Оборудование для плазменной сварки. Плазменная сварка – эффективная и мощная. Преимущества плазменной технологии.
Полуавтоматическая сварка Аргоно-дуговая сварка Генераторы и агрегаты Сварка под слоем флюса Плазменная сварка Контактная сварка Воздушно-плазменная резка Вспомогательное оборудование Горелки и комплектующие для MIG сварки Горелки и комплектующие для TIG сваркиНа сайте компании JP Nissen www.nissenmarkers.com опубликована информация, что 16 июня 2017 года JP Nissen был официально...
08 Августа 2017 г.
ООО «Элмид-техно» и компания ESAB заключили договор о совместной работе в области интеграции оборудования ESAB с установками...
25 Мая 2017 г.
Этот процесс позволяет обрабатывать на высоких скоростях резания и сокращает время простоя. Плазменная резка также позволяет выполнять механическую обработку в конструкционной стали с возможностью поворота до 30 миллиметров. Одной из наиболее примечательных особенностей является то, что вы получаете высококачественные порезы и очень хорошую отделку.
Плазменная сварка косвенного действия
По сравнению с процессами механической резки величина силы, требуемая для удерживания заготовки на месте и для вытеснения факела, значительно ниже в случае процесса плазменной резки, которая не контактирует. Первоначальный запуск особенно выгоден в приложениях, связанных с прерыванием резания, как при разрезании сеток. По сравнению с большинством механических методов он представляет такие опасности, как пожар, поражение электрическим током, интенсивный свет, дым и газы и уровни шума, которые, вероятно, отсутствуют в механических процессах. Оборудование, необходимое для обеспечения этой энергии, состоит из высокочастотного генератора, питаемого электрической энергией, газа для генерирования нагревательного пламени и который позже ионизируется, электрод и держатель электрода, который в зависимости от газа может быть вольфрам, гафний или цирконий, И, конечно, кусок для обработки.
Плазменная сварка
Отличительные особенности плазменной сварки
Плазменная сварка – это сварка плавлением металла, нагрев которого проводится направленным потоком сжатого ионизированного газа (плазмы).
Данная технология известна еще с советских времен - 80-х годов прошлого столетия, существенное развитие получила на Западе и за время своего существования претерпела множество изменений в лучшую сторону.
Что такое плазма и как она возникает
Динамика частиц в газе и плазме. Нейтральные атомы в зеленых, положительные ионы в синем и электроны в красном. Основными газами, используемыми в качестве плазменных газов, являются аргон, азот и воздух или смесь этих газов. В общем, азот используется из-за его лучших характеристик по качеству разреза и гарантирует прочность сопла. Используемый в процессе газовый плазменный поток состоит из двух зон.
Окружающая зона, которая представляет собой холодный неионизирующий кольцевой слой, который окружает центральную зону. Будучи холодным, мы можем охладить сопло, изолировать его электрически и ограничить дугу области колонки-плазмы. Дуга, генерируемая в процессе плазменной резки, называется переданной дугой. Как видно из названия, дуга генерируется в одной области и переносится на другую.
Так, например, источники стали производить инверторными, программируемыми, плазматроны заметно уменьшились в габаритах, технологические возможности расширились, сильный шум, который присутствовал раньше при сварке, отсутствует.
Промышленный источник плазменной сварки состоит из двух инверторов – вспомогательного и основного. Именно это является, в том числе причиной, почему плазменные источники дороже аргонодуговых . НО при этом они имеют большие преимущества по сравнению с ТИГ.
Классификация плазменной резки
Кислород из воздуха увеличивает скорость резания на 25 процентов относительно традиционной сухой плазменной резки, однако он также влечет за собой сильно окисленную поверхность резания и быструю эрозию электрода, находящегося внутри режущей головки. Конечным результатом было лучшее и быстрое резание, а также меньшее количество шлака. Этот процесс также используется в качестве газообразного азота, но в качестве защитника используется слой воды.
