходят шлаковые и газообразные вещества, за счет чего качество швов получается значительно лучше.

Сварные швы можно выполнять либо на себя, либо слева направо. Благодаря применению такой техники можно полностью контролировать весь процесс.

Виды плазменной сварки

Плазменная сварка бывает трех видов, обусловлено это силой тока:

• микроплазменная;
• на среднем токе;
• на большом токе.

Каждый способ эффективен в своей области использования. Это еще раз подчеркивает прогрессивность и популярность метода плазменной сварки.

Микроплазменная сварка

Плазменная и микроплазменная сварка – это метод соединения (а также резки) деталей с использованием ионизированного газа с температурой от 5 000 до 30 000 C, который называется плазмой.

Отличие от плазменной сварки

Как можно отличить плазменную сварку от микроплазменной? Если величина силы тока, применяемого при сварке, составляет до 25 А – сварку называют микроплазменной, если сила тока больше – речь идет о плазменной сварке. В отличие от плазменного процесса микроплазменная сварка происходит при воздействии микротоков, что позволяет соединять детали малой толщины от 0,025 до 0,8 мм.

Чаще всего микроплазменная сварка используется для соединения тонкостенных деталей приборов, для соединения трудносвариваемых металлов, например, алюминия, пластмасс, даже тканей.

Для выполнения процесса сварки нужен плазмообразующий газ, это, как правило, аргон, и защитный газ. Чаще всего это тоже аргон либо гелий, углекислый газ, или смесь аргона с гелием, водородом.

Для получения плазмы используется устройство, называемое плазмотрон. Когда включается источник питания, от вольфрамового электрода к соплу проходит дежурная электрическая дуга.

По мере приближения горелки к свариваемым деталям, когда между ними остается 1-1,5 мм, образуется дуга между электродом и изделием, в этот момент плазмообразующий и защитный газы смешиваются. В сопле очень малого размера дуга плотно обволакивается защитным газом, образует узкую плазменную струю в виде «шила».

При такой форме получаются сварные швы малой толщины. В этом случае деформация деталей встречается редко, поскольку площадь нагрева незначительна. Сварку можно проводить на постоянном токе или в импульсном режиме.

Устойчивое горение плазмы позволяет выполнить сварочные швы высокого качества даже малоопытным сварщикам

Процесс может производится на ручном и автоматическом оборудовании.

Аппараты для микроплазменной резки

Во всех аппаратах для осуществления микроплазменной сварки есть два основных узла, которые определяют возможности соединений.

Первый узел: источник питания, инвертор. Также содержат устройство для розжига электрической дуги, автоматику. Различаются по:

• продолжительности нагрузки, %;
• величине силы тока (номинальной и регулируемой), А;
• напряжению холостого хода, В;
• потребляемой электрической мощности, кВА.

Для соединения черных, тугоплавких деталей применяется МПУ-4, Н-146. Установка УМПС-0301, И-167 считаются более современными и удобными, сваривают почти все металлы, включая алюминий.

Вторым компонентом является плазмотрон. Отличаются друг от друга конструктивными характеристиками, такими как:

• Наибольшая толщина стали, которую можно сварить за 1 проход.
• Сила тока (прямой дуги и дежурной), А.
• Размер электрода, мм.
• Размер сопл (плазмообразующих и для защитных газов), мм.

Плазмотроны типа УСДС.Р-45 и Т-169 могут сварить сталь толщиной до 2,5 мм, ими укомплектованы установки МПУ-4, Н-136. Плазмотроны ОБ-2592 и ОБ-2628 разработаны позднее, более удобны, имеют лучшую, более экономичную конструкцию, эргономичны. Ими дополнены новые источники питания УМПС-0301, И-167, Н-155.

Существуют и готовые установки, сразу же укомплектованные всеми необходимыми компонентами. К ним относятся аппараты Microplasma 20,50,150, отличающиеся друг от друга мощностью установки, а также Мультиплаз 3500, 4000, 7500, имеющие возможность сварки водно-спиртовой смесью.

Порядок работы с плазменной сваркой

Работа с плазменной сваркой начинается с проверки требований правил безопасности при работе. В этом случае есть вероятность взрыва сжатого газа, ожог от расплавленного металла, пожар, поэтому сварщик должен быть обеспечен защитным костюмом, обязан соблюдать осторожность и продумывать последовательность своих действий.

В процессе выполнения работ существует вероятность поражения электрическим током, сварщику необходимо быть внимательным, стоять на токоизолирующем коврике.

При повышении силы тока увеличивается шум до 115 дБ, тогда необходимо защищать уши от шума с помощью беруш либо с помощью противошумной каски, наушников.

Для защиты от выделений газов, пыли помещение нужно оборудовать не только общей, но ещё местной вентиляцией.

Для защиты глаз от пыли, частиц металла, газа необходимо надеть очки защитные со светофильтрами В-2 или В-3 или защитный щиток.

Перед работой подготовить детали: очистить кромки, выполнить разметку соответствующим инструментом. Риски, царапины и разрывы не допускаются на свариваемых поверхностях, их необходимо удалить или зачистить.

Включить сварочный аппарат, отрегулировать подачу сжатого газа.

Задать ток резки, он выбирается в зависимости от толщины свариваемых изделий.

Запустить горелку. Если дуга не зажигается с трех попыток, нужно проверить износ электрода и сопла, питание.

Зазор между соплом и свариваемыми изделиями должен быть 3-5 мм. Когда будет получена нужная дежурная дуга, можно начинать процесс сварки. Для этого нажимаем на пусковое устройство плазмотрона. Когда горелка приближается к изделиям, образуется дуга между изделием и горелкой. Происходит сварка, при этом нужно следить за скоростью сварки: при высокой скорости возможен непровар детали, при слишком медленной – перегрев, прожог. Самая высокая температура факела образуется возле сопла.

После окончания сварки выключить горелку и источник питания. Охладить горелку в жидкости.

Основные виды аппаратов, применяемые для плазменной сварки. Технические характеристики и особенности

Плазменная сварка – один из наиболее современных видов сварки. Такая сварка осуществляется с помощью плазмы, возникающей в газовой среде при наличии там электрической дуги. Этот процесс включает ионизацию рабочего газа, который под давлением переходит в состояние плазмы.

Особенностью процесса является то, что сварка происходит при очень высокой температуре, достигающей 30 тысяч градусов. Благодаря этому, с помощью плазменной сварки можно сваривать детали большой толщины (до 9 мм) из особо прочных металлов.

Устройство и основные типы аппаратов

В общем случае в состав оборудования для плазменной сварки входят:

1. Горелка (плазматрон).
2. Источник электропитания (инвертор).
3. Баллон с плазмообразующим газом.
4. Баллон с защитным газом.
5. Система водяного охлаждения.
6. Кабель-пакет.

Горелка представляет собой сложное устройство, в котором устанавливается электрод, имеются трубопроводы для подачи газов и охлаждающей жидкости, а также проходит электрический кабель, по которому к электроду подается напряжение питания.

Схема плазменной сварки

Конструкция горелки зависит от мощности аппарата. В аппаратах малой мощности используются горелки с выдвижным катодом, который с помощью кнопки управления может замыкаться на анод-сопло и возбуждать дугу.

Для ручной плазменной сварки используются горелки, которые имеют вид пистолета. Такое устройство удобно держать в руках. Для плазменно-водяной сварки используется горелка в виде пистолета с разрядной камерой и парообразующим устройством.

