Plazmové svařování: co to je? Princip fungování, technologie plazmového oblouku a ručního mikroplazmového svařování, bezpečnostní opatření při plazmovém svařování

Plazmové svařování se často zmiňuje, když mluvíme o pokročilých svařovacích technikách. Tato metoda je jedinečná svou přesností a účinností při spojování kovů. Proč tuto metodu používáme v aplikacích, které jsou velmi žádané? Pojďme se na tyto otázky podívat.

Proces plazmového svařování je podobný procesu TIG, ale existuje mezi nimi jeden významný rozdíl: plazmový hořák. Plazmový hořák vytváří spalující plazmu, která dokáže přesně tavit kovy. To umožňuje silnější a čistší svary, což je vysoce ceněno v odvětvích vyžadujících pečlivou montáž.

Zůstaňte s námi, v následujících částech se budeme zabývat výhodami a aplikacemi plazmového svařování.

obsah Skrýt

Pochopení plazmového svařování

Co je plazmové svařování?

Zúžený oblouk se používá k přesnému tavení kovu v malé oblasti. Ionizující plyny vytvářejí plazmu, která vede elektřinu. Tento elektrický oblouk generuje intenzivní teplo, které může roztavit obrobek a jakýkoli přídavný kov.

Jak se plazmové svařování liší od jiných metod svařování?

Plazmové svařování je lepší než tradiční metody svařování, protože umožňuje lepší kontrolu nad obloukem a příkonem tepla. Výsledkem jsou hlubší a pevnější svary s minimálním zkreslením. Liší se od TIG, protože jej lze použít při nižším proudu. Je ideální pro jemnější práci. Plazmové svařování vytváří čistší svary a méně rozstřiku než MIG svařování.

Klíčové komponenty plazmového svařovacího systému

Konstrukce a funkce plazmového hořáku

Plazmový hořák byl speciálně navržen pro zaostřování a řízení plazmového paprsku. Měděná tryska usměrňuje plazmu a zaostřuje ji do malého bodu na obrobku.

Systémy napájení a řízení

V plazmových svařovacích systémech se používá zdroj konstantního proudu k regulaci teploty a stability oblouku. Tato regulace je nezbytná pro udržení kvality a konzistence svarů.

Ochranné plyny používané při plazmovém svařování

Při plazmovém svařování jsou ochranné plyny potřebné k ochraně svařovaných oblastí před znečištěním atmosférou. Běžně používané plyny jsou hélium a argon. Tyto plyny mohou pomoci stabilizovat plazmu a ovlivnit vlastnosti svaru, jako je průvar nebo profily svarových housenek.

typy plazmového svařování

Mikroplazmové svařování

Aplikace a výhody

Mikroplazmové svařování bylo vyvinuto pro aplikace vyžadující minimální teplo a maximální integritu svaru. Jeho hlavní výhodou je schopnost vytvářet spolehlivé a konzistentní svary při nízkých proudech od 0,1 do 15 ampérů. To minimalizuje tepelné deformace a zároveň poskytuje větší kontrolu nad svary.

Materiál a tloušťka vhodné pro použití

Mikroplazmové svařování funguje nejlépe na tenkých materiálech, obvykle o tloušťce mezi 0,1 mm a 3 mm. Je všestranné a lze jej použít na mnoho kovů, včetně nerezové oceli, slitin niklu a titanu.

Plazmové svařování klíčové dírky

Co to je a proč to používáme?

Pokud je vyžadováno hluboké provařování bez přídavného materiálu, lze použít plazmové svařování s klíčovou dírkou. Tato metoda se používá, protože vytváří plně provařený svar při vysoké rychlosti v jednom průchodu.

Výhody metod hlubokého pronikání

Plazmové svařování metodou klíčového otvoru má oproti jiným metodám hlubokého provařování, jako je laserové nebo elektronové svařování, několik výhod. Je všestrannější, co se týče tloušťky a typu materiálu. Je levnější než laserové svařování a nevyžaduje vakuum.

Proces plazmového svařování

Proces plazmového svařování: krok za krokem

Buďte připraveni a dodržujte bezpečnostní opatření.

Obsluha musí nosit ochranný oděv, rukavice, helmu a štít na obličej. Pracovní prostor musí být dobře větraný, aby se zabránilo vdechování toxických výparů. Součástí přípravy je také čištění obrobků, aby se odstranily nečistoty, které by mohly ovlivnit kvalitu svaru.

