Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 47. Сварка плазменной дугой

Сварка плазменной дугой находит все более широкое применение в различных отраслях техники.

Плазменная дуга характеризуется весьма высокой температурой (до 30 000° С) и широким диапазоном регулирования ее технологических свойств [10].

По сравнению с apгoно-дуговой сваркой в связи с более высокой проплавляющей способностью плазменная сварка обладает следующими преимуществами: повышенная производительность, меньшая величина зоны термического влияния, более низкие деформации при сварке, пониженный расход защитных газов, более высокая стабильность горения малоамперной дуги и меньшая чувствительность качества шва к изменению длины дуги.

Для получения плазменной дуги служит устройство, называемое плазмотроном. Существует два типа плазмотронов — с дугой прямого (рис. 126,а) и с дугой косвенного действия (рис. 126,б).

В плазмотронах прямого действия плазменная дуга создается между стержневым (как правило, вольфрамовым) электродом 1, вмонтированным в газовую камеру 2, и свариваемым изделием 4.

Сопло 3 электрически нейтрально и служит для сжатия и стабилизации дуги.

В плазмотронах косвенного действия плазменная дуга создается между электродом 1 и соплом 3.

Для плазменной сварки обычно применяют плазмотроны с дугой прямого действия.

Сжатие столба дуги происходит следующим образом: рабочий газ, проходящий через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит

из сопла плазмотрона в виде плазменной струи.

Плазменная струя дуги прямого действия имеет почти цилиндрическую форму, немного расширяющуюся к изделию (рис. 127,а).

Плазменная дуга косвенного действия имеет форму ярко выраженного конуса с вершиной, обращенной к изделию и окруженной факелом (рис. 127, б).

Слой газа, омывающий столб дуги снаружи, остается относительно холодным, образуя тепловую и электрическую изоляцию между плазменной дугой и каналом сопла. Плотность тока дуги в плазмотронах достигает до 100 А/мм2, а температура 15 000—30 000° С.

Плазменная струя, истекающая из плазмотрона с дугой прямого действия, совмещена со столбом дуги в отличие от плазмотронов с дугой косвенного действия и поэтому характеризуется более высокой температурой и тепловой мощностью.

Процесс возбуждения дуги непосредственно между электродом и изделием осуществить очень трудно. В связи с этим вначале возбуждается дуга между электродом и соплом (дежурная), а затем при касании ее факела изделия происходит автоматическое зажигание основной дуги между электродом и изделием.

Дежурная дуга при устойчивом процессе горения основной отключается. Дежурная дуга обычно питается от того же источника, что и основная, через токоограничивающее сопротивление.

В плазмотронах с дугой прямого действия в изделие вводится дополнительное тепло за счет электронного тока и к. п. д. их значительно выше, чем у плазмотронов с дугой косвенного действия. В связи с этим плазмотроны с дугой прямого действия целесообразно применять для сварки, резки, наплавки, а плазмотроны с дугой косвенного действия — для напыления, нагрева и т. п.

Плазменная дуга может быть широко использована: при сварке тонколистового материала толщиной менее 1 мм, включая тугоплавкие металлы, при сварке металлов с неметаллами, для наплавки и нанесения покрытий путем расплавления электродной или дополнительно подаваемой в дугу присадочной проволоки, для пайки, для разделительной резки и поверхностной обработки различных материалов.

Технические характеристики горелок для выполнения сварки плазменной дугой конструкции института металлургии им. А. А. Байкова АН СССР приведены в табл. 153. Технические характеристики выпускаемой серийно аппаратуры для плазменной сварки даны в табл. 154.

вверх страницы