Види і особливості плазмового зварювання

Плазмове зварювання є досить молодим методом з’єднання деталей. Попри те, що він з’явився відносно нещодавно, вже набрав велику популярність за рахунок своїх переваг і можливостей. Розглянемо детальніше, що таке плазмове зварювання, в чому вона полягає і чим відрізняється від інших видів зварювань.

Суть плазмового зварювання

Плазмоюназивається стан газу, в який воно переходить під впливом електричної дуги. Утворюється вона в спеціальному наконечнику, який називається плазмотрон (це як пальник в газовому зварюванні). Плавлення плазмою-це така техніка, при якій для утворення плазми застосовуються пальник, в якому знаходиться вольфрамовий електрод, сопла плазми і труб подання газу і водяного охолодження. Цей вид незамінний для обробки виробів з металу високої міцності і товщини (до9 мм). Він трохи схожий з методикою дугового зварювання, але на відміну від електроду, який забезпечує нагрів до5-7 тисяч градусів, впливає на виріб надвисокою температурою-до30 тисяч градусів. Від цього цей спосіб часто називають “плазмено-дугове зварювання”. Виконувати роботи таким апаратом можна у будь-якому просторовому положенні виробу.

Плазмове зварювання металу, завдяки високій температурі дії на виріб дозволяє обробляти широкий спектр металів-бронза, титан, нержавіюча сталь, вуглецева сталь, латунь, чавун, алюміній. Такий спосіб застосовується в різних галузях виробництв-приладобудування, машинобудування, харчова промисловість, виготовлення медичного устаткування, ювелірна справа, хімічне виробництво і багато інших. Плазмове зварювання і різання металів потрібне і незамінне практично в кожному виробництві.

Плазмове зварювання і різання металів буває двох видів:

• Плавлення металу дугою, яка виникає між виробом і неплавким електродом
• Зварювання плазмовим струменем, який утворюється завдяки дузі горить між наконечником плазмотрона і неплавким електродом.

В якості матеріалів для утворення плазми найчастіше застосовується повітря, кисень, аргон і азот. Величина струму в плазмі може бути різною, і розрізняють три підвиди:

• Мікроплазмове зварювання, яке реалізується на малому струмі до25 А
• Робота на середніх струмах-до150А
• На великих струмах, зверху150А.

Говорячи простими словами, суть цього способу полягає в іонізації робочого газу, який під тиском переходить в стан плазми і забезпечує високу температуру, використовувану для розплавлення металів для різання або з’єднання.

Технологія плазмового зварювання ділиться на два різновиди:

• плазмове зварювання прямої дії;
• плазмове зварювання побічної дії.

Плазмове зварювання прямої дії

Це найпоширеніший вид з’єднання металів в цій техніці виконання швів. Він реалізується за рахунок електричної дуги, яка збуджується між електродом і робочим виробом.

Плазмове зварювання алюмінію повинне проводитися украй обережно, оскільки цей плавитися при температурі660,3 градуса. Важливо контролювати увесь процес, щоб не допустити пропав. У інструкції до апаратів є таблиця, в якій вказана рекомендована сила струму для кожного виду металу. Наприклад, плазмове зварювання нержавіючої сталі проводиться на середньому струмі, а  стали-на високому.

У дузі прямої дії спочатку збуджується дуга на малих струмах, між соплом і заготівлею, після торкання плазмою зварюваного виробу збуджується основна дуга прямої дії. Живлення дуги може виконуватися змінним і постійним струмом прямої полярності, а її збудження здійснюється осцилятором.

Плазмове зварювання побічної дії

В даному випадку плазма утворюється схожим способом, як і в плазмовому зварюванні прямої дії. Відмінність полягає в тому, джерело живлення підключене до електроду і сопла, внаслідок чого утворюється дуга між ними, і як наслідок, на виході з пальника-плазмовий струмінь. Швидкість виходу потоку плазми контролюється тиском газу. Основний секрет криється в тому, що газ, переходячи в стан плазми збільшує свій об’єм в50 разів, за рахунок чого буквально вилітає з апарату струменем. Енергія газу, що розширюється, спільно з  тепловою енергією, що повідомляється струменю газу, робить плазму потужним джерелом енергії.