Vysvětlení procesu plazmového svařování

• NaladitZačněte připojením plynu a napájení k plazmovému hořáku.
• UmístěníUmístěte hořák blízko obrobku.
• Spuštění pilotního obloukuSpusťte pilotní oblouk pro ionizaci plynu a vytvoření plazmy.
• Postup svařováníPohybujte hořákem konstantní rychlostí podél svarového spoje, abyste zajistili správné vytvoření svaru a rovnoměrné rozložení tepla.
• Tepelné zpracování po svařováníNěkdy je po dokončení svařování nutná úprava po svařování. To závisí na aplikaci a materiálu. To se provádí za účelem snížení napětí a zlepšení mechanických vlastností.

Parametry plazmového svařování

Proud, napětí a průtok plynu

Plazmové svařování závisí především na průtoku plynu, napětí a proudu. Proud, napětí a průtok plynu je nutné upravovat v závislosti na typu materiálu a tloušťce svaru. Tepelný výkon je určen proudem, který ovlivňuje jak pevnost, tak hloubku svaru. Napětí ovlivňuje stabilitu a délku oblouku a průtok plynu ovlivňuje chlazení plazmového sloupce, ochranu a stabilitu svarové lázně.

Přizpůsobení parametrů různým materiálům

Různé materiály vyžadují pro dosažení nejlepších výsledků různé parametry. Aby se zabránilo přehřátí, může být při svařování tenkých titanových plechů nutné použít nižší proudy s vyšším průtokem plynu. Naproti tomu silnější profily z nerezové oceli mohou pro hlubší provaření vyžadovat vyšší proudy a mírně nižší průtok plynu.

Aplikace plazmového svařování

Průmyslové použití

• Letecký a automobilový průmyslPoužívá se pro přesné svařování dílů motoru a konstrukčních prvků.
• Výroba elektronikyIdeální pro montáž malých a citlivých elektronických součástek.

Unikátní aplikace plazmového svařování

• Umění a sochařstvíUmožňuje umělcům vytvářet detailní kovová umělecká díla a sochy.
• OpravyPoužívá se k opravám strojů a součástek v různých průmyslových odvětvích.

Výhody plazmového svařování

Přesnost a kontrola

• Výhody svařování tenkých plechů: Plazmové svařování je účinné při spojování tenkých plechů. Je ideální pro přesné aplikace, jako je výroba elektroniky a přesných přístrojů, protože poskytuje vysokou přesnost a minimální deformaci.
• Srovnání svařování TIG a MIGPlazmové svařování poskytuje lepší kontrolu nad svarovou lázní při nižším proudu než svařování TIG. Díky tomu je ideální pro jemné úkoly. Vytváří čistší svary s menším rozstřikem než svařování MIG. To zlepšuje jak estetiku, tak pevnost konstrukce.

Efektivita a všestrannost

• Kvalita a rychlost svarů: Koncentrovaný zdroj tepla umožňuje plazmové svařování rychlejší než jiné tradiční metody. To má za následek rychlejší využití tavné lázně a vyšší rychlosti svařování při zachování vysoké kvality.
• Všestrannost materiálu: Tato metoda pracuje s různými materiály, včetně nerezové oceli, hliníku, titanu a různých slitin. Díky své všestrannosti je vhodná pro širokou škálu průmyslových odvětví, včetně leteckého a automobilového průmyslu.

Problémy a omezení

Technické problémy

• Požadavky na školení a dovednostiPlazmové svařování vyžaduje vysokou úroveň dovedností. Pro dosažení nejlepších výsledků musí být obsluha obeznámena se složitými detaily procesu.
• Náklady na vybavení: Zařízení používané pro plazmové svařování je drahé. Vyžaduje také pravidelnou údržbu pro udržení výkonu a spolehlivosti. To zvyšuje provozní náklady.

Omezení použití

• Omezení tloušťkyPlazmové svařování je praktické pro tenké až středně silné materiály, ale nemusí být vhodné pro silnější materiály. Může být obtížné dosáhnout hlubokého pronikání bez vícenásobného svařování.
• Materiální omezeníNe všechny materiály jsou vhodné pro plazmové svařování. Některé materiály, jako například plasty nebo vysoce reflexní kovy, se plazmou mohou obtížně svařovat.

