Плазменная сварка: принцип работы и в чем суть

Особенности плазменной сварки

Теплогенерирующие параметры плазмы значительно выше, чем при других способах сварки. Для управления режимом нагрева необходим контур охлаждения – циркулирующая по нему вода отводит лишнее тепло, вызывающее большие потери энергии.

Основные расходные материалы – сопло (горелка выходит из строя при перегреве), тугоплавкие вольфрамовые электроды. Для производства плазменного оборудования требуются огнеупорные материалы, поэтому затраты на сварочные аппараты в несколько раз выше, чем на электродуговую или аргонную сварку.

Технологические сложности не пугают, плазменная сварка часто применяется в промышленности, особенно если есть потребность в качественных соединениях. Гладкие швы шлифовать не нужно. Метод может быть использован на алюминии и других сложных сплавах.

Плазменная сварка своими руками

Изначально этот вид сварки не применялся среди домашних мастеров, так как требовал высокой квалификации. Сегодня ситуация кардинально не изменилась. Однако существуют сварочные аппараты, которые подходят для домашнего использования. Технология в этом случае достаточно проста. Вам необходимо обзавестись специальным сварочным аппаратом, электродами и присадочной проволокой.

Перед началом работы электрод затачивают до достижения конической формы с углом не более 30 градусов. Крайне важно правильно установить электрод. Самое главное следить за совпадением оси электрода с осью газообразующих сопел.

Сварочный шов обрабатывается так же, как и при аргоновой сварке. Края зачищаются и обезжириваются, только после этого можно приступать к работе. Кстати, обратите внимание на отсутствие отверстий более 1,5 мм. Склеиваемые участки также необходимо зачистить и убедиться, что места крепления и сварной шов имеют одинаковое качество.

Плазменная сварка «Горыныч»: цена и особенности

Многофункциональный сварочный аппарат «Горыныч» — один из самых известных среди бытовой техники. Можно сказать, что это действительно качественный товар, благодаря которому вы сможете выполнять сварочные работы самостоятельно. Следует отметить, что модельный ряд «Горыничей» отличается мощностью. Есть модели на 8, 10 и 12 ампер.

Первый вариант прекрасно подходит для бытовых нужд, средний имеет отличное соотношение цена/качество, а самый мощный «Горыныч» используется только профессионалами. Так модель на 8 Ампер будет стоить 29 тысяч, на 10 А — 30 тысяч, а на 12 А — 33 000 рублей. В принципе, плазменная сварка Горыныча, цена которой ниже, чем у зарубежных аналогов, очень популярна в России, Украине, Белоруссии и других государствах.

Классификация по типу действия

Тип действия прямой или косвенный.

Косвенного

Дуга образуется за счет подведения одного из полюсов к тугоплавкому электроду, другого — к корпусу плазмотрона (то есть «минус» к «плюсу»). Этот вид сварки можно считать экономичным с точки зрения газа: требуется меньше газа для образования стабильной дуги, которая с усилием выходит из сопла.

В процессе непрямой сварки температура плазмы ниже (по сравнению с прямым методом). Дуга под действием газа идет на металл с большой силой – этот метод дает возможность работать с металлами, которые отличаются низкой теплопроводностью.

Прямого

Работает это так: один полюс подключается к электроду (с прямой полярностью минус), другой — к металлу, который в данный момент обрабатывается. В результате получается прямая дуга, направленная на заготовку.

Терминал сначала присоединяют к соплу для ионизации газа, протекающего через плазмотрон. После образования плазмы терминал переносится на заготовку, дуга прожигается до заготовки, и плазма выходит из сопла. Плазменный пучок корректируется силой тока. И газ не только выйдет из сопла, но и защитит рабочую зону.

И тот, и другой способ применяют как для сварки, так и для резки металлов.

Критерии выбора плазменного аппарата – что главное

Зависимость силы тока от толщины материала

Основным параметром является показатель текущей силы. Чем больший ток производит устройство, тем с большей толщиной материала может работать оборудование.

В случае со сталью и черными металлами можно ориентироваться на следующие значения: 1 мм толщины требует силы тока 4 А. Для цветных металлов требуется 6 А на каждый миллиметр.

