Используется для сварки нержавеющих сталей, вольфрама, молибдена, сплавов никеля в авиационной промышленности, приборостюроении. Плазменная сварка характеризуется глубоким проплавюлением металла, что позволяет сваривать металлические листы толщиной до 9 мм. Выполняется в любом положении в пространстве.
В плазменной сварке для получении плазмы применяются плазменные горелки, состоящие из вольфрамового электрода, труб водяного охлаждения, подачи газа, сопла плазмы.
Температура в плазменной дуге достигает 30 000°С, в отличие от плазмы электрической дуги, температура которой — 5000-7000°С.
В плазмотроне в зону плазменной дуги подводится газ, образующий плазму. Газ нагревается дугой и ионизируется. Благодаря тепловому расширению газа, увеличивающему объем газа в 50-100 раз, происходит скоростное истекание его из канала сопла плазмотрона. Кинетическая энергия ионизированных частиц газа и тепловая энергия является основными источником энергии для сварки.
В плазмотроне используется в основном горелки постоянного тока.
В плазменной сварке возможны следующие разновидности:
сварка плазменной дугой, горящей между не плавящимся электродом и изделием,
сварка плазменной струей, горящей между не плавящимся электродом и соплом плазмотрона. Плазма выдувается газовой струей.
В качестве плазмообразующего газа используются: азот, кислород, аргон, воздух.
Разновидности
В зависимости от величины тока в плазме различают следующие виды плазменной сварки: микроплазменная (0,1-25 А); на средних токах (50-150А); на больших токах (ток более 150А).
Микроплазменная сварка позволяет избежать прожогов в металле. Сварка на больших токах происходит с полным проплавлением металла. При этом образуется отверстие, разрезание деталей с последующей заваркой.
Преимущества
Сварка плазменной дугой в отличие от дуговой электрической имеет следующие преимущества:
- в плазменной сварке процесс сварки менее чувствителен к изменению длины электрической дуги;
- процесс протекает с большей температурой;
- имеет меньший диаметр дуги, которая имеет цилиндрическую форму;
- дуга горит на малых токах — от 0,2 до 30 А.
Недостатки
- часть энергии при плазменной сварке рассеивается в окружающее пространство и на нагрев электродов;
- необходимость подвода плазмообразующего газа и воды.
Оборудование
Общая схема плазменной сварки
... сварочного тока, длины дуги и расхода плазмообразующего газа. Было разработано несколько технологических схем процесса плазменной сварки. Для сварки тонколистовых материалов применены малоамперные дуги, горящие в импульсном ... механизированные установки, а также технологии для плазменной резки алюминия, меди, латуни и нержавеющей стали. Последующие работы привели к созданию процессов, в которых ...
В плазменной сварке используются отечественные аппараты «ПЛАЗАР» (универсальный , мобильный плазменный аппарат), зарубежного производства FoxWeld PLASMA 33 Multi, BLUE WELD BEST PLASMA 60 HF и др.
Плазменная резка — вид плазменной обработки материалов, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется струя плазмы.
Между электродом и соплом аппарата, или между электродом и разрезаемым металлом зажигается электрическая дуга. В сопло подаётся газ под давлением в несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы с температурой от 5000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разрезаемого металла может доходить до 200 мм. Первоначальное зажигание дуги осуществляется высоковольтным импульсом или коротким замыканиемю между форсункой и разрезаемым металлом. Форсунки охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушные форсунки как правило надежнее, форсунки с жидкостным охлаждением используются в установках большой мощности и дают лучшее качество обработки.
Используемые для получения плазменной струи газы делятся на активные (кислород, воздух) и неактивные (азот, аргон, водород, водяной пар).
Активные газы в основном используются для резки чёрных металлов, а неактивные — цветных металлов и сплавов.
Преимущества плазменной резки:
- обрабатываются любые металлы — черные, цветные, тугоплавкие сплавы и т. д.
- скорость резания малых и средних толщин в несколько раз выше скорости газопламенной резки
- небольшой и локальный нагрев разрезаемой заготовки, исключающий ее тепловую деформацию
- высокая чистота и качество поверхности разреза
- безопасность процесса (нет необходимости в баллонах с сжатым кислородом, горючим газом и т. д.)
- возможна сложная фигурная вырезка
- отсутствие ограничений по геометрической форме.
Плазменное напыление — процесс нанесения покрытия на поверхность изделия с помощью плазменной струи.
Сущность плазменного напыления заключается в том, что в высокотемпературную плазменную струю подаётся распыляемый материал, который нагревается, плавится и в виде двухфазного потока направляется на подложку. При ударе и деформации происходит взаимодействие частиц с поверхностью основы или напыляемым материалом и формирование покрытия. Плазменное напыление является одним из вариантов газотермического напыления.
Дуга свободна, если её развитие в пространстве не ограничено. Сжатая дуга помещается в узких каналах и обдувается струями газов или паров. Особенно мощные плазменные потоки у сжатой дуги. Сжатые дуги являются основой дугового плазмотрона — устройства для получения «низкотемпературной» плазмы. Физические исследования по созданию плазмотронов начались в начале ХХ века, а наиболее широкое исследование в конце 50-х, начале 60-х годов. В 1922 году Жердьен и Лотц получили сжатую дугу, стабилизированную водяным вихрем. В 1951 году в дуговом разряде, стабилизированном водяным вихрем, Бурхорну, Меккеру и Петерсу удалось получить температуру 50000°С, а в 1954 году на установке для получения сжатой дуги при высоком давлении паров воды Петерс получил сверхзвуковую скорость истечения плазменной струи — 6500м/с при температуре 8000К (1,6 М).
