ГЛАВА III. СУЩНОСТЬ, ТЕХНИКА РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ И ОБОРУДОВАНИЕ

Назад: 3. Сварка порошковыми проволоками

4. Сварка сжатой дугой (плазменной струей)

Плазма, отличается от дуги большими степенью ионизации газа и температурой в столбе (5000…30000 ⁰С). Сжатую (плазменную) струю, используемую для сварки получают в специальных устройствах- плазматронах, в которых нагрев газа и его ионизация осуществляются дуговым разрядом в специальных камерах

Подаваемый в камеру газ (рис.15), сжимая столб дуги в канале сопла плазматрона и охлаждая его поверхностные слои, повышает температуру столба. В результате струя проходящего газа, нагреваясь до высоких температур, ионизируется и приобретает свойства плазмы. Увеличение при нагреве объема газа в 50…100 и более раз приводит к истечению плазмы с высокими околозвуковыми скоростями. Сжатая дуга легко расплавляет любой металл.

Рис.15. Схемы получения дуговой плазменной струи:

а - прямого действия; б - косвенного действия;

I- источник тока, 2 - вольфрамовый электрод;

3 - газ; 4 - сопло; 5 - плазменная струя

Дуговую плазменную струю для сварки получают по двум основным схемам. При плазменной струе прямого действия изделие включено в сварочную цепь, активные пятна которой располагаются на вольфрамовом электроде и изделии. При плазменной струе косвенного действия активные пятна дуги находятся на вольфрамовом электроде и внутренней или боковой поверхности сопла. Плазмообразующий газ может служить также и защитой расплавленного металла от воздуха. В некоторых случаях для защиты расплавленного металла используют подачу отдельной струи специального, более дешевого защитного газа. Газ, перемещающийся вдоль стенок сопла, менее ионизирован и имеет пониженную температуру, благодаря этому предупреждается расплавление сопла. Однако большинство плазменных горелок имеет дополнительное водяное охлаждение.

Сжатая дуга - интенсивный источник теплоты с широким диапазоном технологических свойств. Ее можно использовать для нагрева, сварки или резки как электропроводных металлов (обе схемы рис.15), так и неэлектропроводных материалов, таких как стекло, керамика и др. (струя косвенного действия, рис.15, 6).

Тепловая эффективность сжатой дуги зависит от величины тока, напряжения, состава, расхода и скорости истечения плазмообразующего газа, расстояния от сопла до поверхности изделия, скорости перемещения горелки (скорости сварки или резки) и т.д.

Геометрическая форма струи может быть различной (квадратной, круглой и т.д.) и определяться формой выходного отверстия сопла

Питание дуги, как правило, осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности. Возбуждают дугу с помощью осциллятора. Для облегчения возбуждения дуги прямого действия используют дежурную дугу, горящую между электродом, и соплом горелки. Для питания плазмообразующей дуги требуются источники сварочного тока с рабочим напряжением до 120 В, а в некоторых случаях и более высоким; для питания плазматрона, используемого для резки, оптимальное напряжение холостого источника питания - 300 В.

Сжатой дугой можно сваривать практически все металлы в нижнем и вертикальном положениях. В качестве плазмообразующего газа используют аргон или гелий, которые также могут быть и защитными. Без скоса кромок можно сваривать металл толщиной до 15 мм с образованием провара специфической формы. Это объясняется образованием сквозного отверстия в основном металле, через которое плазменная струя выходит на обратную сторону изделия. Расплавляемый в передней части сварочной ванны металл давлением дуги перемещается вдоль стенок сварочной ванны в ее хвостовую часть, где кристаллизуется, образуя шов. По существу процесс представляет собой прорезание изделия с заваркой места резки.

Стыковые соединения на металле толщиной до 2 мм можно сваривать с отбортовкой кромок, при толщине свыше 10 мм рекомендуется делать скос кромок. В случае необходимости используют дополнительный металл. Для сварки металла толщиной до I мм успешно используют микроплазменную сварку струёй косвенного действия при токе равном 0,1-10 А.

Далее: 5. Сварочное оборудование