Устройство должно иметь запас по току не менее 25%, чтобы оборудование не работало на пределе. Например, если вы хотите резать сталь толщиной 5 мм, выбирайте не двадцатиамперный плазморез, а 25-амперный.

Наличие компрессора

Работа агрегатов зависит от подачи воздуха. Некоторые модели имеют встроенный компрессор, другие плазменные агрегаты необходимо подключать к внешнему источнику. Агрегаты без компрессорного агрегата имеют свои преимущества:

• Легкий вес.
• Мобильность.
• Компактный размер.

Примечание! Выбор компрессора зависит от параметров самого плазмотрона. Необходимо учитывать два показателя:

• Производительность: необходимо брать компрессор с запасом не менее чем на 25% больше, чем номер в паспорте плазменной установки.

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

Устройство и принцип работы

Принципиальным отличием от плазменного метода является высокая температура плазмы (до 8000°С), подводимой к рабочей зоне. Ванна расплава защищена атмосферой аргона, а система охлаждения стабилизирует постоянную температуру. Без него плазмотрон расплавится, плазма нагревается до 30 тысяч градусов.

По существу плазменная сварка заключается в способности аргона переходить в плазму под действием дуги. Ток действует как генератор плазмы, пронизывая электропроводный аргон.

В плазмотроне происходит образование плазмы под действием постоянного или переменного тока. Это открытый с двух сторон конус, сужающийся к низу, в котором посередине размещен тугоплавкий электрод (для этого используется вольфрам с добавками лантана, тория, циркония, иттрия), а внизу — сопло. Плазма вытесняется из него под высоким давлением.

В качестве плазмообразующего газа мы используем аргон с добавлением водорода. Он вдавливается в конус сверху. Поле создается путем подачи тока на два полюса: электрод и внешнюю часть горелки. При ионизации и нагреве газ мгновенно расширяется, его вытесняет мощная струя за счет внутренних сил. Сопло выполняет роль регулятора подачи плазмы. Толщина плазменного потока зависит от диаметра.

Размер плазмотрона зависит от режима работы. Чем выше потоки, тем больше верхний диаметр и выходной диаметр. Одновременно с плазменной струей в рабочую зону непрерывно подается аргон для создания защитного облака, предохраняющего расплав от контакта с кислородом воздуха. Благодаря аргону швы получаются чистыми, без вкраплений извести.

Плазменная сварка заключается в способности аргона переходить в плазму под действием дуги

Возбуждение дуги

От основного источника тока, который теперь можно назвать плазменным инвертором, поступает положительный заряд. Минимальное значение тока 5-7 А должно поддерживать горение дежурной дуги.

Если устройство имеет встроенный генератор, возбуждение дуги не должно вызвать проблем. Если генератора нет, то придется усложнить конструкцию плазмотрона, подпружинив катод так, чтобы можно было кратковременно коснуться анода.

Именно в момент контакта загорится дуга. Пружина должна быть достаточно жесткой, чтобы контакт был как можно короче по времени, иначе катод может пригореть к аноду.

Нагнетание газа

При работе необходимо учитывать один существенный недостаток – в самодельном аппарате для плазменной сварки расход аргона будет неоправданно велик. Поэтому при резке металлов или других материалов целесообразно использовать сжатый воздух или пар. Но их можно только резать, так как и воздух, и пар химически не нейтральны по отношению к металлу и могут вызвать окисление шва.

Компрессоры используются для подачи сжатого воздуха. Подключать компрессор к плазмотрону лучше не напрямую, а через ресивер — баллон, куда набирается воздух под определенным давлением.

Если ресивер не используется, подача воздуха будет неравномерной и качество плазменной дуги будет низким. Для подачи пара используются различные парогенераторы.

Технология сварки и резки металлов плазмой

Принцип технологии плазменно-дуговой сварки заключается в мощном нагреве обрабатываемых металлов плазмой, которая в данном случае представляет собой ионизированный газ, получаемый при работе электрической дуги под высоким давлением. Горелка, используемая в таких устройствах, называется плазмотроном — с ее помощью можно варить и резать металлы, фигурирующие в периодической таблице Менделеева.

Также возможна сварка и резка неметаллов с помощью плазменной горелки, если этому не препятствуют физические или химические свойства материала, такие как отсутствие адгезии, различные характеристики реакции и т д.