Обрезка кислородом
Этот процесс, называемый «плазменная резка с впрыском кислорода», помогает решить проблемы быстрого износа электродов и окисления металла. Между электродом и заготовкой образуется электрическая дуга. Защитные газы защищают зону сварки от атмосферных газов, таких как кислород, азот, диоксид углерода и водяной пар. В зависимости от свариваемого материала эти атмосферные газы могут снизить качество сварного шва или затруднить его процесс.
Вспомогательный инвертор зажигает дугу между вольфрамовым электродом и соплом, которая затем выдувается и в работу включается основной инвертор, который уже обеспечивает поддержание и регулировку сварочного процесса. Именно благодаря наличию малоамперной 3-15 А вспомогательной дуги поджиг осуществляется на плазме всегда стабильно в отличие от аргонодуговой ТИГ сварки. Особенно это заметно при сварке алюминия и при сварке/пайке оцинкованных сталей, где при ТИГ сварке электрод разрушается и загрязняется, а при плазме он имеет стойкость в 30-40 раз большую, т.к. «спрятан» за плазменным соплом и помимо этого обдувается сжатым газом аргоном.
При дуговой сварке незащищенный сварщик рискует вдыхать до половины грамма ядовитых частиц во время восьмичасовой рабочей смены. Интоксикация достигала бы 100 граммов в год, что составляло бы до 2, 5 килограммов в течение 25 лет. Сварщики на 40% чаще развивают рак легких, чем любой, кто курит, нуждается в большей защите, чем некурящие.
Гигиенические риски сварки
Гигиенические опасности не очевидны по сравнению с опасностями безопасности. Последствия воздействия обычно не проявляются сразу, так как оккультные заболевания имеют очень длительные латентные времена. Это приводит к некоторому расслаблению в прямой и ежедневной защите гигиенических рисков.
Благодаря наличию плазменного сопла и подачи сжатого газа аргона, сварочная дуга сжимается, становится узконаправленной, а не свободно горящей как при ТИГ, поэтому иногда плазменную сварку называют «аргонодуговая сварка сжатой дугой». Из-за того, что дуга при ТИГ сварке является свободной, при ТИГе существуют проблемы, когда при нахлесточном шве дуга переходит на верхнюю кромку, то же происходит и при стыковой сварке, когда один лист в зажатом состоянии выше другого, в этом случае - прожог или непровар. При плазме же такого не происходит из-за сжатой дуги.
Плазменная сварка «Горыныч»: цена и особенности
Тип загрязняющего вещества, который образуется, зависит от типа сварки, материала вклада и его покрытия, - вспоминает методический справочник, опубликованный Фоментом в его презентации. Возможные несчастные случаи и профессиональные заболевания, которым подвергается работник, зависят от создаваемых загрязняющих веществ. Следует также отметить, что сварщик может выполнять свою работу в месте, занятом другими работниками, задачи которых будут связаны с сваркой или нет. Эти ситуации требуют хорошего анализа координации предпринимательской деятельности, чтобы избежать того, что риски, возникающие в результате сварочных операций, влияют на других работников.
По сути дела, говоря простым языком, плазменная сварка – это доработанная аргонодуговая сварка. По качеству плазменная сварка по праву занимает положение между аргонодуговой и лазерной сваркой.
Схема классического промышленного аппарата плазменной сварки
Отличия от других видов сварки
Воздействие токсичных загрязняющих веществ
Можно выделить следующее. Вдыхание металлических паров из основного металла и электродов. . Среди присутствующих загрязняющих веществ могут быть оксиды железа, меди, хрома, никеля, марганца, кобальта, алюминия, молибдена, титана, вольфрама и ванадия. Сварщики из высоколегированных нержавеющих сталей, богатых хромом и никелем, подвергаются повышенному риску рака легких. Вдыхание шестивалентных паров хрома является одной из основных опасностей сварщиков.