Для более мощных аппаратов используются горелки с неподвижным катодом. Основные ее части:

Горелки для мощных аппаратов не имеют ручек, поскольку они крепятся непосредственно на манипуляторах или станках для сварки.

В аппаратах в качестве источника питания чаще всего используются инверторы, которые почти полностью вытеснили трансформаторные источники. Современные импульсные преобразователи на IGBT-транзисторах обеспечивают стабильный рабочий ток, который может регулироваться для различных рабочих режимов работы аппарата.

Примерная стоимость инверторов для плазменной сварки на Яндекс.маркет

Для образования плазмы используются воздух, кислород, аргон и азот.

Для защиты ванны сварки применяют инертные газы – азот, аргон, пары спирта или ацетона.

Кабель-пакет предназначен для соединения аппарата с горелкой. В кабель-пакете размещаются:

• шланги для подачи рабочего и защитного газов;
• шланги для подачи и отвода водяного охлаждения;
• провода подачи основного тока;
• провода запуска дуги;
• цепи системы управления.

В бытовых аппаратах к горелке подключаются только цепи подачи тока. Поэтому в этом случае говорят просто о кабеле питания.

Аппараты прямого и косвенного действий

В зависимости от способа горения дуги различают аппараты:

В аппаратах первого вида электрическая дуга возбуждается между электродом и свариваемой деталью. При этом дуга вначале возбуждается при малых токах между соплом и деталью, а после касания плазмой детали образуется основная дуга. Питание дуги может осуществляться как постоянным, так и переменным током. Возбуждение дуги осуществляется, как правило, с помощью дополнительного осциллятора.

При сварке вторым способом источник питания подключается к электроду и соплу горелки. В результате между ними образуется электрическая дуга, а на выходе горелки – струя плазмы. Интенсивность струи регулируется давлением газа. Возникновение мощной плазменной струи объясняется тем, что газ, переходя из одного состояния в другое, расширяется почти в 50 раз. Этот способ менее распространен, хотя он и имеет свои достоинства, а именно:

• обеспечивается устойчивая работа при малых токах;
• уменьшается потребление газа;
• при работе отсутствует разбрызгивание.

Разделение аппаратов по мощности

Аппараты плазменной сварки делятся на виды в зависимости от их мощности. При этом за меру мощности принимают ток сварки в плазменной дуге.

Различают аппараты, работающие:

• на малом токе (до 25 А);
• на среднем токе ( до 150 А);
• на большом токе (свыше 150 А).

Аппараты первого вида (микроплазменные) работают при токах от 100 мА до 25 А. Это относительно простые аппараты, имеющие диаметр сопла от 1,3 до 3 мм, работают на постоянном токе. В качестве рабочего газа такие устройства используют водные растворы спирта или ацетона. Катод в таких аппаратах выполняется из меди с добавлением гафния.

Микроплазменные аппараты могут использоваться как для сварки ювелирных изделий, так и для резки металлов толщиной до 9 мм.

Аппараты среднего тока (50-150 А) в основном используются для резки металлов. В качестве рабочего газа в них применяют воздух. Такие устройства имеют более сложные источники питания с режимом малого тока для создания дежурной дуги, горелки с легированным вольфрамовым катодом. Для запуска дуги в таких аппаратах используются высоковольтные блоки.

Аппараты, имеющие дугу с током более 150 А, применяются в промышленности. В них используются вольфрамовые катоды, легированные редкоземельными элементами, способствующими уменьшению работы выхода электронов. Такие аппараты обычно являются частью роботизированных комплексов, выполняющих работы в судостроении или ядерной энергетике.

Описание аппаратов

На рынке имеется большое число различных компаний, которые продают свои изделия. Однако большая часть этих изделий предназначена для резки металлов. При этом часто они обозначаются как аппараты для плазменной сварки. Но в дальнейшем оказываются резаками (cut). С другой стороны, большинство сварочных аппаратов имеют функцию резки металлов. Например, аппараты Горыныч, Мультиплаз 4000 и Plazarium SP3, кроме сварки, могут производить и резку металла. При этом в качестве газообразующей жидкости используется вода.

Характеристики некоторых аппаратов плазменной сварки приведены в таблице.

Наименование	Компания	Ток, А	Рпот, кВт	Газ/Защитн.	ВЧ-поджиг	Вес, кг	Цена, тыс. руб.
Горыныч, ГП-37-10	АСпромт, Россия	10	2,5	Вода + спирт	_	5,4	29
Plazarium SP3	Плазариум, Россия	4-12	2,6	Вода + бензин	_	6	68,9
Мультиплаз 4000	Мультиплаз, Россия	10-180	4	Вода + спирт	_	28	105
SBI PMI 50 TL Basic	SBI, Австрия	0,5-50	5	Ar/Ar + He	+	47	Договор
Microplasma 20	EDM, Германия	0,1-20	50	Газ	+	50	598
SBI PMI 500 TL	SBI, Австрия	5-500	20	Ar/Ar + He	+	115	Договор

Первые три аппараты производятся в России. В качестве плазмообразующей среды в них используются пары водно-спиртового (Горыныч и Мультиплаз 4000) или водно-бензинового (Plazarium SP3) растворов. Первые два устройства можно отнести к микроплазменному типу (ток плазмы менее 25 А), а третий аппарат можно считать аппаратом средней мощности. Необходимо отметить, что каждая из компаний производит целую линейку аппаратов, имеющих различную мощность. Например, в семействе аппаратов Мультиплаз имеются более мощные устройства 7500 и 15000, которые соответственно потребляют большую мощность и имеют больший вес.

Далее в таблице приведены характеристики профессиональных аппаратов австрийской и немецкой компаний. Аппараты серии PMI предназначены для микроплазменной точечной и шовной сварки. Программное обеспечение аппарата сохраняет до 50 режимов работы агрегата. С помощью контроллера осуществляется большое количество автоматических регулировок рабочего цикла сварки, в том числе продувка газа перед работой и после сварки, регулировка режима установки рабочего тока. Основные параметры сварки отображаются на сенсорном дисплее. Там же отображаются сигналы об ошибках или предупреждения. Возможно подключение к компьютеру и управление процессом дистанционно. В таких аппаратах присутствуют устройства ВЧ-поджига дуги.

Примерная стоимость аппаратов для сварки серии PMI на Яндекс.маркет

В таблице приведены характеристики аппарата SBI PMI 50 TL Basic и более мощного SBI PMI 500 TL с максимальным током плазмы в 500 А. Такие мощные аппараты чаще всего используются в роботизированных производственных установках.

Еще более продвинутыми являются аппараты для плазменной сварки типа Microplasma немецкой компании EDM . В продаже имеется несколько моделей с токами до 20, 50 и 120 А. В таблице приведены данные для аппарата типа Microplasma 20. Агрегат такого типа предназначен для микроплазменной сварки постоянным током. С его помощью можно производить наплавку и соединение листов, фольги, сетки из Fe, Ni, Cu, Ag, Ti и их сплавов. Аппарат Microplasma 20 может быть использован при производстве и ремонте в авиационной, аэрокосмической отраслях, а также в электротехнической, химической и медицинской промышленностях.

В аппаратах такого типа используется настройка сварочного тока с помощью потенциометра, регулировка параметров сварки (стартовый и сварочный токи, ток завершения сварки, время продувки газом), защита сварочной горелки с помощью реле, индикация параметров сварки на дисплее.