Основные особенности плазменной сварки

Плазмотрон позволяет резать и сваривать все известные в природе металлы и неметаллы, если для этого нет серьезных принципиальных физических или химических препятствий.

Рассмотрим основные свойства, которыми обладает плазменная дуговая сварка. Струя плазмы выбрасывается из плазмотрона в рабочую зону, но иногда, при необходимости, дополнительно используется инертный газ для создания защитного облака, что создает оптимальные условия работы для химически нейтральной среды. В результате получается, что вся тепловая энергия через плазменную струю передается в сварочную ванну, но лишь частично (в небольшом количестве) поступает в близлежащие области.

Корпус плазмотрона изготовлен из стали, а анод – из меди. При этом медный электрод имеет специальную полость, через которую протекает вода для охлаждения, а между ним и катодом с давлением от 2 до 5 атмосфер проходит рабочий газ для питания дуги.

Требования к соблюдению технологии

Несмотря на кажущуюся простоту процесса плазменной сварки, он очень требователен к точному соблюдению технологии и обслуживанию оборудования. Наиболее важные ошибки:

• несвоевременная замена сменных элементов плазмотрона;
• использование некачественных или бракованных деталей;
• использование неправильных режимов, сокращающих срок службы элементов;
• отсутствие контроля за параметрами плазмообразующего материала;
• высокая или низкая скорость резания по сравнению с заданным режимом;

Для успешного выполнения работ с применением плазменной сварки требуется сварочный аппарат, обеспечивающий необходимые свойства сварочного тока.

Также потребуется специальная горелка с неплавящимся электродом, комплект шлангов для подачи или циркуляции охлаждающей жидкости, баллоны с аргоном и комплект газовых шлангов.

Виды плазменной сварки

Применяются два способа подключения тока: частичный электрод; электрод горелки. Условное деление на виды осуществляется по мощности генератора, рабочим параметрам оборудования:

• микроплазма осуществляется на малых токах, сварка неглубокая, металл не повреждается (ей посвящен отдельный раздел);
• сварка на среднем токе, до 25А, соединение деталей от 3 мм и выше;
• работа с большим током, до 150 А, метод подходит для сварки толстостенных деталей или прошивной сварки металла.

По механизму воздействия на рабочую зону различают:

• контакт с линейными и прерывистыми швами (все виды швов), бывает непрямого и прямого действия;
• импульс, характеризующийся большой глубиной прогрева деталей, бывает прямой и обратной полярностью;
• точечные — односторонние, используются для изготовления листовых бутербродов, прямых швов, застежек.

Способы разные по технологии, но качество шва стабильное. Плазменным станкам разрешено резать металлические конструкции. Они практичны в труднодоступных местах, где трудно достать болгарку.

Плазменная сварка прямого действия

Принцип подключения тока для создания дуги такой же, как и при электродуговой сварке: один полюс подается на электрод (минус при прямой полярности), другой присоединяется к обрабатываемому металлу. Создает прямую дугу, направленную на деталь. Принцип производства плазмы двухстадийный:

• сначала к насадке присоединяется терминал для ионизации газа, проходящего через плазмотрон;
• после формирования плазмы терминал переносится на свариваемую заготовку, дуга срывается на заготовке, и плазма выходит из сопла.

Это и есть прямая плазменная сварка. Струя плазмы регулируется силой тока, газ, выходящий из сопла, не только поддерживает дугу, но и защищает рабочую зону.

Плазменная сварка косвенного действия

Дуга возникает за счет подачи одного из полюсов на тугоплавкий электрод (при прямой полярности это минус), другого — на корпус плазмотрона (плюс). Плазменная дуга зависит от давления плазменного газа. При ионизации и нагревании увеличивается в объеме до 50 раз.

Плазменная сварка с косвенным эффектом более экономична, когда речь идет о газе. При малых расходах образуется устойчивая дуга, которая с большой силой вырывается из сопла. Температура плазмы при косвенном методе ниже, чем при прямом.

Такие установки больше подходят для распыления порошка, и создают тепловые эффекты. Дуга за счет давления газа с силой устремляется к металлу, непрямой метод позволяет варить металлы с низкой электропроводностью (нихром; сталь, легированная висмутом и др.). Подача защитного газа автономная.