Závěr

Plazmové svařování je přesná a efektivní metoda, kterou lze použít v mnoha průmyslových odvětvích. Je ideální pro tenké materiály, složité sestavy a odvětví, jako je letecký průmysl a elektronika. Jeho všestrannost a rychlost při práci s různými materiály z něj činí cenný nástroj pro různá výrobní prostředí.

Hledáte spolehlivého výrobce plechových dílů? Schengen je místo, kam jít. Specializujeme se na řezání plechů laserem, ohýbání, povrchové úpravy a CNC obrábění. Kontaktujte Schengen ještě dnes a vyhledejte pomoc od profesionálů!

Často kladené dotazy

Jaké materiály lze svařovat plazmovým svařováním?

Plazmové svařování lze použít na různé materiály, včetně nerezové oceli, hliníkových slitin, titanu a niklu. Je obzvláště efektivní při práci s kovy, které vyžadují přesné a vysoce kvalitní spoje.

Jak plazmové svařování ovlivňuje trvanlivost a pevnost svařovaného výrobku?

Díky přesné regulaci tepla může plazmové svařování často zlepšit trvanlivost svarového spoje. Je to proto, že minimalizuje tepelně ovlivněné zóny a snižuje tepelnou deformaci. Výsledkem jsou pevnější a kvalitnější spoje, které jsou nezbytné pro vysoce výkonné aplikace.

Je plazmové svařování vhodné pro všechny velikosti výroby?

Plazmové svařování lze použít jak pro malou, tak i velkovýrobu. Plazmové svařování je ideální pro aplikace, které vyžadují detailní práci, jako jsou elektronické montáže, nebo pro větší projekty, jako je například letecká výroba.

Dodatečné zdroje:

Plazmové svařování je považováno za relativně nový způsob spojování dílů. Podmíněná novost však nebrání rychlému nárůstu poptávky: výhody a příležitosti, které tato metoda poskytuje, vysvětlují její vysoké konkurenční kvality.

Co je to?

Plazmové svařování je metoda, při které dochází k přeměně argonu na plazmu pod vlivem oblouku. Plazmový generátor je proud, který proniká elektricky vodivým argonem. Než však přejdeme k nuancím metody, bylo by užitečné připomenout si určité body z kurzu fyziky.

Plazma je stav plynu, na který se přeměňuje pod vlivem elektrického oblouku.. Tvoří se ve speciální špičce zvané plazmový hořák. Lze jej snadno přirovnat k hořáku v běžném plynovém sváru. Plazmový hořák je oboustranný otevřený kužel, který se ve spodní části zužuje, se žáruvzdornou elektrodou umístěnou ve středu tohoto kužele a tryskou na dně. Plazma vystupuje z této trysky pod vysokým tlakem.

Plyn tvořící plazmu je argon (samozřejmě včetně vodíku). Do výše popsaného kužele se čerpá shora. Pole tvoří přívod elektrického proudu do dvou pólů: vnější zóny hořáku a elektrody. Během zahřívání a ionizace se plyn předvídatelně rozpíná a vnitřní síly jej silně vytlačují. Tryska reguluje přívod plazmy. Na pracovišti je paralelně s plazmovým paprskem přiváděn argon, který vytváří ochranný oblak. Jeho hodnota spočívá v ochraně slitiny před kontaktem s kyslíkem, který je obsažen ve vzduchu.

Právě argon je zodpovědný za čisté švy. Svařování plazmovým obloukem lze nazvat ekonomickým, to je jeho zvláštnost. Aby zařízení fungovalo, stačí vyměnit elektrody a plazmový hořák. Oproti jiným typům svařování je zde málo údržbových prací (včetně ruční práce). A další druhy svařování lze považovat za výbušnější, práce s plazmou není tak riziková.

Výhody a nevýhody

Hlavní výhodou plazmového svařování je vysokorychlostní řezání kovů. Neméně atraktivní je možnost použití zařízení s téměř všemi kovy a slitinami. Šev je velmi detailní. Cena práce je oproti jiným druhům svařování nižší. Potěšující také je, že deformace kovu pomocí plazmové metody je nejen nízká, ale prakticky chybí.