Цей метод не так широко застосовується, як перший, хоча має достатню кількість переваг. По-перше, він забезпе
чує безперебійну роботу навіть при мікроплазмовому зварюванні (на малих струмах). По-друге, він дозволяє економити газ (який коштує немало). По-третє, за рахунок високого тиску практично немає розбризкування. У такий спосіб можна і варити і різати метал, але для різання не знадобиться інертний газ, оскільки його функція-захищати зварювальну ванну, а при розрізанні металу вона не утворюється.

На картинці справа, при прямому методі, дуга утворюється між негативно-зарядженим електродом і робочою деталлю, з позитивним зарядом. Для підпалу і збудження дуги використовується струм на сопло, що тимчасово подається, який після збудження дуги відключається.

Апарат для роботи

Апарат легко плазмового зварювання є невеликим технічним устаткуванням, вагою не більше9-10 кілограм. Принцип роботи його наступний: усередині знаходяться схеми управління, випрямляч струму і трансформатор. Для роботи до нього підключається установка з робочими газами у балонах-для утворення плазми і інертний газ, необхідний для захисту зварювального шва від окислення. На виході підключається пальник з газами окремо для різання. У зв’язку з тим, що цей спосіб утворює занадто високий температурний режим, в пальнику є спеціальний відсік для охолоджувальної рідини. Цей апарат по зовнішньою ознакою схожий на інвертор. У продажу представлена безліч моделей з різними функціями. Якщо говорити про найпростіше, він найкомпактніший (близько5 кг) з мінімальною кількістю налаштувань, в яких розбереться не то що новачок, а навіть дитина.

Моделі, які в ціні дорожче, мають додаткові налаштування і функції, які окрім різання і зварювання можуть виконувати пайку, вороніння, оксидування і загартування металу. Найпростішими вироби зважають на мінімально потужністю до12А. Їх вартість коливається в межах30 тисяч українських гривень. Устаткування на клас вище і потужніше, до150А стоять від40 і до150 тисяч, залежно від виробника і додаткових функцій. Найдорожчі моделі мають потужність від150А, а їх вартість може навіть перевищувати мільйон гривень. Для професіоналів, які постійно займаються сплавом, рекомендується придбавати якісне і дороге устаткування. Заплативши один раз можна отримати багатофункціональний пристрій, за допомогою якого можна виконувати всілякі процедури по металообробці.

Переваги і недоліки

Плазмове зварювання прямої дії і непрямого має свої переваги і недоліки, як і інші види зварювання. Основними плюсами, що роблять цей метод незамінним для використання у багатьох промислових галузях, являються наступні:

• високий коефіцієнт корисної дії і висока швидкість виконання робіт;
• високоякісне різання металу залишає гладкі кромки і не вимагає додаткової їх обробки;
• можливість варити і різати вироби, завтовшки майже в сантиметр;
• при роботі немає шлаків і відходів;
• контроль глибини провару металу, що дозволяє уникнути пропалов і деформації;
• простота у використанні апарату.

Окрім позитивних моментів, можна відмітити декілька недоліків:

• дорожнеча устаткування і висока вартість робіт;
• у сфері професійного використання високі вимоги до майстра;
• необхідність постійного контролю над охолодженням, із-за високої робочої температури.

В принципі, усі ці мінуси, можна перетворити на плюси, якщо подивитися на це з іншого боку. Професійний майстер, що має якісне устаткування може працювати у будь-якій сфері і при цьому заробляти хороші гроші.

Поради від професіоналів

• перед початком з’єднання деталей підготувати робоче місце і форму для майстра;
• перевірити справність апарату і тиск у балонах;
• плазмове зварювання алюмінію повинне робитися на низькому струмі;
• плазмотрон для зварювання необхідно прочищати (продувати) перед початком процесу;
• мікроплазмове зварювання-ідеальний варіант для освоєння цієї техніки початківцем;
• технологія плазмового зварювання вибирається самим майстром, оскільки обидва способи мають свої переваги.