Технология напыления функционально-градиентных покрытий
... материала порошка, его свойств, размеров и формы деталей, толщины покрытия в пределах 50—200 мм. [1] 3.3 Плазменное напыление Плазменным напылением ... реферате рассмотрим сущность газогермических и вакуумных методов получения покрытий. 1. Функционально-градиентные покрытия Функционально-градиентные материалы - это новый класс материалов, ... ∙с-1. Попадая в струю, частицы порошка расплавляются или ...
В середине пятидесятых фирма Джианини публикует работы по устройству газового плазмотрона с кольцевым анодом.
В конце 50-х были созданы первые дуговые плазмотроны, а в начале 60-х годов — плазменные распылители. Из-за своей универсальности (температура плазменной струи обеспечивала плавление любых материалов) плазменные распылители заняли значительное место в ГТН, потеснив газопламенные методы. плазменный сварка напыление нержавеющий
Плазменная обработка позволила упрочнять поверхность конструкционных материалов. Плазменное напыление — создавать новые композиционные материалы и покрытия, которые не могут быть получены другими методами. Особенно широко плазменное напыление используется для нанесения порошков оксидов различных металлов.
Методы и история их создания
Атмосферное плазменное напыление англ. Atmospheric plasma spraying (APS) запатентован Giannini and Ducati в 1960 г., Gage в 1962 г. Базируется на применении Плазменного генератора Гердиена, изобретенного в 1922 г.
Вакуумное плазменное напыление англ. Vacuum plasma spraying (VPS), или Low-Pressure Plasma Spraying(LPPS) Приоритет изобретение отдают сотруднику фирмы Plasmadyne Мюльбергеру, в 1973 г.
Плазменное напыление в контролируемой атмосфере англ. Controlled-atmosphere plasma spraying (CAPS) Mash, Stetson и Hauck в 1961 г. первыми сообщили о напылении плазмой в камере, заполненной инертным газом. Эту технику назвали Inert Plasma Spraying (IPS).
Другой способ, позволяющий изолировать плазменную струю от окружающей атмосферы, был изобретен Okada и Maruo в 1968 г. и назывался Shrouded Plasma Spraying (SPS).
В этом способе защитный газ подавался из сопла, присоединенного к аноду плазмотрона, близко к подложке, что позволяло удалять плазмообразующий газ.
Стадии
Плазменный процесс состоит из трех основных стадий:
- генерация плазменной струи;
- ввод распыляемого материала в плазменную струю, его нагрев и ускорение;
- взаимодействие плазменной струи и расплавленных частиц с основанием.
Возможности
Плазменным напылением наносятся износостойкие, антифрикционные, жаростойкие, коррозионностойкие и другие покрытия.
Напыление с помощью низкотемпературной плазмы позволяет:
- наносить покрытия на листовые материалы, на конструкции больших размеров, изделий сложной формы;
- покрывать изделия из самых разнообразных материалов, включая материалы, не терпящие термообработки в печи (стекло, фарфор, дерево, ткань);
- обеспечить равномерное покрытие как на большой площади, так и на ограниченных участках больших изделий;
- значительно увеличить размеры детали (восстановление и ремонт изношенных деталей).
Этим методом можно наносить слои толщиной в несколько миллиметров;
- легко механизировать и автоматизировать процесс напыления;
- использовать различные материалы: металлы, сплавы, окислы, карбиды, нитриды, бориды, пластмассы и их различные комбинации;
- наносить их в несколько слоев, получая покрытия со специальными характеристиками;
- практически избежать деформации основы, на которую производится напыление;
- обеспечить высокую производительность нанесения покрытия при относительно небольшой трудоёмкости;
- улучшить качество покрытий. Они получаются более равномерными, стабильными, высокой плотности и с хорошим сцеплением с поверхностью детали.
Впервые твердосплавные пластины с покрытием из карбидов титана (TiC) появились на мировом рынке в 1969 г. К настоящему времени более 50% всех твердосплавных пластин, выпускаемых западными фирмами, имеют покрытия на основе таких соединений, как карбид титана TiC, нитрид титана TiN, оксид алюминия Al2O3 и др. В отечественной промышленности широкое применение нашли установки плазменного напыления типа «Булат», «УВМ», «Пуск», позволяющие наносить на инструмент одно- и многослойные покрытия.[1]
Ионно-плазменное напыление
... плазменное напыление", характеристика процесса напыления, расходные материалы и оборудование, а так же применение разработанных покрытий. 1. Ионно-плазменное напыление Одним из методов получения покрытий многомикронной толщины является вакуумное ионно-плазменное напыление. Способ вакуумного напыления ... - плазменного напыления являются катоды из напыляемых металлов. Как правило, это металлы высокой ...
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/plazmennaya-svarka/
1. Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. — М.: Машиностроение, 1978 (1-4 т).
2. «Теоретические основы технологии плазменного напыления» учеб. пособие, 2003 Пузряков А.Ф.
3. Достанко А.П., Грушецкий С.В., Киселевский Л.И., Пикуль М.И., Ширипов В.Я. Плазменная металлизация в вакууме. — Мн.: Наука и техника, 1983. — 279 с.