Ale jsou zde i některé nevýhody, které stojí za zmínku:

• vysokofrekvenční šum + ultrazvuk není nejpříjemnější kombinace;
• ionizace vzduchu;
• elektromagnetické záření v optickém rozsahu;
• Tryska plazmového hořáku má krátkou životnost, protože zátěž má vysokou teplotu.

Je pravda, že každá technologie svařování má své úskalí, takže si vždy musíte vybrat. Někdy při výběru typu pomůže jednoduchý rozbor principu činnosti zařízení.

Princip činnosti

Po zapálení čeká pilotní oblouk stlačení v plazmovém hořáku. Poté je do něj pod tlakem vháněn argon jako plyn tvořící plazmu. Zóna se tedy ohřeje až na 50 000 stupňů, plyn předvídatelně zvětší svůj objem a velmi rychle opouští trysku.

Výkonný zdroj je kombinací tepelné a kinetické energie. Horký proud vytéká a tvoří šev. Ochranné plyny a plyny tvořící plazmu nepřicházejí do styku, protože procházejí různými kanály.

Je třeba poznamenat, že svařování může být ruční a automatické. Ruční svařování je vhodné pro malé objemy prací. Svařování lze provádět s přídavnými kovy nebo bez nich. Automatická technologie se používá v průmyslovém měřítku. Operátor řídí proces pomocí dálkového ovladače.

A ještě pár objasňujících informací o plazmovém oblouku:

• z normálního oblouku se stane plazmový oblouk stlačením a vtlačením argonu do oblouku;
• komprese oblouku je dosaženo aktivním chlazením stěn plazmového hořáku vodou;
• když se příčné stlačení oblouku sníží, výkon se zvýší;
• Plyn zahříváme obloukem, ionizuje a 100krát zvětší svůj objem;
• Plazmový oblouk se od ostatních liší vysokými tepelnými indikátory, menším průměrem, válcovým tvarem, vysokým tlakem na kov a možností udržování oblouku při nízkém proudu.

Před výběrem jedné nebo druhé metody je také třeba vzít v úvahu typy plazmového svařování.

druhy

Typy plazmového svařování jsou určeny silou proudu. Svařování může být mikroplazmové, středoproudé nebo vysokoproudé.

Mikroplazma

Tato možnost se používá, pokud potřebujete spojit tenké díly, jejichž tloušťka je až 1,5 mm. Průměr oblouku v tomto případě nepřesáhne 2 mm, což umožňuje soustředit teplo na malou oblast bez zbytečného zahřívání sousedních oblastí.

Mikroplazmové svařovací zařízení může pracovat v následujících režimech: pulzní, kontinuální, kontinuální obrácená polarita. Hlavním plynem technologie je argon, ale tato okolnost nevylučuje přidávání různých nečistot, které proces zefektivňují.

Při středních proudech

Má mnoho podobností s argonovým obloukovým svařováním. Teplotní údaje pro svařování středními proudy jsou však vyšší, ale plocha ohřevu je mnohem menší. Proto je tato technologie právem považována za produktivnější.

Tento typ svařování taví materiál hlouběji než svařování argonem, ale šířka švu bude menší. Svařovací práce se provádějí jak s přídavným materiálem, tak bez něj.

S vysokým proudem

Práce s vysokým proudem je vhodnou volbou pro svařování prvků s tlustými stěnami. Nebo je tato technologie vhodná pro propichovací svařování kovu. Tento proud se vztahuje k hodnotě až 150 A. Tato metoda je spojena se silovým působením na kov, to znamená s jeho úplným roztavením. Obrazně řečeno, části obrobku jsou nejprve řezány a poté znovu spojeny dohromady.

Klasifikace podle typu akce

Typ akce je buď přímý, nebo nepřímý.

Nepřímý

Oblouk vzniká přivedením jednoho z pólů k žáruvzdorné elektrodě a druhého k plášti plazmového hořáku (tj. „mínus“ až „plus“). Tento typ svařování lze považovat za ekonomický z hlediska plynu: k vytvoření stabilního oblouku, který vychází z trysky silou, je ho potřeba méně.

V procesu nepřímého svařování je teplota plazmatu nižší (oproti přímé metodě). Oblouk se pod vlivem plynu pohybuje velkou silou směrem ke kovu – tato metoda umožňuje pracovat s kovy, které mají nízkou tepelnou vodivost.