Горелка подсоединяется к аппарату Microplasma шлангами для подачи защитного газа и плазменного газа, а также подачи и отвода охлаждающей жидкости. Для охлаждения используется специальная деионизированная жидкость. Кабель управления сварочной горелкой подключается к аппарату с помощью 5-контактной розетки.

Плазменная сварка – принцип работы и ТОП-3 аппарата

Для соединения деталей из вольфрама (W), молибдена (Mo), различных структур нержавеющих сталей и никелевых сплавов (авиа и приборостроение) применяется сварка плазморезом, где поток плазмы является источником энергии. Температура плазменной дуги порой достигает 30000°C, тогда как привычная всем электрическая дуга имеет только 5000-7-000°C – разница довольно-таки существенная. Практика показала, что данный способ оказался гораздо эффективнее по многим параметрам, по сравнению с классической газовой и электрической сваркой.

Под плазмой понимают полностью либо частично ионизированный газ, состоящий из заряженных электронов и ионов, а также нейтральных с электрической точки зрения молекул и атомов Источник tutmet.ru

Технология сварки и резки металлов плазмой

Принцип плазменно-дуговой технологии сварки заключается в мощном прогреве обрабатываемых металлов плазмой, которая в данном случае является ионизированным газом, полученным при работе электрической дуги под повышенным давлением. Горелка, которую используют в таких агрегатах, называется плазмотроном – с ее помощью можно варить и резать любые металлы, отображенные в периодической таблице Менделеева. Также плазмотроном можно варить и резать неметаллы, если этому не препятствуют физические или химические свойства материала, как то, отсутствие адгезии, различные особенности вступления в реакцию и т.п.

Основные особенности плазменной сварки

Плазмотрон позволяет резать и сваривать любые известные в природе металлы и неметаллы, если только для этого нет серьезных фундаментальных физических или химических препятствий Источник proinstrumentinfo.ru

Рассмотрим существенные особенности, которыми обладает плазменно-дуговая сварка. В рабочую зону из плазмотрона выбрасывается струя плазмы, но иногда при необходимости также используется дополнительный инертный газ для создания защитного облака, которое создает оптимальные рабочие условия для химически нейтральной среды. В результате получается, что вся термическая энергия через плазменную струю передается на сварочную ванну, но при этом лишь частично (в малом количестве) попадает на близлежащие области. Для корпуса плазменной горелки используется сталь, а для анода – медь. При этом у медного электрода имеется специальная полость, по которой поступает вода для охлаждения, а между ним и катодом с давлением от 2-х до 5-ти атмосфер поступает рабочий газ для подпитки дуги.

Видео описание

Горынычъ – аппарат плазменной сварки и резки

Итак, газ в плазмотроне нагревается от плазменной дуги, что приводит к его ионизации. Объем горячего газа за счет свойства теплового расширения увеличивается от 50-ти до 100-а раз, что способствует скоростному выбросу из сопла. Получается, что кинетическая и тепловая энергия являются главной причинно появления мощного энергетического потока у плазменной сварки. Следует еще отметить, что в плазмотроне обычно применяются горелки постоянного тока.

Существует несколько разновидностей таких агрегатов:

• дуга находится между плавящимся электродом и сварочной ванной;
• дуга находится между НЕ плавящимся электродом и сварочной ванной, а плазма выбрасывается струей газа.

Примечание: для образования плазмы используются такие газы, как аргон (Ar), азот (N2), кислород (O2) или обычный воздух.

Также все сварки такого типа различаются по величине силы тока:

• малые (микроплазменные) – 0,1-50 А;
• средние – 50-150 А;
• большие от 150 А и выше.

Если микроплазменный вариант позволяет избежать прожогов в свариваемых деталях, то агрегаты, работающие на больших токах, проплавляет металл толщиной до 8 мм за один проход без кромочной разделки, что позволяет без особых затруднений резать заготовки. Вполне естественно, что на средних токах вы сможете как варить, так и резать металл.

Выбор плазменного сварочного аппарата

По большому счету плазменный сварочный аппарат состоит из двух основных модулей – это источник электропитания с интегрированным инвертором и сварочная горелка, а все остальное можно назвать дополнениями. При помощи такого агрегата можно варить, резать или даже паять самые разные металлы, невзирая на их повышенную толщину, так как плазменный поток разогревает материал гораздо лучше, нежели обычная газовая или электрическая сварка.

История развития плазменной сварки

Сварка «Горыныч» является генератором электродуговой низкотемпературной плазмы, получаемой посредством разогрева паров рабочей жидкости к состоянию ионизации Источник plazmen.ru

Плазменную сварку можно отнести к разряду новых технологий, хотя ее стали применять еще в прошлом столетии, но давайте сделаем короткий экскурс в историю. В конце 50-х годов XX века инженеры-конструкторы американской компании Union Carbide Corp сделали первый аппарат плазменной резки, хотя при этом питались идеями физика из Соединенных Штатов И. Ленгмура. Несмотря на то, что данный метод начали применять 70 лет назад, его можно назвать всего лишь прообразом современной технологии. Все методы защиты сварочной ванны с применением инертных газов, а также разработку портативных аппаратов придумали в период с 1963 по 2006 годы.

Резаки предназначены для комплектации аппаратов ручной плазменной резки – плазморезов с контактным и бесконтактным способом зажигания дуги, имеющих разъемы ЭА и ZA Источник prompostavka.in.ua

Безусловно, плазменная резка, которая увидела свет в 1963 году, значительно увеличила скорость производства, но при этом была одна существенная проблема – на металлическую поверхность сильно воздействовало окисление. В 1965 году начали впрыскивать воду, и это снизило процент окалины, но инженеры-конструкторы на этом не собирались останавливаться. В результате исследований в 1987 году появляется резак с контактным пуском, а в 1990 с плазмой начали работать под водой на глубине до 5 (пяти!) метров. В 1999 мир услышал о создании коаксиальной технологии (газ поступает по общей оси), а в 2006 году начали использовать портативные полуавтоматы.

Популярность и назначение плазменной сварки

На сегодняшний день плазменные агрегаты претендуют на завоевание основной ниши на рынке сварочных аппаратов, причем популярность таких моделей стала расти и не только в промышленном секторе, но и среди бытовых потребителей. Если быть более точным, то можно обратиться к цифрам: сейчас 65% работ, которые раньше выполнялись при помощи электросварки, отошли в сферу деятельности плазмы, то есть, уже больше половины и это явный и стремительный прогресс.

а) плазменная дуга; б) плазменная струя; 1) подача газа; 2) дуга; 3) струя плазмы); 4) обрабатываемый металл; 5) наконечник; 6) катод; 7) изолятор; катодный узел Источник born-shop.ru

При помощи плазменного оборудования монтируют трубопроводы разного назначения, ее используют в машино- и самолетостроении, строительстве, ремонте различных механизмов, но это лишь часть всей сферы применения. Кроме того, способность плазмотрона обрабатывать неметаллы может заменять гидроизоляцию, например, оплавление стыков железобетонных блоков, плит и перекрытий.

Такой метод имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• высокая температура плазмы при резке и сваривании материалов:
• повышенный уровень КПД;
• низкий расход инертных газов;
• малая площадь прогрева, что практически исключает деформацию и существенно понижает усадку шва;
• применение технологии не только для металлов, но также для неметаллов;
• отпадает потребность в периодическом приобретении баллонов с газом или их заправке;
• агрегат легко перемещать с место на место;
• повышенный диапазон по толщине металлических заготовок для обработки;
• улучшенная система безопасности;
• доступная стоимость.