Используемое оборудование

Установки для плазменной сварки широко используются не только в крупносерийном производстве, но и в бытовых условиях. При этом следует отметить, что спрос на данное оборудование постоянно увеличивается, что еще раз подтверждает востребованность.

Оборудование для сварки.

Все оборудование, предназначенное для выполнения этой работы, можно разделить на следующие функции:

• вид воздействия;
• метод стабилизации свода;
• сила тока

По своим возможностям плазменная дуга уступает лишь нескольким технологиям, основанным на лазерном и электронном пучках. По сравнению с другими методами плазма имеет более высокую эффективность и производительность.

При этом стоит отметить, что не стоит забывать и о других технологиях. Так для сварки деталей в серьезных отраслях промышленности, например в авиастроении и космонавтике, широко применяется аргонно-дуговая сварка.

Плазма же чаще всего используется для резки металлов, так как позволяет проводить этот процесс с высокой скоростью.

В частности, он становится незаменимым при обработке сплавов с минимальным последующим скручиванием и развитием напряжений, а также деформаций.

По каким характеристикам выбирать

Для качественного и правильного выбора следует учитывать характеристики, которые сильно повлияют на работу всего устройства. В этот список входят:

• Источники питания. Здесь у вас есть возможность подобрать инструмент с блоком питания трансформаторного и инверторного типа.
• Способы электрических соединений. Вы можете выбрать устройство с контактным и бесконтактным типом.
• Типы зажигания. На рынке есть модели с контактным типом зажигания, пневматическим и высокочастотным.
• Типы системы охлаждения. Существуют системы воздушного или жидкостного охлаждения.
• Тип сварки. У вас есть возможность выбрать устройство, которое работает с обычными и нерасходующими электродами.
• Тип управления. Назначить автоматическое и ручное управление.
• Показатели длительности операции.
• Цена.

Конечно, следует понимать, что выбор такого инструмента должен основываться на назначении и области применения.

Плазменная сварка на средних и больших токах

Плазменная сварка на токах Iв = 50–150 А имеет много общего с аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом. Однако из-за более высокого эффекта дуги и ограниченной площади нагрева он более эффективен. По энергетическим характеристикам плазменная дуга занимает промежуточное положение между обычной дугой и электронным или лазерным пучком. Она обеспечивает более глубокое проплавление, чем обычная дуга, при меньшей ширине сварки. Сварку можно выполнять как с присадочной проволокой, так и без нее.

Плазменная сварка на токах больше I = 150А оказывает еще большее силовое воздействие на металл (плазменная дуга на токах 150А соответствует дуге 300А при сварке неплавящимся электродом). Сварка сопровождается полным проплавлением с образованием сквозного отверстия в ванне. Этот метод сварки называется «проникающей дуговой сваркой».

Процесс характеризуется полным проплавлением свариваемых элементов по толщине с образованием небольшого отверстия, через которое горячие газы и пары выводятся за нижние кромки свариваемых элементов. Металл, расплавленный дугой, стекающей по стенкам свариваемых элементов, удерживается силами поверхностного натяжения. При этой технологии вкладыши не используются.

Применение метода проплавляющей дуговой сварки позволяет добиться качественного соединения при сварке металлов с повышенным поверхностным натяжением, например нержавеющих сталей и титановых сплавов от 3 до 15 мм на токах от 100 до 300 А.

Свариваемые материалы

— нержавеющая сталь
— низкоуглеродистая сталь
— Оцинкованная сталь
— титан
— медь, бронза, латунь
— алюминиевые сплавы (для источника PMI 350AC)
— Плазменная пайка также возможна для оцинкованной стали

Оборудование для плазменной сварки

Внешне устройства мало чем отличаются от других устройств. По массе и габаритам они сопоставимы с инверторами, аппаратами аргонодуговой сварки, электродуговыми полуавтоматами. Функционал профессионального оборудования для плазменной сварки поражает воображение – помимо сварки и резки предлагаются следующие операции:

• воронение – химико-термическая обработка для достижения нужного оттенка металла;
• термическое окисление ферросплавов — образование тугоплавкого диоксида кремния;
• порошковое напыление красителей и защитных составов – на поверхности детали создается гладкая пленка;
• закалка — термическое упрочнение внутренней структуры сплавов путем снятия внутренних напряжений.