Металлическая дымовая лихорадка является наиболее распространенным острым респираторным дистрессом, испытываемым сварщиками. Как правило, это вызвано воздействием паров цинка, но известно, что медь, магний и кадмий вызывают лихорадку металла. Однако острое воздействие высоких концентраций кадмия может быть более серьезным, что приводит к серьезному раздражению легких, отеку легких и даже смерти. Сварная лихорадка - это острое состояние, которое возникает у новых работников и у тех, кто возвращается на работу после периода бездействия.
Свариваемые материалы
-
медь, бронза, латунь;
сплавы алюминия;
для оцинкованных сталей также возможен процесс плазма-пайки.
нержавеющие стали;
низкоуглеродистые стали;
оцинкованные стали;
Преимущества технологии плазменной сварки
Он начинается с плохого вкуса во рту, за которым следуют сухость и раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, которая вызывает кашель, а в отдельных случаях одышка и торакальная жесткость. Эти симптомы продолжаются несколько часов, за ними следуют пот, сонливость и часто полиурия и диарея. Специального лечения нет, и восстановление обычно завершается примерно через 24 часа без каких-либо осложнений.
Другой металл, обнаруженный в некоторых сталях, - марганец. Хроническое воздействие марганцевых паров может оказывать влияние на центральную нервную систему. По этой причине марганец является одним из токсинов, связанных с наиболее изученными сварочными процессами в последние годы, и, как следствие, его предельный уровень профессионального облучения постепенно резко сокращается.
- 
повышение производительности процессов сварки в 2-3 раза, скорость сварки до 4 м/мин
- повышение качества сварочных швов, швы более узкие, можно варить с усилением и без;
- отсутствие брызг в отличие от полуавтоматической МИГ/МАГ сварки и большая экономия на сварочной проволоке, т.к. варим без разделки и ток и скорость подачи проволоки при плазме независимы;
Воздействие кадмия становится все более исключительным или остаточным, хотя следует помнить, что он является одним из самых опасных токсикантов. При остром воздействии «орган-мишень» представляет собой легкое, а при хроническом воздействии - почки. Вдыхание металлических паров от покрытия деталей, подлежащих сварке. . Опасность представляет собой оксиды железа, хрома, свинца и цинка. При мягкой пайке свинцовый металл обычно является свинцом и оловом, но также используются сурьма, кадмий, серебро, медь и цинк.
Флюсы могут содержать неорганические соединения и органические соединения. При твердой пайке наполнитель может быть изготовлен из меди, кадмия, серебра, алюминия, никеля. Флюсы могут содержать бор, фториды, фосфаты, хлориды и силикаты. Вдыхание газов и паров от термического преобразования, которое происходит во время процесса сварки. К этой группе загрязнителей относятся озон, окись углерода, двуокись углерода, оксиды азота и ряд продуктов разложения, таких как фосген, синильная кислота, фториды и альдегиды.
- малая зона термического влияния, благодаря механическому сжатию плазменным соплом, вследствие этого незначительный нагрев основного металла и минимизация коробления после и во время сварки;
- глубокое проплавление в стыковом соединении, сварка проникающей дугой без разделки до 8 мм. По сравнению с МИГ и ТИГ плазменная сварка не имеет конкурентов по качеству и производительности на диапазоне толщин от 3 до 8 мм;
Особенности сварных швов. Плазменная резка или сварка достигают очень высоких температур, что может привести к выбросам закиси азота. Если концентрация превышает предельное значение этих газов, необходимо использовать защитное оборудование. Хотя это и не самый опасный, дым из этого сварного шва содержит частицы оксида железа, которые могут вызывать сидероз. Частицы других вредных веществ, таких как фтор и марганец, также могут выделяться.