Přímo

Funguje to takto: jeden pól je připojen k elektrodě (mínus s přímou polaritou), druhý ke kovu, který se právě zpracovává. To vytváří přímý oblouk směřující k obrobku.

Terminál je zpočátku připevněn k trysce pro ionizaci plynu proudícího plazmovým hořákem. Po vytvoření plazmy se koncovka přenese na součást, oblouk prorazí do součásti a plazma vychází z trysky. Plazmový paprsek se nastavuje podle síly proudu. A plyn bude nejen unikat z trysky, ale bude také chránit pracovní oblast.

Obě metody se používají jak pro svařování, tak pro řezání kovů.

Zařízení a materiály

Vnější provedení plazmového svařování se radikálně neliší od jiných zařízení používaných pro stejné účely. Z hlediska rozměrů a hmotnosti lze tato zařízení srovnávat s invertory, poloautomatickými elektrickými obloukovými svářečkami a samozřejmě s argonovými svářečkami.

Jaké další operace může provádět plazmové svařování:

• modření – tj. chemicko-teoretická úprava pro získání požadovaného odstínu kovu;
• práškové stříkání různých barviv a ochranných přípravků – vytváří rovnoměrný film na samotném dílu;
• teplotní oxidace železných slitin – získává se oxid křemičitý s žáruvzdornými vlastnostmi;
• kalení – vnitřní struktura slitin se tepelně zpevní, protože se odstraní vnitřní pnutí.

Struktura plazmového zařízení zahrnuje samotné zařízení, plazmový hořák, kompresor, hadicový svazek a režim uzemnění.

Plazmový oblouk, pokud přejdeme k jeho schopnostem, je horší než ty technologie, které spoléhají na laserové a elektronové paprsky. Hlavním účelem použití tohoto svařování je řezání kovů. Je zvláště účinný proti mědi, nerezové oceli a mosazi. Tímto svařováním se spojuje tenký plech bez přídavného drátu. Švy jsou optimální.

Popis technologie

Plazma je dodávána do spoje z plazmového hořáku. Veškerá energie se shromažďuje v plazmové trysce. Proto teplo se nešíří celým produktem, ale koncentruje se přesně v místě spoje. A přestože bude teplota velmi vysoká, díky rychlému odvodu tepla kovem brzy klesne v oblasti spoje na teplotu tání.

Těleso hořáku je ocelové, anoda měděná, je chlazena vodou. Oblouk je napájen plynem, který je pod vysokým tlakem přiváděn do dutiny mezi anodou a katodou. Argon se rychle odpařuje a mísí se vzduchem. Aby byl skutečně ochranný, musí být vždy dodržena potřebná vzdálenost mezi dílem a hořákem.

Kompletní schéma svařování je vidět na výkresu.

Bezpečnostní opatření

Pokud má svářečka vadu (nedostatečná izolace), může lidským tělem procházet elektrický proud – a to je velmi nebezpečné, plné křečí, zástavy srdce. Proto Musíte pracovat s ochrannými rukavicemi na obou rukou. Samotné rukavice musí být nepoškozené a v dobrém stavu. Abyste se ochránili před potřísněním roztaveného kovu, neobejdete se také bez osobních ochranných prostředků. Budete potřebovat bezpečnostní obuv, koženou zástěru a samozřejmě legíny.

Místnost, kde se provádí svařování, musí mít dobré odsávací a ventilační systémy, protože během procesu se uvolňují škodliviny a plyny.. Pokud není k dispozici výfukový systém, musí obsluha používat respirátorovou masku nebo přilbu s filtrem, který odlučuje nebezpečné částice. Povinná je také ochrana sluchu při práci, protože hladina hluku při plazmovém svařování je od 90 do 115 dB.

Protože proces řezání plazmou zahrnuje také silné viditelné a ultrafialové světlo, musí si operátor chránit oči a pokožku. To zahrnuje ochranný oděv (pokrývající celé tělo), ochranný štít a ochranné brýle – vše v souladu s oficiálními předpisy a doporučeními.

Není náhodou, že plazmové svařování je považováno za slibné: je velmi výhodné například při instalaci topných systémů ve venkovských domech. Je vhodný i pro práci s elektronikou. Rozsah jeho uplatnění se stále více rozšiřuje, takže zájem o plazmové technologie je zcela přirozený.

Následující video ukazuje ukázku plazmového komplexu.