Установки для плазменной сварки различаются по мощности: от 20 А до 250. Для работы с деталями более 2 мм аппарат стоит от 20 до 49 тысяч. На основе электродуговой сварки плазменное оборудование можно изготовить самостоятельно, соорудив горелку с плавящимся электродом. Вам понадобится сварочный аппарат, комплект газовых шлангов для создания защитной атмосферы и шланги для подачи воды на горелку.

Мультиплаз

Работа устройства основана на том же принципе, что и устройство, описанное выше. Весит оборудование в среднем около 6 кг. Как видно на фото плазменный сварочный аппарат этой марки достаточно компактен, что делает его удобным в использовании.

Кроме того, работа с ним не требует тщательной проработки системы вентиляции в помещении. При этом устройство «Мультиплаз» отличается от своих конкурентов своей мощностью. Единственным недостатком этой установки является высокая стоимость.

Способы подключения

В зависимости от конструкции горелки и схемы подключения к источнику питания различают два способа плазменной сварки:

• дуга прямого действия;
• дуга непрямого действия.

Первый способ подключения заключается в подаче тока от источника питания на вольфрамовый электрод и заготовку.

В этом случае дуга горит равномерно между электродом и металлом, а ее свойства улучшаются и доводятся до нужных значений струей плазменного газа внутри сопла, электрически нейтрального по отношению ко всей системе. Метод прямого действия применяют для резки металлов, обработки поверхности и прямой сварки. Его часто используют в быту.

Во втором методе ток подается на электрод и сопло. При этом между электродом и корпусом сопла образуется дуга, и плазмообразующий газ выдувает ее, превращая в мощную плазменную струю.

Температура дуги при непрямом методе сварки ниже, чем при прямом. Непрямой метод применяют для напыления металла, нагрева деталей. Они могут варить и резать материалы, не проводящие электричество.

При плазменной сварке и резке необходимо учитывать правильный выбор режима. Режимы должны учитывать правильный источник питания, виды свариваемых материалов, их толщину и диаметр сопла плазмотрона. При резке разных материалов используются разные газы.

Читайте также: Самодельная пилорама: своими руками, чертежи

Продолжаем выполнение работ

Плазменная сварка своими руками осуществляется на постоянном токе, значение которого не должно выходить за пределы рекомендуемого диапазона. Кроме того, за 5-20 секунд до начала сварки подается защитный газ, который отключается прибл. 10-15 секунд после разрыва дуги.

Во время работы плазмотрон должен находиться на расстоянии не более 1 см от изделия, не рекомендуется разрывать дугу до окончания шва. При сварке нельзя допускать перегрева металла. При достижении критической точки плазменная сварка приостанавливается. Металл охлаждается сжатым воздухом, и только после этого работа возобновляется. Обратите внимание, что горелка должна двигаться плавно и плавно, как на автомате. В этом случае вы можете рассчитывать на действительно качественный и надежный шов.

Плюсы и минусы

Как и любая технология, плазменная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Из преимуществ можно выделить:

• высокая скорость плавления заготовок;
• аккуратные, качественные швы;
• нет шлака;
• ровные края деталей при резке;
• экологичность;
• безопасность;
• простота использования;
• контроль глубины проникновения.

К отрицательным моментам относятся:

• высокая стоимость оборудования;
• управление охлаждением плазмотрона.

Несмотря на то, что недостатки плазменной технологии существуют, они незначительны. А стоимость оборудования окупается довольно быстро, особенно квалифицированным мастером.

Виды плазменного сварочного аппарата

В связи с высокой популярностью на рынке устройство из года в год дорабатывалось и совершенствовалось. По этой причине появилось множество моделей и вариантов устройства.

Существует несколько параметров, по которым классифицируется этот инструмент.

По способу сжигания принято делить на:

• Устройства прямого действия. Это самая популярная модель, так как здесь функциональный процесс происходит с помощью электродов. А плазменная дуга создается непосредственно в отверстиях от электрода до свариваемой детали.
• Единицы косвенного действия. Менее распространенный тип, имеющий возможность регулировки плазменного эффекта. Эта процедура происходит за счет регулирования подачи газов.