Сварные материалы с обработанными поверхностями. . Выделено несколько опасных загрязнителей, вредность которых зависит от типа обработки, нанесенного на поверхность. При сварке оцинкованной стали выделяются частицы оксида цинка, ответственные за так называемую «цинковую лихорадку» или дымовую лихорадку. Если сварка выполняется на окрашенных материалах, следует принять меры предосторожности, так как многие типы красок излучают очень вредные примеси. Когда материалы окрашиваются свинцовой грунтовкой, необходимо использовать респиратор для твердых частиц.
- гладкая поверхность швов, не требующая дополнительной обработки;
- высокая надёжность зажигания основной дуги благодаря наличию вспомогательной;
Отсутствие включений вольфрама в сварном соединении;
- высокая стойкость расходных материалов.
Особенности и преимущества шовной плазменной сварки
- Сварка металлов толщиной от 0,05 до 1 мм производится с помощью аппаратов для микроплазменной сварки, которые позволяют тонко регулировать сварочные параметры и успешно управлять процессом сварки.
При использовании двухкомпонентных красок или полиуретановых обработок существует высокий риск контакта с изоцианатами, которые, в дополнение к вредным, очень трудно обнаружить. Когда материал, подлежащий сварке, предварительно обрабатывается растворителем или краска содержит другие растворители, образуются очень токсичные газы, которые требуют защиты дыхательных путей сварщика.
Управление вентиляцией в процессах сварки
Каждая ситуация практически уникальна и требует конкретных систем, основанных на эффективности. Несколько систем можно комбинировать, чтобы адаптироваться к характеристикам и формам изготовленных деталей. Во всех случаях, в дополнение к локализованной вентиляции, необходимо установить общие системы вентиляции, чтобы устранить вытекающие пары.
- Плазменная сварка металлов толщиной от 0,5 до 3 мм отличается от аргонодуговой сварки более высокой скоростью (до 4 м/мин) и качеством шва. На рисунке – образцы из нержавеющей стали, меди, бронзы.
Целесообразно использовать сварочные столы с передним всасыванием. Всасывающие пазы должны быть помещены в плоскость, перпендикулярную к столу, на противоположной стороне от положения сварочного аппарата, чтобы образовался горизонтальный воздушный поток, чтобы вывести пары из области дыхания рабочего.
Используются всасывающие кабины, в которых часть и сварочный аппарат могут быть размещены внутри. Воздух должен проходить через противоположную сторону кабины, чтобы создать горизонтальный воздушный поток. Желательно иметь механические средства, такие как подъемники или вращающиеся платформы, которые позволяют легко изменять положение детали так, чтобы воздушный ток отводил дым от положения сварочного аппарата.
- Плазменная сварка нержавеющих, низкоуглеродистых сталей, титана и алюминиевых сплавов толщиной от 3 до 8 мм производится по методу «проникающая плазменная дуга» за один проход, без разделки кромок. Эта особенность значительно выделяет плазменную сварку на этом диапазоне толщин среди других видов сварки, позволяя экономить производственное время. При ТИГ и МИГ/МАГ сварке при таких толщинах требуется производить предварительную разделку кромок перед сваркой и варить в несколько проходов. Также из-за необходимости заполнения разделки возникают большие затраты на сварочную проволоку.
Техника выполнения плазменной сварки и резки
Также используются вытяжные колпаки, соединенные с шарнирными каналами, так что положение крышки можно легко изменить, чтобы разместить ее рядом с точкой, где выполняется сварка. Другая возможность - использование колоколов, прикрепленных магнитными основаниями. Колокола могут иметь разную форму и должны быть выбраны так, чтобы они соответствовали траектории сварного шва.
При сварке очень больших кусков, которые нельзя перемещать, можно использовать только переносные системы всасывания, такие как описанные выше. Всасывающие колпаки, соединенные с шарнирными каналами, устанавливаются на портативные всасывающие установки, состоящие из вентилятора и дымового фильтра.
На рисунке - образцы из нержавеющей, низкоуглеродистой стали и титана.
