Урок №128

Тема уроку №128

"Одержання плазмової дуги"

Плазму отримують у спеціальних приладах, які називають плазмотронами.

Для зварювання використовують плазму у вигляді потоку, температура якого досягає 30000°С. Потужність плазмового потоку регулюють зміною сили струму та напруги, складу та витрат плазмоутворюючого газу, відстані між соплом і зварюваними виробами. Змінюючи потужність плазми, можна зварювати вироби товщиною 0,08-5 мм; отриманий шов дуже якісний.

Для зварювання виробів, виготовлених із металів, використовують плазмотрони із залежною дугою. Напівпровідникові та діелектричні матеріяли зварюють за допомогою плазмотронів із незалежною дугою.

Порівняно з аргонно-дуговим зварюванням за допомогою вольфрамових електродів плазмове зварювання має ряд переваг.

По-перше, плазма як концентроване джерело теплової енергії дає можливість зварювати вироби товщиною до 10 мм без присадного дроту.

По-друге, плазма є стабільною, що забезпечує якість швів.

Недолік полягає в недовговічності плазмотронів, оскільки швидко виходять з ладу сопла.

Унаслідок стискання і великої густини струму матерія переходить у четвертий агрегатний стан, який називають плазмою. Плазма являє собою оголені ядра й відірвані від них електрони. Розрізняють два види дугової плазми: плазма, виділена із стовпа дуги, і плазма, яка збігається зі стовпом дуги. Відповідно існує два види зварювальних пальників-плазмотронів. У плазмотронах з плазмою, виділеною із стовпа дуги (рис. 1 а), дуга горить між неплавким вольфрамовим електродом, який є катодом, і охолоджуваним водою соплом. У цьому випадку плазмова дуга є незалежною від виробу, тому що виріб не під’єднано до зварювального кола. У плазмотронах з плазмою, яка збігається зі стовпом дуги (рис. 1, б), дуга горить між вольфрамовим електродом (катод) і виробом, що під’єднаний до позитивного полюса джерела струму. Робочим інструментом для плазмового зварювання є пальник (плазмотрон) із змінним вольфрамовим електродом, що охолоджується водою, і плазмоутворювальною насадкою. Тиск дуги і теплова енергія, яка вводиться у виріб, залежать від діаметра насадки, кута загострення електрода й установлення електрода відносно плазмоутворювальної насадки. Діаметр насадки залежить від сили зварювального струму, напруги на дузі, витрат і складу плазмоутворювального та захисного газів (табл. 50).

Табл. 50. Залежність діаметрів насадки і вольфрамового електрода від сили зварювального струму 

Сила струму, А      100      140      170    220     250     300 

Сила струму, А 1                20        200        250      300 

Діаметр насадки, мм         2             2,5      2.8       3     3,2         3,5 

Діаметр електрода, мм     3             4          5         6

Електрод перед зварюванням загострюють на конус під кутом 28-30°. Довжина конуса має становити 5 -6 діаметрів електрода. Конус притуплюють до діаметра 0,2-0,5 мм. Електрод установлюють так, щоб його вісь збігалася з віссю плазмоутворювальної насадки. Для зварювання використовують плазмоутворювальні гази (аргон і його суміші з воднем і гелієм) та захисні гази (суміш аргону з 5 -8 % водню при зварюванні легованих сталей, міді, нікелю і вуглекислий газ — при зварюванні низьковуглецевих і низьколегованих сталей).

Кромки деталей перед зварюванням зачищають щітками від бруду, масла тощо на ширину ЗО мм і знежирюють розчином. Стики складають без зазорів (максимальний зазор не повинен перевищувати 1,5 мм). Прихватки виконують покритими електродами, аргонодуговим або ручним плазмовим зварюванням. Підсилення прихваток видаляють механічним способом. Плазмове зварювання виконують на постійному струмі прямої полярності. Перед запалюванням дуги в зону зварювання протягом 5-20 с подають захисний газ. Відстань від плазмотрона до виробу не повинна перевищувати 10 мм. У разі обриву дуги кратер шва і прилеглу зону (не менше ніж 15 мм) обдувають захисним газом.

Збуджують дугу на відстані 10-15 мм від кратера на раніше завареній ділянці шва. У процесі зварювання не допускається перегрівання металу. При нагріванні металу вище за 100 °С на відстані 20-25 мм від шва необхідно зробити перерву або охолодити стик стисненим повітрям, не припиняючи зварювання. Після обриву дуги подачу газу продовжують протягом 10-15 с. За технікою плазмове зварювання поділяють на зварювання плавленням і зварювання з наскрізним проплавлюванням.

Для створення шва необхідної форми плазмове зварювання виконують з присаджувальним металом діаметром не менше ніж 1,5 мм. Під час зварювання пальнику і дроту надають коливальних рухів з амплітудою 2 -4 мм. При цьому кінець присадки має завжди бути в зоні захисного газу. Не можна різко подавати кінець присадки у зварювальну ванну.

Кратер заварюють уведенням краплі розплавленого металу з одночасним відведенням плазмотрона до природного обриву дуги або її вимикання системою керування. Плазмове зварювання використовують для стикових з ’єднань завтовшки до 10-15 мм без розчищання кромок.

Якщо товщина є більшою, необхідно виконати V- або U -подібний скіс кромок з кутом розкриття 30° і притупленням 7 -1 0 мм.

 Плазмовою дугою можна зварювати з’єднання завтовшки 0,1 мм і менше. У цьому випадку вже при силі струму 1 А утворюється плазмова дуга, яка має голчасту форму. Плазмотрони для зварювання тонких матеріалів розраховані на струм не більше ніж 7 А.

Дугову плазму використовують для зварювання, різання і наплавлення металів. Зварювання може бути ручне, напівавтоматичне й автоматичне.