По мощности можно выделить:

• Инструмент, работающий на низких скоростях тока. В нем используется ток до двадцати пяти ампер.
• Устройство, работающее на средней мощности (до ста пятидесяти ампер).
• Устройства, работающие с большой мощностью. Это профессиональные сварочные аппараты, использующие силу тока свыше ста пятидесяти ампер.

По силе тока

Различают три вида плазменной сварки, это обусловлено силой тока:

• микроплазма;
• средний ток;
• с сильным течением.

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

Микроплазменная сварка

Плазменная и микроплазменная сварка — способ соединения (а также резки) деталей с использованием ионизированного газа с температурой от 5000 до 30000 С, который называется плазмой.

Что это такое

Как отличить плазменную сварку от микроплазменной сварки? Если сила тока, применяемая при сварке, составляет до 25 А, сварка называется микроплазменной сваркой, если сила тока больше, то речь идет о плазменной сварке. В отличие от плазменного процесса, микроплазменная сварка происходит под действием микротоков, что позволяет соединять детали небольшой толщины от 0,025 до 0,8 мм.

Микроплазменная сварка имеет следующие отличия:

• происходит при токе от 0,1 до 25 А;
• используется вольфрамовый электрод;
• размер плазмотрона меньше (используется микроплазмотрон).

Чаще всего микроплазменная сварка используется для соединения тонкостенных деталей приборов, для соединения трудносвариваемых металлов, таких как алюминий, пластмассы, даже текстиль.

Для осуществления сварочного процесса необходим плазмообразующий газ, обычно это аргон, и защитный газ. Чаще всего это также аргон или гелий, углекислый газ или смесь аргона с гелием, водород.

Для получения плазмы используется устройство, называемое плазменной горелкой. При включении источника питания от вольфрамового электрода к соплу пропускается дежурная электрическая дуга. При приближении горелки к свариваемым деталям, когда между ними остается 1-1,5 мм, между электродом и заготовкой образуется дуга, в этот момент плазмообразующий и защитный газы смешиваются.

В сопле очень малых размеров дуга плотно окружена защитным газом, образуя узкую струю плазмы в виде «наковальни». При такой форме получаются сварные швы небольшой толщины. При этом деформация деталей происходит редко, так как площадь нагрева незначительна. Сварка может осуществляться постоянным током или в импульсном режиме.

Преимущества микроплазменного метода:

• Возможность соединения деталей небольшой толщины.
• Стабильное горение плазмы позволяет даже неопытным сварщикам выполнять качественные сварные швы.
• Возможность сварки деталей из пластика и текстиля.
• Возможность механизировать процесс.

К недостаткам этого метода можно отнести низкое сопротивление плазмотронов. Сопротивление горелок повышают введением водяного или естественного воздушного охлаждения.

Процесс может осуществляться на ручном и автоматическом оборудовании.

Аппараты для микроплазменной резки

Во всех устройствах для осуществления микроплазменной сварки имеется два основных узла, определяющих возможности соединений.

Первый узел: блок питания, преобразователь. Также они содержат устройство для зажигания электрической дуги, автоматику. Они отличаются:

• продолжительность нагрузки, %;
• величина тока (номинальная и регулируемая), А;
• напряжение холостого хода, В;
• потребляемая электрическая мощность, кВА.

МПУ-4, Н-146 используется для соединения черных огнеупорных деталей. Установки УМПС-0301, И-167 считаются более современными и практичными, они сваривают практически все металлы, в том числе и алюминий.

Второй компонент — плазмотрон. Они отличаются друг от друга конструктивными особенностями, например:

• Наибольшая толщина стали, которую можно сварить за один проход.
• Сила тока (прямая дуга и дежурный), А.
• Размер электрода, мм.
• Размер сопла (плазмообразующие и покрывающие газы) и т.д.

Плазмотроны типов УССР.Р-45 и Т-169 позволяют сваривать стали толщиной до 2,5 мм; они оснащены установками МПУ-4, Н-136. Плазмотроны ОБ-2592 и ОБ-2628 были разработаны позже, они более практичны, имеют более качественную, экономичную конструкцию и эргономичны. Их дополнили новые источники питания УМПС-0301, И-167, Н-155.

Есть и готовые установки, сразу укомплектованные всеми необходимыми комплектующими. К ним относятся агрегаты Микроплазма 20,50,150, отличающиеся друг от друга мощностью установки, а также Мультиплаз 3500, 4000, 7500, имеющие возможность сварки водно-спиртовой смесью.