- Плазменная сварка алюминиевых сплавов характеризуется по сравнению с аргонодуговой ТИГ большей стойкостью электрода, т.к. электрод находится внутри сопла и менее подвержен разрушению, это уменьшает количество простоев из-за смены расходных материалов, обеспечивает стабильность дуги и стабильность поджига. По сравнению с ТИГ у плазмы более глубокое проплавление. По сравнению с полуавтоматической сваркой, плазма не дает брызг и пор.
- Оцинкованные стали успешно и стабильно варятся плазмой. Налипание паров цинка на электрод минимально, поэтому, как и при сварке алюминия, процесс очень стабилен. Цинк при сварке выгорает, но в узкой зоне.
- В случае, когда необходимо сохранить цинковое покрытие, применяют процесс плазма-пайки. При этом получается прочное, стойкое к коррозии соединение. Процесс может быть произведен вручную и автоматически. Скорость плазма-пайки в автоматическом режиме – до 1,5 м/мин.
Обычные виды сварки не обеспечивают должной эффективности при обработке многих современных специальных сплавов, цветных металлов, нержавейки. Для них рекомендована плазменная сварка, о которой и пойдет речь.
1
Такой вид сварки похож по ряду показателей на аргонную сварку. Выполняется она с использованием потока (направленного) плазменной дуги.
Под плазмой понимают полностью либо частично ионизированный газ, который состоит из заряженных электронов и ионов, а также нейтральных с электрической точки зрения молекул и атомов.
В принципе, плазмой можно назвать и стандартную дугу, но всегда нужно помнить, что она не имеет того потенциала энергии и повышенной температуры, которым обладает плазменная дуга.
Увеличения мощности и температуры обычной дуги можно добиться двумя способами: вдуванием в нее в принудительном порядке плазмообразующего газа либо ее сжатием. Сжатие производится в плазмотроне – устройстве, стенки которого постоянно и весьма активно остужают водой. Результатом такого процесса становится достижение температуры до 30 тысяч градусов Цельсия. Для сравнения – данный показатель для обычной дуги не превышает 7 тысяч градусов (да и то, если она горит в атмосфере паров железа и аргона).
При вдувании плазмообразующего газа в зону плазменной дуги (параллельно со сжатием) отмечается его увеличение в 50–100 раз (за счет явления теплового расширения), что приводит к высокоскоростному истечению газа из плазмотрона. В результате тепловая энергия дополняется кинетической, вызванной ионизированными движущимися частицами, и мы получаем более мощную дугу.
Кроме повышенной мощности и температуры плазменная дуга имеет несколько других важных отличий от обычной:
- ее давление на обрабатываемый металл выше в 6–8, а иногда и в 10 раз;
- диаметр дуги по своим размерам получается меньшим;
- плазменную дугу можно без проблем держать на объективно небольших токах (от 0,2 Ампер до 30);
- форма плазменной дуги является не конической, а цилиндрической.
Все указанные отличия обеспечивают плазменной дуге большую универсальность. Благодаря этому сварка плазмой гарантирует проплавление металла на большую глубину и при этом снижает объем расплавления свариваемого материала.
Процесс сварки может идти по двум схемам:
- плазменной струей (дуга, выдуваемая газовым потоком, горит между соплом плазмотрона и неплавящимся электродом);
- дугой, горящей между изделием и электродом.
Более популярной является второй вариант. Для него используются электроды из активированного лантана, иттрия, тория, вольфрама, меди и гафния. Защитным газом выступает аргон, а плазмообразующим – все тот же аргон, в который зачастую добавляют водород либо гелий.
2
Такая сварка подразделяется на три вида, главное отличие которых друг от друга обусловлено разной силой тока:
- от 0,1 до 25 А – микроплазменная;
- более 150 А – большие токи;
- от 50 до 150 А – средние токи.