Наиболее популярные в России аппараты плазменной сварки

Это генератор электродуговой низкотемпературной плазмы, получаемой посредством разогрева паров рабочей жидкости к состоянию ионизации и предназначается для металлов Источник севпроект.рф

МППК (многофункциональный портативный плазменный комплекс) Горыныч рассчитан на выработку плазм из жидкости – воды или водно-спиртовой смеси, где пар выполняет защитную функцию. Такие агрегаты производят с силой тока 8,10 и 12 A и при этом они универсальны, то есть, Горыныч может, как резать, так и варить разные детали, но это не все. Задав необходимую мощность, аппарат можно использовать в качестве паяльной лампы, кузнечного горна и даже огнетушителя, если в качестве жидкости используется вода. МППК достаточно легок – масса плазмотрона с кабелем и шлангом не превышает 5,4 кг, а для его питания нужна обычная розетка ≈220±22 V и 50 A. Агрегат создает дугу прямой полярности с КПД не менее 80%.

Являясь аппаратами нового поколения, обладая повышенным качеством, он более чем в 2,5 раза экономичней и в 5 раз легче используемых плазмотронов Источник eduard-romanov.uaprom.net

Если говорить о деньгах, Мультиплаз-15000 является самым выгодным плазменным сварочным аппаратом среди своих аналогов. Кроме того, такой агрегат можно назвать самым легким среди подобных, так, масса источника питания составляет 33 кг а вес плазмотрона вместе с кабелем и шлангом на 9 метров – 5 кг. Потребляемая мощность составляет 15 kW при входном напряжении 380±38 V, с частотой сети 50 A. Сварка функционирует в диапазоне тока от 20 до 100 A, расходует 480 л/мин сжатого воздуха и ее КПД составляет 85% – это позволяет разрезать лист стали толщиной до 50 мм. Безусловно, Мультиплаз-15000 больше подходит для промышленных предприятий и автомастерских, но его также покупают для бытового применения.

Для сварки применяется инверторная схема, позволяющая получать стабильный ток независимо от колебаний напряжения в питающей сети Источник generatorvolt.ru

В Российской Федерации достаточно популярной является модель плазменной сварки Плазариум SP3, представляющая собой компактный и надежный в работе электроприбор. Агрегат работает от сети ≈220±22 V с частотой 50 A и потребляет 2,64 kW, имеет ступенчатую программируемую регулировку от 1 до 12 A. Плазариум SP3 предназначен в основном для резки и сварки металлических деталей малой толщины и пользуется достаточной популярностью. Примечательно, что масса горелки нетто составляет всего 600 г, а длина кабеля 2 м, и это очень удобно для тех же автомастерских или любых станций техобслуживания. Еще можно отметить, что данное устройство соответствует всем нынешним требованиям правил техники безопасности, включая пожарную защиту.

Видео описание

Ремонт автомобиля (плазменная сварка).

Заключение

В заключение можно отметить, что аппараты плазменной сварки отличаются друг от друга по мощности и силе тока, поэтому, при выборе прибора на эти характеристики следует обращать первостепенное внимание. Далеко не последнее значение имеют масса и габариты прибора, но опять-таки все зависит от вида выполняемых работ – они могут быть стационарными, где блок питания не нужно переносить или мобильными, когда сварка постоянно нужна в разных местах.

Нюансы плазменной сварки и область ее применения

Виды сварки

Из большого многообразия методов обработки металлов – плазменная сварка является наиболее распространенной.

В первую очередь это обусловлено тем, что в современной промышленности довольно часто используется нержавеющая сталь, цветные металлы и их сплавы, для которых применение других видов обработки малоэффективно.

Современное оборудование обеспечивает высокую продуктивность в сравнении с другими технологиями.

Достоинства и недостатки плазменной сварки

Итак, что такое плазменная сварка? Это процесс локального расплавления металлического изделия плазменным потоком. Он формируется высокоскоростной дугой, температурой 5000-30000°С.

Газовый поток, проходящий через дугу, нагревается и ионизируется, за счет чего он превращается в плазменный поток и выдувается соплом плазматрона для сварки. В этом и заключается сущность ее работы.

Для того, чтобы данный аппарат функционировал, необходимо лишь электричество и поток сжатого газа. Если используется компрессор, тогда достаточно только электричества.

Для работы необходимо менять лишь плазмотрон и электроды. На этом обслуживание оборудования такого типа и заканчивается. В то время как для других типов сварок необходимо выполнять большее количество работ по уходу. Кроме того они являются более взрывоопасными.

Особенности сварки плазмой.

К основным достоинствам данных аппаратов можно отнести:

• высокую скорость резки металлов;
• возможность использования аппарата практически со всеми металлами и сплавами;
• высокая точность и качество шва;
• более низкая стоимость работ по сравнению с другими методами;
• отсутствие деформаций металла при обработке плазмой;
• высокий уровень безопасности выполнения работ.

Разновидности

Сварка плазмой разделяется на несколько видов, в зависимости от силы тока:

• микроплазменная;
• на средних токах;
• на больших токах.

Чаще всего используется именно первый тип. Дело в том, что дуга может гореть при достаточно низких токах, если используются вольфрамовые электроды диаметром до двух миллиметров. Это возможно за счет высокой степени электродуговой ионизации газа.

Схема микроплазменной сварки представлена ниже.

Чертеж плазменной сварки.

Данный вариант технологии наиболее эффективен для соединения тонких деталей толщиной до полутора миллиметров. При этом диаметр дуги не превышает 2 мм. Это позволяет сфокусировать тепло в достаточно маленькой области и не нагревать соседние участки.

Основным газом в данном методе является аргон. Тем не менее в зависимости от типа изделия, в него могут добавляться различные примеси, которые способствуют увеличению эффективности процесса.

Приборы для микроплазменной сварки позволяют работать в нескольких режимах:

• непрерывный;
• импульсный;
• непрерывный обратной полярности.

Плазменная сварка на средних токах во многом схожа с аргонодуговой. Однако первая обладает более высокими температурами, в то же время область нагрева существенно меньше. Это обуславливает ее высокую продуктивность.

Плазменная сварка позволяет проплавлять материал более глубоко, при этом ширина шва получается меньшей, чем в аргонодуговой.

Выполнять сварочные работы можно как с присадочным материалом, так и без него.

Плазменная сварка на больших токах оказывает сильное силовое действие на материал. Она полностью проплавляет металл. В результате в ванне формируется отверстие, то есть детали сначала как бы разрезаются, а затем сплавляются заново.

Характеристики

Принцип работы плазменной сварки дает понять, что ее лучше всего использовать для тонких материалов, нержавеющей стали, цветных металлов и сплавов на их основе. Стоит сразу отметить, что во многих случаях использование других технологий, аргонодуговую сварку не представляется возможным.

В то же время в металлургии и других областях промышленности необходимо выполнять работы именно с такими изделиями.

Схема технологии сварки плазмой.

К основным характеристикам дуги микроплазменной сварки относятся:

• цилиндрическая форма;
• концентрация энергии в небольшой области;
• маленький угол расхождения потока;
• невосприимчивость к изменению расстояния между плазмотроном и изделием;
• высокая безопасность зажигания.

Все перечисленные выше характеристики являются одновременно и достоинствами метода. Например, цилиндрическая форма и возможность увеличения длины позволяет осуществлять сварочные работы даже в самых труднодоступных местах.

Также особенности технологии упрощают проведение сварки при наличии колебаний изделий, за счет нечувствительности к изменению расстояния.