Разделение аппаратов по мощности

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

Есть устройства, которые работают:

• при слабом токе (до 25 А);
• на среднем токе (до 150 А);
• при большом токе (выше 150 А).

Устройства первого типа (микроплазменные) работают при токах от 100 мА до 25 А. Это относительно простые устройства с диаметром сопла от 1,3 до 3 мм и работают на постоянном токе. В таких устройствах в качестве рабочего газа используются водные растворы спирта или ацетона. Катод в таких приборах делается из меди с добавлением гафния.

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

Устройства среднего тока (50-150 А) в основном используются для резки металлов. В качестве рабочего газа используется воздух. Такие устройства имеют более сложные источники питания со слаботочным режимом для создания дежурной дуги, горелки с катодом из легированного вольфрама. Для зажигания дуги в таких устройствах используются высоковольтные блоки.

Устройства с дугой током более 150 А применяются в промышленности. В них используются вольфрамовые катоды, легированные редкоземельными элементами, которые помогают уменьшить работу выхода электронов. Такие устройства обычно входят в состав робототехнических комплексов, выполняющих работы в судостроении или атомной энергетике.

Преимущества и недостатки

Наиболее важные положительные стороны плазменного метода:

• доступность – плазмотрон дополняет существующее базовое сварочное оборудование;
• из-за высокой температуры в рабочей зоне под защитной атмосферой образуются однородные по структуре соединения;
• глубина проникновения контролируется;
• высокая скорость формирования швов, снижен объем трудозатрат;
• универсальность – метод можно использовать на всех сплавах, можно сваривать и резать металл, выполнять обработку поверхности порошком.

Минусы:

• стоимость оборудования и рабочей силы высока;
• сложность технологического процесса, требуются определенные знания и навыки, специальная подготовка;
• плазмотрон требует дополнительного ухода, очистки, замены резака и электрода;
• к плазмотрону необходимо подать плазмообразующий газ;
• вам нужно охладить плазмотрон, чтобы он не вышел из строя;
• большие потери энергии.

Плазменная сварка применяется чаще в промышленных объемах; этот метод слишком дорог для индивидуальной работы.

Советы от профессионалов

• прежде чем приступить к соединению деталей, подготовьте рабочее место и схему для мастера;
• проверить исправность устройства и давление в баллонах;
• плазменная сварка алюминия должна производиться на слабом токе;
• плазмотрон для сварки необходимо очищать (очищать) перед началом процесса;
• микроплазменная сварка – идеальный вариант для начинающих осваивать эту технику;
• технологию плазменной сварки выбирает сам мастер, так как оба метода имеют свои преимущества.

Область применения

Работая при температуре до 30 000 градусов, технология позволяет работать со многими видами металлов: нержавеющей сталью, углеродистой сталью, чугуном, медью, латунью, бронзой, титаном, алюминием и другими. В совокупности с высокой точностью работы это определяет следующие области использования техники:

1. пищевая промышленность;
2. энергетическая сфера;
3. химическое производство;
4. ювелирный бизнес;
5. машиностроение;
6. приборостроение;
7. медицинское оборудование;
8. производство высокоточных деталей.

Плазмотрон – своими руками: при некоторой сноровке и минимальных знаниях несложно

Для сварочных работ с бытовыми приборами облегчает монтаж. Для получения электрической дуги достаточно понижающего трансформатора на 30-50 В мощностью 200-300 Вт Электрододержатели изготавливаются из электрических клеммников и карандаша. Древесина надрезается канцелярским ножом в нескольких местах по периметру, затем аккуратно удаляется грифель.

Ручные и стационарные держатели графитовых стержней склеиваются из подручных средств. Они будут участвовать в производстве плазмы. Чтобы не повредить сетчатку глаз, лучше работать в специальных защитных очках.

Флюс получают добавлением воды к борной кислоте или буре. Зажимы для свариваемых деталей изготавливаются из подручных материалов. Для обогрева обеих частей будущего целого их соединяют двумя клеммами с одним полюсом трансформатора, другим полюсом с держателем графитового стержня. Соединение покрыто кашеобразным флюсом. Вы можете идти на работу.

