Плазменно-дуговая сварка: принципы, типы, оборудование, применение, плюсы и минусы

Плазменно-дуговая сварка (ПДС)

Плазменно-дуговая сварка — вид плавления сварки, где соединение образуется в расплавленном состоянии. Плазма — это высокоионизированный газ, который нагревает заготовки, а стык образуется за счет плавления. Процесс похож на WIG-сварку, но вместо обычной дуги используется плазменная струя. Наполнитель может использоваться, а может и нет. Ключевое преимущество: при том же тепловом вкладе ПДС требует меньше тока, чем WIG или MIG.

Принцип

При подаче энергии в инертный газ электроны отрываются от ядер — газ переходит в плазменное (четвертое) состояние. Ионизированные атомы несут огромное количество тепла, используемое для сварки. ПДС — развитая форма WIG: нерасходный вольфрамовый электрод создает дугу, нагревающую инертный газ из внутренней дузи. Температура ~30 000 °C. Горячая плазма создает шов плавлением.

Оборудование

Источник питания

Нужен мощный источник постоянного тока. Для переносной дуги — между электродом и деталью; для непереносной — между электродом и соплом. Особенность: сварка малыми токами (от 2 А до 300 А) при ~80 В. Состоит из трансформатора, выпрямителя и пульта управления.

Плазменный 버нер

Ключевой элемент. Сложнее WIG-горна. Состоит из: вольфрамовый электрод, коллет, внутреннее и внешнее сопла. Коллет держит электрод (разных диаметров). Внутреннее сопло подает плазмообразующий газ, внешнее — защитный (от окисления). Соплы быстро изнашиваются. Горло водяное охлаждение — дуга внутри создает большой тепловой поток.

Система подачи газов

Плазмообразующий и защитный газ часто едины (аргон, гелий). Подаются через внутреннее и внешнее сопла соответственно.

Наполнительный материал

Часто не используется. Если нужен — подается вручную в зону сварки.

Типы ПДС

Непереносная плазменно-дуговая сварка

Прямая полярность: электрод «-», сопло «+». Дуга горит между электродом и соплом внутри горелки — сильнее ионизируется газ. Горло переносит ионизированный газ. Для тонких листов.

Переносная плазменно-дуговая сварка

Тоже прямая полярность: электрод «-», деталь «+». Дуга горит между электродом и деталью. И плазма, и дуга переносятся на деталь — выше тепловая мощность. Для толстых листов.

Рабочий процесс

1. Детали очищают. Источник создает дугу (электрод-сопло или электрод-деталь).
2. Вольфрам дает интенсивную дугу — ионизация газа в плазму. Горячая плазма через малое сопло поступает на детали.
3. Защитный газ (аргон) через клапаны подается на внешнее сопло — создает купол, защищающий шов от O₂, N₂.
4. Плазменная струя плавляет металл, горелку двигают вдоль шва.
5. При необходимости наплавку вручную подают в зону плавления.

Применение

• Судостроение, авиация.
• Трубы и трубки из нержавейки, титана.
• Электронная промышленность.
• Ремонт штампов, пресс-форм, матриц.
• Сварка/наплавка на лопатки турбин.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая скорость сварки.
• Большая энергетическая плотность — сварка твердых и толстых металлов.
• Расстояние горелка-деталь не влияет на дугу.
• Меньшее потребление энергии на единицу шва.
• Стабильная дуга.
• Высокая интенсивность/глубина проникновения.
• Работа на малых токах.

Недостатки

• Дорогое оборудование.
• Шумная работа.
• Сильное излучение.
• Требуется высококвалифицированный сварщик.
• Дорогое обслуживание.

Всё о плазменно-дуговой сварке: принцип, типы, оборудование, работа, применение, плюсы и минусы. Понравилось — поделитесь. Подпишитесь на сайт для новых статей. Спасибо!