Устройство и принцип работы

Особенности аппарата для сварки плазмой.

Плазменная сварка характеризуется следующим принципом работы: она основана на формировании дуги посредством осциллятора. Приборы функционируют на токах прямой полярности, которые и питают дугу. Она, в свою очередь, образует плазму.

С использованием данной дуги можно осуществлять резку или соединение любых типов металлов и сплавов во всех пространственных положениях.

Плазма формируется из газов, в качестве которых используют аргон или гелий. Они же выполняют и защитные функции. Это исключает косвенное влияние оксида на изделие при плазменной сварке.

Метод характеризуется незначительной чувствительностью к изменению длины дуги. При этом возможно соединение деталей толщиной более пятнадцати миллиметров без скоса кромок.

Это становится возможным благодаря сквозному прорезанию детали. В результате поток может выходить и на обратную сторону изделия. Само же соединение состоит из двух процессов: разрезание и последующая заварка.

Данная технология позволяет осуществлять различные типы соединений. Наибольшее преимущество заключается в возможности сваривания листового металла без разделывания кромок и использования припоя.

Технология сварки

Специфика метода плазменно-дуговой технологии сварки состоит в том, что в область соединения подается плазма из специальной горелки – плазмотрона. В некоторых случаях, если необходимо, может быть использован аргон или гелий для создания инертной среды в области стыка деталей.

Чертеж сварочного аппарата.

Вся энергия концентрируется в плазменной струе. За счет этого нагрев не распространяется по всей области изделия, а фокусируется только возле соединения. При этом температура на таком участке может составлять 10000-15000°С. Однако за счет быстрого отвода тепла металлом, она снижается до температуры плавления в зоне стыка.

Если во время данной процедуры соединение защитить инертным газом, то можно получить высококачественный шов, который не потребует дополнительной ручной обработки.

Корпус горелки выполняется из стали, анод – из меди. Последний охлаждается водой. Дуга питается газом, подающимся под большим давлением в полость между анодом и катодом.

В то же время важно иметь в виду, что аргон не ионизируется. Он быстро улетучивается, смешиваясь с воздухом. Чтобы он надежно выполнял свои защитные функции, необходимо придерживаться определенного расстояния между горелкой и деталью.

Поскольку метод обеспечивает высокий нагрев только в области стыка, это может привести и к нежелательным последствиям. Иногда приходится изделие предварительно прогревать или использовать несколько горелок, чтобы избежать резкого перепада температур по поверхности материала.

При использовании микроплазменной сварки удается получать качественные швы на тонких материалах. Реализация данной технологии возможна даже без использования присадочной проволоки.

Используемое оборудование

Установки для плазменной сварки широко применяются не только на крупном производстве, но и в бытовых условиях. При этом стоит отметить, что спрос на данном оборудовании постоянно растет, что лишний раз подтверждает его востребованность.

Устройство оборудования для сварки.

Все оборудование, предназначенное для выполнения данной работы, можно разделить по следующим особенностям:

• тип воздействия;
• способ стабилизации дуги;
• сила тока.

По своим возможностям плазменная дуга уступает пальму первенства только лишь нескольким технологиям, основанным на лазерном и электронном лучах. В сравнении с другими методами, плазменный отличается более высокой эффективностью и производительностью.

При этом стоит отметить, что не стоит забывать и о других технологиях. Так, для сваривания деталей в серьезных отраслях, например, в авиастроении и аэрокосмической сферах, широко используется аргонодуговая сварка.

Плазменная, в свою очередь, чаще всего применяется для резки металлов, так как она позволяет осуществлять данный процесс с высокой скоростью.

Особенно она становится незаменимой при обработке сплавов с минимальным последующим короблением и развитием напряжений, а также деформаций.

Плазменная технология сварки является единственно возможным и доступным методом обработки некоторых металлов и сплавов. Особенно это относится к нержавеющим сталям, меди, латуни и т.д. Данный метод позволяет получать качественные, надежные и тонкие швы, а также осуществлять резку с высокой эффективностью.

Отдельное применение она нашла в соединении тонколистового металла без использования присадочной проволоки. Кроме того, такой тип сварки обеспечивает локальный нагрев лишь в области стыка, что может быть очень удобным при решении многих задач.

Что такое плазменная сварка и какое оборудование применяется

Область применения плазменной сварки обширная. Таким оборудованием варят фольгу и толстый металл. На прилавках появляется оборудование для промышленного и бытового назначения. Иногда плазменную сварку путают с аргоновой. Аппараты внешне схожи. У методов много общего, но есть принципиальные различия. О них пойдет речь.

Особенности плазменной сварки

Теплогенерирующие параметры плазмы гораздо выше, чем у других сварочных методов. Чтобы контролировать режим разогрева, нужен охлаждающий контур – циркулирующая по нему вода отводит избыточное тепло, из-за этого большие энергопотери. Основные расходные материалы – сопло (горелка выходит из строя при перегреве), тугоплавкие вольфрамовые электроды. Для производства плазменного оборудования нужны огнеупорные материалы, поэтому стоимость сварочных аппаратов в разы выше, чем для электродуговой или аргоновой сварки.

Технологические сложности не пугают, плазменная сварка нередко применяется в промышленности, особенно, если нужны качественные соединения. Ровные швы не нужно зашлифовывать. Метод применим для алюминия и других сложных сплавов.

Устройство и принцип работы

Принципиальное отличие плазменного метода – высокая температура плазмы (до 8000°С), подаваемой в рабочую зону. Ванна расплава защищается атмосферой аргона, постоянный температурный режим стабилизирует система охлаждения. Без нее плазмотрон расплавится, плазма разогревается до 30 тысяч градусов.

В сущности, плазменная сварка заключается в способности аргона переходить в плазму под действием дуги. Ток работает как плазмогенератор, пронизывает электропроводный аргон.

Плазмообразование под действием прямого или переменного тока происходит в плазмотроне. Это открытый с двух сторон конус, сужающийся к низу, в котором по центру расположен тугоплавкий электрод (для этого применяют вольфрамовые с добавками лантана, тория, циркония, иттрия), а внизу – сопло. Из него под большим давлением вырывается плазма.

В качестве плазмообразующего газа применим аргон с добавлением водорода. Он принудительно нагнетается в конус сверху. Поле создается путем подведения тока к двум полюсам: электроду и наружной части горелки. При ионизации и нагреве газ моментально расширяется, он вытесняется за счет внутренних сил мощной струей. Регулятором подачи плазмы выступает сопло. От его диаметра зависит толщина плазменного потока. Размер плазмотрона зависит от режима работы. Чем выше токи, чем больше верхний и выходной диаметры. Одновременно со струей плазмы к рабочей зоне в непрерывном режиме подводится аргон для создания защитного облака, предохраняющего расплав от контакта с кислородом, содержащимся в воздухе. Благодаря аргону, швы получаются чистые, без включений окалины.

Виды плазменной сварки

Используют два метода подключения тока: деталь-электрод; электрод-корпус горелки. Проводится условное деление на виды по мощности генератора, рабочим параметрам оборудования:

• микроплазменная проводится на низких токах, проварка неглубокая, металл не повреждается (ей посвящен отдельный раздел);
• сварка на средних токах, до 25А, соединяют детали от 3 мм и выше;
• работа с большим амперажем, до 150 А, способ подходит для варки толстостенных деталей или прошивного сваривания металла.