Сварка на средних токах – мощная и безопасная. Она очень похожа на аргоновую сварку с электродом из вольфрама, которая менее эффективна, нежели плазменная, из-за "размытой" площади нагрева и малой мощности дуги. По сути, плазменная дуга по своим возможностям уступает только лазерному либо электронному лучу, но значительно превосходит характеристики обычной дуги.
Кроме того, она давит на сварочную ванну намного сильнее обычной дуги, что позволяет улучшить передачу тепла вглубь металла, жидкая прослойка которого при обработке становится очень тонкой. Добавим, что процесс сварки на средних токах допускается выполнять без присадочной проволоки или с таковой.
Сварка на больших токах для некоторых видов поверхностей. В этом случае металл подвергается еще более мощному воздействию. При такой сварке детали как бы разрезаются, а затем вновь завариваются (в ванне образуется отверстие сквозного вида, обусловленное полным ее проплавлением). При этом силы поверхностного натяжения удерживают шов с обратной от сварочной стороны.
Рекомендована сварка на больших токах для , низкоуглеродистых сталей, титана, легированных сталей. Для таких материалов она демонстрирует не только высокий сварочный эффект, но и нередко гарантирует отличное качество швов, превосходную производительность и снижение затрат, имеющих отношение к разделке кромок.
Сварка микротоками (микроплазменная). Характеризуется малыми токами (если применяются электроды из вольфрама сечением от 1 до 2 миллиметров) и достаточным уровнем ионизации газов. Это обуславливает ее широкое распространение для случаев, когда необходимо сваривать небольшие (до 1,5 мм) по толщине изделия (ювелирные украшения, термопары, фольгу). Также она применяется для приварки к крупным деталям сильфонов и мембран, используется при изготовлении тонкостенных емкостей и труб.
Суть микроплазменного процесса такова:
- дежурная дуга, которая горит непрерывно между охлаждаемым водой медным соплом устройства и электродом, обеспечивается источником питания;
- основная дуга зажигается в тот момент, когда к изделию подводится плазмотрон;
- через сопло плазмотрона поступает газ, образующий пламя, а через керамическое сопло вдувается защитный газ;
- охлаждение горелки производится водой.
Зажигание же дуги в сварочном агрегате осуществляется осциллятором основной и дежурной дуги.
Если свариваются титановые изделия, к аргону, выполняющему роль защитного газа, обычно добавляют гелий, сталей с низким содержанием углерода – углекислый газ, других типов стали – водород. Подобные добавки, несмотря на свою незначительность (не более 10 %), существенно повышают эффективность сварочного процесса.
Добавим, что установки для проведения сварочных работ на микротоках, могут работать в различных режимах:
- обратной непрерывной полярности;
- прямой непрерывной полярности;
- разнополярных импульсов;
- прямой импульсной полярности.
3
Любой современный аппарат плазменной сварки относится к одному из двух типов: функционирующий с применением плазменной струи либо воздушно-плазменной дуги. В первом случае используется плазменная дуга, обеспечивающая:
- высокий КПД процесса;
- малый участок термического воздействия;
- небольшой расход защитных газов;
- возможность соединять тонколистовую сталь с неметаллами;
- несущественные деформации свариваемых поверхностей.
А вот тогда, когда применяется воздушно-плазменная дуга, отмечается ускорение процесса и появляется возможность сваривать , электропроводящие, высоколегированные сплавы, а также алюминий, медь.
Кроме того, плазменное сварочное оборудование делят на ручное и автоматическое. Далее мы приводим несколько наиболее популярных в нашей стране плазменных аппаратов:
- "Плазар": мобильная установка с малыми размерами и небольшой массой, оснащена термодатчиками, характеризуется инверторной оптимизированной архитектурой и высокой стойкостью запуска;
- "Горыныч": идеальный аппарат для использования в быту, сейчас продается несколько моделей таких установок, отличающихся друг от друга мощностью (8, 10 либо 12 ампер)