А що таке плазма, як явище і фізичне тіло? Треба уявити собі газ, що складається з молекул, атомів, іонів і електронів. Цей плазмообразующий газ (аргон, водень, азот) під великим тиском подається на електричну дугу. За рахунок тиску відбувається стиснення дуги: зменшується її поперечний переріз, а потужність зростає, так як тепер на одиницю площі потрапляє більша кількість енергії. Ось такий стан іонізованого газу в електричній дузі і називається плазмою. Який у цьому сенс? Якщо звичайна дуга дає 5000-7000 ° С, то плазмова – до 30 000 ° С.
Цей плазмовий газ за рахунок таких високих температур розширюється в сотню разів і через сопло спрямовується до місця зварювання, доповнюючи дію простий електричної дуги. Тепер зрозуміло, чому плазмова дуга могутніше простий дугового.
Рисами, властивими лише плазмової дуги, є:
- підтримання дуги на невеликому струмі від 0,2 А до 30 А;
- менший діаметр дуги при набагато більших температурах у порівнянні з електродугової зварюванням;
- дуга має циліндричну форму (у електродуги – конічна);
- тиск на метал на порядок вище, ніж у звичайної дуги.
Природно, умови утворення та використання плазми зажадали і створення своєрідного зварювального апарату. Навіть місце, де відбувається утворення плазми, не називається форсункою. Цей наконечник називається плазмоутворюючого камерою або плазмотроном.
З викладеного вище малюнка, електрод для освіти дуги в плазмотроне вольфрамовий (або вольфромово-лантановую), тобто не плавляться. Плазмообразующий газ подається вздовж електрода. Таким чином, електрод і поданий газ знаходяться в одній камері, оточеної водяною сорочкою. За зовнішніми стінками сорочки знаходиться ще одна камера, через яку на наконечник плазмотрона подається захисний газ. Звичайно, конструкція може бути й інший, тут взята найбільш укомплектована.
Головні переваги плазмового зварювання:
- стабільність;
- точність і невелика зона термовліянія;
- простота контролю;
- висока швидкість роботи.
З’являється нове поняття – ентальпія. Його значення – питомий теплосодержание, тобто ту кількість тепла, яке містить одиниця обсягу плазмового струменя.
Плазмової зварюванням можна з’єднувати не тільки метали, а й неметали. Можливі навіть різнорідні поєднання.