По механизму воздействия на рабочую зону, выделяют:

• контактную с линейными и прерывистыми швами (всеми разновидностями швов), бывает косвенного и прямого действия;
• импульсную, характеризующуюся большой глубиной прогрева деталей, бывает прямо и обратно полярная;
• точечную – одностороннюю, применяемую для изготовления листовых сэндвичей, правки швов, прихватки деталей.

Способы различаются по технологии, но качество шва стабильное. Плазменными аппаратами разрешается резать металлоконструкции. Они удобны в труднодоступных местах, куда сложно пробраться с болгаркой.

Плазменная сварка прямого действия

Принцип подключения тока для создания дуги такой же, как в электродуговой сварке: один полюс подается на электрод (минус при прямой полярности), другой присоединяется к обрабатываемому металлу. Создается прямая дуга, направленная на деталь. Принцип создания плазмы двухэтапный:

• сначала клемму присоединяют к соплу, чтобы ионизировать проходящий по плазмотрону газ;
• после плазмообразования клемму перебрасывают на свариваемую деталь, происходит пробой дуги на деталь, плазма вырывается из сопла.

Вот что такое плазменная сварка прямого действия. Струя плазмы регулируется силой тока, газ, вырывающийся из сопла, не только поддерживает дугу, но и защищает рабочую зону.

Плазменная сварка косвенного действия

Дуга возникает за счет подвода одного из полюсов к тугоплавкому электроду (при прямой полярности это минус), другого – к оболочке плазмотрона (плюс). Плазменная дуга зависит от давления плазмообразующего газа. Он при ионизации и разогреве увеличивается в объеме до 50 раз. Плазменная сварка косвенного действия более экономичная по газу. При малом расходе образуется стабильная дуга, она с большой силой вырывается из сопла. Температура плазмы косвенного метода ниже, чем у прямого. Такие установки больше подходят для напыления порошков, создания термоэффектов. Дуга за счет давления газа с силой устремляется к металлу, косвенный метод позволяет варить металлы с низкой электропроводностью (нихром; стали, легированные висмутом и другие справы). Подача защитного газа автономная.

Оборудование для плазменной сварки

Внешне устройства мало чем отличаются от других аппаратов. Они по весу и габаритам сопоставимы с инверторами, аргонно-дуговыми сварочниками, электродуговыми полуавтоматами. Функциональность профессионального оборудования для плазменной сварки поражает – помимо сварки и резки предусмотрены операции:

• воронения – химико-термическая обработка для получения нужного оттенка металла;
• термического оксидирования черных сплавов – образования тугоплавкого диоксида кремния;
• порошкового напыления красителей и защитных составов – создается ровная пленка на поверхности детали;
• закалки – термического упрочнения внутренней структуры сплавов за счет снятия внутренних напряжений.

Установки для плазменной сварки различаются по мощности: от 20 А до 250-ти. Для работы с деталями свыше 2 мм агрегат стоит в пределах от 20 до 49 тысяч. На базе электродуговой сварки плазменное оборудование можно сделать самим, соорудив горелку с плавящимся электродом. Потребуется сварочный аппарат, комплект газовых рукавов для создания защитной атмосферы и шланги для подвода воды к горелке.

Преимущества и недостатки

Основные позитивные моменты плазменного метода:

• доступность – плазмотроном дополняют имеющееся базовое сварочное оборудование;
• из-за высокой температуры в рабочей зоне, под защитной атмосферой образуются однородные по структуре соединения;
• глубина провара контролируется;
• скорость образования швов высокая, снижается объем трудозатрат;
• универсальность – метод применим для любых сплавов, можно варить и резать металл, проводить наплавку порошков.

• стоимость оборудования и работ высокая;
• сложность технологического процесса, необходимы определенные знания и навыки, спецподготовка;
• плазмотрон требует дополнительного ухода, чистки, замены горелки и электрода;
• необходим подвод плазмообразующего газа в плазмотрон;
• нужно охлаждение плазмотрона, чтобы он не выходил из строя;
• большие энергопотери.

Плазменная сварка чаще применяется в промышленных объемах, для индивидуальных работ этот метод слишком затратен.

Микроплазменная сварка

Для соединения тонких деталей от 0,3 до 2 мм толщиной, ремонта медицинских инструментов, подходит микроплазменная сварка. Она проводится на малом токе с 0,1 до 2 А, толщина вольфрамового электрода не превышает 2 мм, диаметр сопла горелки – от 0,5 до 1,5 мм.

Нахлесточные и тавровые соединения таким методом делать не стоит, а торцовые выполняются в любом положении, для них не нужна присадочная проволока. Под стыковые швы делают подкладку. Для работы нужны малоамперные инверторы, выпрямители, генерирующие стабильный ток для поддержки дежурной дуги. Среди промышленного оборудования ручной, автоматической микроплазменной сварки есть модели, имеющие разные режимы работы:

• импульсный прямой или обратной полярности;
• разно-полярно импульсный;
• прямой и обратной непрерывной полярности.

При соединении тонких деталей этим методом снижается риск прожога и тепловой деформации детали за счет узкой зоны разогрева. Фольгу варят только плазмой, другие методы не применяются.

Отличительные особенности микроплазменного шва:

• устойчивость к вибрациям и ударам из-за однородности молекулярного строения;
• гладкая поверхность, не требующая дополнительной обработки;
• высокая точность, благодаря сфокусированной дуге, удается минимизировать отклонения, так как сварочную ванну в процессе образования шва легко регулировать;
• хорошее сцепление кромок при неглубоком проваре.

Оборудование для микроплазмы мобильное, с вмонтированной емкостью для газа, автоматическая подача присадки повышает комфортность проведения работ.

Плазменная сварка – одно из перспективных направлений работ. Она применима для цветных сплавов, алюминия. Удобна во время монтажа тепловых систем в частных домах и для работы с электроникой. Самым удобным считается микроплазменное оборудование. Для соединения больших деталей плазмотрон реально изготовить своими руками.

Назначение и организация плазменной сварки

Современное развитие промышленных технологий дало практикам множество самых разных сварочных методов. Сварка плазменная – один из самых продвинутых способов.

Схема плазменной сварки.

Удобное плавление, резка и соединение различных металлических деталей и конструкций с помощью спецоборудования на основе применения плазмы значительно облегчают сложные монтажные работы. Вместе с тем одной из особенностей плазменной сварки металлов является ее высокая степень безопасности. Разумеется, если сварщик будет соблюдать все правила работы и меры предосторожности.

Что такое плазменная сварка: назначение и принципы работы

Активное вторжение в современные технологические процессы многих видов «продвинутых» металлов и их сплавов, таких как, например, нержавеющая сталь, различные цветные металлы, соединения цветмета и некоторые специальные металлические сплавы, вынудило технологов искать новые эффективные способы сварки. Ведь во многих случаях указанные металлы и их соединения довольно плохо обрабатываются традиционной газовой и прочими видами сварки.

Схема плазменного резака.

Так появилась основанная на использовании подходящих технологических свойств плазмы сварка, которую сегодня широко применяют в самых разных ремонтно-строительных операциях.

При всей похожести на аргонную сварку, плазменный способ отличается от сварочных технологий, применяющих обычную дугу, намного более высокой рабочей температурой.

В частности, дуга достигает пределов от 5000 до 30000 градусов Цельсия.

Именно благодаря данному обстоятельству при сварке плазмой удается соединять такие детали, которые неподвластны обычной сварочной дуге с температурой не больше 5000 градусов.