Особенности и характеристики процесса

Чтобы понять, что такое плазменная сварка, стоит рассмотреть ее важные особенности, а именно то, как осуществляется процесс. При нем обычно применяется очень высокая температура в зоне сварки, которая образуется при вынужденном уменьшении размера сечения дуги и увеличении показателей тока.

В результате получается плазменно-лучевая сварка, где температуры могут достигать до 300 000 С. А вот при аргонно-дуговой сварке они могут быть только 5000-70 000С. В процессе сварки дуга приобретает цилиндрическую форму, что позволяет сохранять одинаковый показатель мощности по всей длине.

При плазменной сварке на поверхности свариваемых металлических элементов наблюдается высокое давление дуги. Именно это позволяет воздействовать практически на все виды металлов и сплавов.

Стоит отметить! Технология плазменной сварки может использоваться с небольшими величинами электрического тока. Процесс можно проводить при токе 0,2-30 А.

Все эти особенности делают данный вид сварки практически универсальным. Его можно с успехом использовать в труднодоступных местах, при соединении тонких алюминиевых листов без возможных прожогов. Небольшое изменение расстояния между электродом и заготовкой не оказывает сильного влияния на нагрев, а значит, не влияет на качество шва, как это бывает при других видах сварки.

Благодаря тому, что при плазменной технологии происходит большая глубина прогрева деталей, это позволяет обойтись без предварительной подготовки кромок. Допускается сварка металлов с неметаллами.

В результате происходит повышение производительности труда, снижение термической деформации сварного соединения, а значит, конструктивную деталь не ведет. А вот сварка плазменным резаком позволяет не только сваривать металлоконструкции, но и обеспечивает качественную резку металлов и неметаллов в различных положениях.

Возможности плазменных аппаратов

Дуга в сварочных аппаратах нагревается до 5000–7000 °С. Мощная плазменная дуга имеет температуру как минимум в 2 раза выше. Энергия, сосредоточенная в одной точке, позволяет быстро расплавить металл, не затрагивая структуру близлежащих участков.

Для защиты активной зоны от окисления одновременно с плазмой подается инертный газ из аргона и азота, а также используются пары ацетона. Такой подход позволяет вытеснить кислород из сварочной ванны. В результате предотвращается окисление, что обеспечивает высокое качество сварного шва.

Особенности процесса формирования шва:

• Металл плавится на небольшом участке, соседние участки не деформируются, так как не успевают нагреться.
• Либо всплеск не образуется, либо его количество минимально.
• Высокие температуры в зоне плавления образуют тонкий, гладкий, равномерный шов.

С помощью плазмотронов производится высокоточная сварка, опрессовка и пайка, что значительно расширяет возможности оборудования. Современные аппараты плазменной сварки позволяют работать с легированной и углеродистой сталью, чугуном, с помощью аппаратов можно сваривать алюминий и цветные металлы.

Технология использования высокотемпературного ионизированного газа позволяет работать не только с металлами и их сплавами, но и практически с любым материалом, в том числе с бетоном и природным камнем (последние два можно резать).

Варианты плазменного оборудования по силе тока

По способу горения дуги плазменные аппараты делятся на прямые и непрямые. Мы уже рассказывали об этом раньше. Теперь перейдем к ранжированию по величине тока дуги. Итак, оборудование образует 3 группы:
Микроплазменные установки

Оборудование способно выдавать ток до 25 А. Аппараты предназначены для высокоточной сварки, в том числе для соединения тонких пластин или деталей. Микроплазменные устройства также используются для резки продуктов.

Плазмотрон работает на постоянном токе. Внутренний диаметр горелки обычно меньше 3 мм. В таких установках ионизированный газ подается в рабочую зону с ацетиленовыми смесями.

Установки среднего тока

Оборудование вырабатывает ток в диапазоне 50–150 А. Плазменные горелки используются для сварки и резки металлов. Защитный газ может быть любым, но чаще всего используется воздух как наиболее экономичный вариант. Горелки оснащены дополнительной системой охлаждения анода. Некоторые устройства оснащены режимом пониженного энергопотребления.

Сильноточное оборудование

Плазмотроны вырабатывают токи выше 150 А. Это промышленные агрегаты, применяемые в судостроении, производстве атомной техники и других областях. Как правило, в комплексы роботов встраиваются сильноточные устройства.