Сущность метода состоит в расплавлении ограниченного сегмента металлической поверхности в результате воздействия на него потока ионизированного газа, составные частицы которого способны проводить электрический ток.

Поток подвергается ионизации во время нагревания скоростной сжатой дуги, выходящей из плазмотрона. Уровень ионизации повышается с ростом температуры газа.

Плазменная дуга, характеризующаяся сверхвысокой температурой и мощностью, получается из обычной дуги после того, как последняя подвергается сжатию и вдуванию в дугу, формируемую плазмообразующим газом. В качестве такого газа обычно выступает аргон (иногда к нему добавляют гелий или водород).

Во время ионизации кинетическая энергия частиц, содержащихся в газе, приумножает выделяемую тепловую энергию дуги. Кроме того, плазменная дуга получает возможность, по сравнению с обычной дугой, в несколько раз увеличить давление на металл за счет уменьшения своего диаметра.

Основные преимущества плазменной резки и сварки

Виды плазменных резаков.

Сравнивая с «классическими» сварочными технологиями, можно выделить следующие преимущества плазменно-дуговой сварки:

• возможность использования аппарата плазменной сварки при обработке практически любого металла;
• резать металлы толщиной от 50 до 200 мм можно быстрее в 2-3 раза;
• меньшие затраты за счет возможности обходиться без таких газов, как ацетилен, пропан-бутан;
• швы при данном типе сварки получаются более точными и аккуратными;
• отсутствует деформация свариваемого металла;
• работать с такой сваркой достаточно безопасно, так как при операциях с «плазмой» газовые баллоны не применяются.

Микроплазменная сварка: некоторые особенности процесса

Плазменная сварка подразделяется на три вида в зависимости от применяемой силы электрического тока:

• сварка микроплазменная (при 0,1-25 А);
• сварка на средних токах (50-150 А);
• сварка на больших токах (выше 150 А).

Первый из указанных видов представляет собой наиболее распространенный вариант плазменной сварки. При таком способе с помощью низкоамперных источников тока образуется дежурная дуга, постоянно горящая между медным соплом водоохлаждения и вольфрамовым электродом диаметром 1-2 мм.

Основная дуга инициируется после того, как плазмотрон подводится к обрабатываемому изделию из металла. По плазмотронному соплу диаметром от 0,5 до 1,5 мм подается газ, образующий плазму.

Сила тока плазмореза для резки различных материалов.

Диаметр плазменной дуги не превышает 2 мм, благодаря чему очень большая тепловая энергия фокусируется на относительно малом сегменте свариваемой (разрезаемой) заготовки. Такой вид сварочных работ особенно эффективен при работе с металлическими изделиями толщиной не более 1,5 мм.

Для образования защитного газа и формирования плазмы при указанном способе используется аргон. В зависимости от материала заготовок, вместе с аргоном применяются различные добавки, повышающие КПД «плазмы».

Оборудование для плазменной сварки указанного вида может сваривать металлы в различных режимах. Диапазон его применения достаточно широк: это и изготовление тонкостенных емкостей и труб, и производство разнообразных ювелирных украшений, и сварка фольги, и крепление различных мембран к габаритным конструкциям, и многие другие операции.

Некоторые особенности сварки на средних токах

Второй вид сварочной технологии, основанной на применении неоспоримых достоинств раскаленных ионизированных газов, это плазменная сварка, формируемая с помощью источника средних токов в пределах от 50 до 150 А. В соответствии с основными электрическими характеристиками, она находится между традиционной сварочной дугой и электронным (лазерным) лучом.

Данный способ по своим основным параметрам очень похож на аргонодуговой вариант с использованием вольфрамового электрода. Но поскольку плазменная сварка обладает более мощной дугой, чем аргоновая, а также способна воздействовать на довольно ограниченный участок, то указанный вид считается намного более эффективным.

В техническом плане, благодаря действию оборудования на средних токах, гарантируется достаточно глубокое и качественное проплавление металла, в то же время сварной шов получается более узким, чем при воздействии на заготовку обычной дуги.

К такому результату приводит не только весь набор энергетических свойств, но и повышенное давление самой плазменной дуги на сварочную ванну.

Вследствие такого воздействия под дугой образуется слой жидкого металла минимальной толщины.

Кроме того, основная металлическая заготовка хорошо прогревается на такую глубину, которая необходима для высококачественного сваривания.

Практическое применение плазменной технологии на больших токах

Третий вид, сварка на больших токах силой более 150 А, еще с большей мощью действует на свариваемый металл. Дуга, образуемая таким током, как минимум вдвое превышает соответствующий параметр сварки с использованием неплавящегося электрода.

При этом происходит полное проплавление заготовки. Воздействие настолько значительное, что в сварочной ванне возникает сквозное отверстие. Фактически весь сварочный процесс включает этап своего рода разрезания заготовки, после которого происходит ее заваривание. Расплавленный металл, выступающий на обратной стороне проникающего шва, удерживает в нужном месте сила поверхностного натяжения.

Применяют этот вид сваривания металлоизделий в случаях, когда необходима соответствующая обработка заготовок из титана, легированных и низкоуглеродистых сталей, деталей из меди и сплавов на основе алюминия и других металлов.

Использование данной технологии дает возможность существенно сократить затраты на качественную сварку металлоконструкций, сделать работу более производительной, а швы – более качественными.

Что собой представляет аппарат для плазменной сварки?

Среди четырех самых распространенных типов сварочных аппаратов: для электросварки, для газосварки, сварочного инвертора и плазменного аппарата – последний рассматривается специалистами как технологически наиболее продвинутый.

По возможности все больше и больше и профессионалов на производстве, и частных мастеров у себя дома стараются применять для своей работы именно плазменное оборудование. Людям, знающим толк в сварочных работах, больше всего импонирует возможность очень быстро выполнить сварку, причем с высоким качеством и при малом количестве неоправданных отходов.

Таблица сравнения некоторых видов плазморезов.

Для того чтобы аппарат для плазменной сварки работал нормально, фактически необходимы всего лишь два функциональных компонента: электричество и сжатый воздух. Данное оборудование привлекает внимание и тем положительным фактором, что при периодических ремонтах и регламентных операциях в нем требуется поменять только плазмотронное сопло и электрод, в то время как, например, газокислородные приборы требуют периодической перезаправки с использованием сертифицированных газовых баллонов и соответствующих присадок.

Все плазменное сварочное оборудование делится на две группы, в зависимости от типа плазменной струи, на аппараты прямого и косвенного действия. Сварочная дуга, образуемая в приборах первой группы, имеет форму цилиндра и отличается повышенной температурой. Такие сварочные устройства снабжены более эффективной системой превентивного охлаждения.

У аппаратов с дугой прямого действия, по сравнению с аппаратами косвенного действия, более высокий КПД. По этой причине приборы первой группы используются в основном в операциях по сварке, резке и наплавке металлов, в то время как устройства косвенного действия чаще применяются при нагревании или напылении.

Плазменная сварка своими руками: некоторые рекомендации

Плазменная технология отличается от других сварочных видов. В соответствии с этими особенностями осуществляется подготовка оборудования и материала и их непосредственное использование во время работы.

В частности, для нормальной работы требуется заточка электрода под углом 25-30 градусов. Образуемый при этом конус по длине должен равняться 5-6 его диаметрам. Острие конической части следует слегка притупить.

При сваривании металлических листов необходимо следить, чтобы не образовались зазоры более 1,5 мм. Заготовки желательно закреплять таким образом, чтобы оси сварных стыков четко совпадали друг с другом.

Весь процесс сварки рекомендуют проводить на постоянном токе. Защитный газ подается к месту сваривания за 10-20 секунд до начала возбуждения плазменной дуги.

Во время работы плазмотрон необходимо удерживать на расстоянии не более 1 см от обрабатываемой заготовки.

В течение всего сварочного процесса надо следить, чтобы дуга не обрывалась. В случае обрыва точка, где это произошло, тщательно зачищается. Возобновить сварку следует чуть ранее точки обрыва.

Соблюдение этих и некоторых других правил эксплуатации плазменного сварочного оборудования поможет сделать весь процесс эффективным и безопасным.

Плазменный сварочный аппарат: Что такое и как выбрать

Плазмой называют ионизированный газ, состоящий из положительных и отрицательных ионов, электронов и возникающего в процессе возбуждения атомов электромагнитного излучения. Плазменный сварочный аппарат или плазмотрон работает за счёт энергии ионизированного газа. Современное оборудование способно генерировать температуры до 30 000 °С.

Люди, не знакомые с возможностями приборов, часто воспринимают плазменные устройства ( плазморезы ) только как высокотехнологичные резаки. В этой статье расскажем о сфере использования плазмотронов, в том числе и сварке, критериях выбора, а также поговорим о некоторых популярных моделях.

Особенности дуги

Сварочная дуга плазменных аппаратов склонна к распаду. Чтобы избежать негативного эффекта перед началом сварки дугу стабилизируют («закручивают»), формируя мощный тонкий поток ионов.

• прямой;
• косвенный;
• смешанный.

Прямая дуга возникает между электродом и обрабатываемой деталью. В стабильном состоянии она может поддерживаться как постоянным, так и переменным током.

Косвенная дуга зажигается между электродом и соплом горелки. Интенсивность ионизированного потока контролируется давлением подаваемого газа. Вариант позволяет получить:

• Устойчивую дугу на малом токе.
• Меньшее потребление газа.
• Нулевое разбрызгивание.

Возможности плазменных аппаратов

Дуга в сварочных аппаратах разогревается до 5000–7000 °С. У мощной плазменной дуги температура минимум в 2 выше. Энергия, сконцентрированная в одной точке, позволяет быстро плавить металл, не затрагивая структуру соседних участков.

Для защиты активной зоны от окисления одновременно с плазмой подаётся инертный газ аргон, азот, также используют пары ацетона. Такой подход позволяет вытеснить кислород из сварочной ванны. В результате удаётся предотвратить окисление, благодаря чему получается высококлассный сварочный шов.

Металл плавится в небольшой зоне. Прилегающие участки не деформируются, поскольку не успевают нагреться.

Технология использования высокотемпературного ионизированного газа даёт возможность работать не только с металлами и их сплавами, но и практически с любым материалом, включая бетон и природный камень (последние два поддаются резке).

Варианты плазменного оборудования по силе тока

По способу горения дуги плазменные аппараты делятся на прямые и косвенные. Мы уже рассмотрели это ранее. Теперь перейдем к ранжированию по величине тока дуги. Итак, оборудование образует 3 группы:

Оборудование способно выдавать ток до 25 А. Аппараты предназначены для высокоточной сварки, в том числе для соединения тонких листов или деталей. Также микроплазменные приборы применяют для резки изделий.

Плазмотрон работает на постоянном токе. Внутренний диаметр горелки, как правило, меньше 3 мм. В таких устройствах ионизированный газ подают в рабочую зону с ацетиленовыми смесями.

Оборудование выдаёт ток в пределах 50–150 А. Плазмотроны применяют для сварки и резки металлов. Защитный газ может быть любым, но чаще используют воздух как оптимальный по стоимости вариант. Горелки комплектуют дополнительной системой охлаждения анода. Некоторые устройства оснащают режимом с малым током.

Плазмотроны генерируют токи выше 150 А. Это аппараты промышленного назначения, применяемые в судостроении, производстве ядерного оборудования и других сферах. Как правило, сильноточные приборы встраивают в роботизированные комплексы.

Критерии выбора плазменного аппарата – что главное

Зависимость силы тока от толщины материала

Основной параметр — показатель силы тока. Чем больший ток выдаёт устройство, тем с большей толщиной материала может справиться оборудование.

Применительно к стали и чёрным металлам можно ориентироваться на следующие значения: на 1 мм толщины нужен ток 4 А. Для цветных металлов на каждый миллиметр необходимо 6 А.

У аппарата должен быть запас по силе тока не менее 25%, чтобы оборудование не работало на пределе. Например, если требуется разрезать сталь толщиной 5 мм, выбирайте не двадцатиамперный плазменный резак, а прибор на 25 А.

• Небольшой вес.
• Мобильность.
• Компактный размер.

• Производительность: требуется брать компрессор с запасом минимум на 25% выше, чем показатель в паспорте плазменного устройства.

• Рабочее давление: значение должно быть больше или равно давлению плазмотрона.

Продолжительность работы

Время показывает, как долго оборудование способно работать в непрерывном режиме на максимальных значениях тока в течение одного цикла (всего 10 минут). Например, если стоит значение 50%, то устройство должно работать 5 минут и ещё 5 потребуется на перерыв. Для несложных работ по разрезанию металла 50% хватает.

Популярные модели плазменных аппаратов от плазмореза до универсального устройства

• PSW: точечная плазменная сварка.
• PAW: микроплазменная.
• TIG DC: аргонно–дуговая с питанием от постоянного тока.
• MMA: электродуговая.

Используя PMI 50 TL, можно сваривать легированные и нержавеющие стали, цветные металлы, включая медь, сплавы, серебро.

Плазмотрон позволяет работать со стальными листами толщиной до 0,1 мм. В оборудовании предусмотрена удобная индикация рабочих параметров на сенсорном ЖК–экране. Развитая программная часть даёт возможность пользователям сохранять параметры процессов. Память плазмотрона PMI рассчитана на 50 программ.

Модель плазменного аппарата Fubag Plasma 40 Air предлагается со встроенным компрессором. Оборудование предназначено для работы с нержавеющими, низколегированными и углеродистыми марками сталей, а также алюминием и его сплавами. Компактный прибор позволяет резать стальные изделия толщиной до 8 мм, для алюминиевых значение чуть ниже — 5 мм.

После того как на панели выставлены настройки, часть устройства закрывается прозрачной крышкой. Такая конструкция позволяет избежать случайных изменений параметров в ходе работы.

Оборудование может подключаться к передвижной электростанции, что позволяет им пользоваться вдали от цивилизации.

Плазмотрон Горыныч 37–10 предназначен для работы с нержавеющей сталью, медью, алюминием и их сплавами. Допускается сваривать стальные листы толщиной до 0,3 мм. Глубина реза достигает 7 мм, при этом область металла с изменяемой структурой не превышает 1,5 мм, что соответствует ширине реза.

Компактное оборудование может работать от стационарной розетки на 220 В, а также подключаться к автономному генератору.

Возможности плазменных аппаратов позволяют работать с разными металлами. Даже учитывая большую стоимость в сравнении с обычными сварочниками, такие вложения оказываются оправданными, если на первое место выходит качество сварного шва.Тем не менее, многое в использовании оборудования зависит от квалификации сварщика и его навыка. Также есть зависимость качества от оборудования и способа сваривания. Все это стоит учитывать, ведь возможно для бытового использования будут уместнее привычные модели электродуговых сварочных аппаратов.