Сварка и обработка материалов плазменной струей
Россия – страна, имеющая большое количество фабрик, заводов, комбинатов, предприятий. На всех них, как известно, случаются аварии, особенно это актуально для нашей страны. Аварии происходят чаще всего по халатности рабочих или по причине старого оборудования. Сварка один из технологических процессов который применяется при ремонте, монтировании и реконструкции оборудования. Исправная работа оборудования напрямую зависит от качества сварки. Ведь если при сварке доменных ферм где-то получился слабый шов, то он обязательно прорвется, что приведет к остановке доменной печи или того хуже к гибели людей.
В последнее время на место старой технологии сварки стали приходит все более новые, одна из них – плазменная сварка. Преимущество плазменной сварки состоит в том, что она не подвергает опасности сварщика, когда тот работает за аппаратом. Аппарат по плазменной сварке совершенно безопасен и экономичен по сравнению с другими аппаратами, которые используют в работе баллоны с кислородом, пропаном или ацетиленом. Использование плазменной сварки позволяет не только вывести производство на совершенно новый уровень, но и заметно повысить экономичность и мобильность сварочных работ.
Плазменная струя, температура которой достигает более 10 000° С, выделяется из токоведущего столба дуги в дуговых плазменных головках. Дуговой разряд 4 возбуждается в канале 2 между электродом 1 из вольфрама и соплом 5. Канал электрически изолирован от сопла и электрода. Вдоль дуги по каналу пропускается газ-аргон, гелий, азот, водород, метан или какой-либо иной. Этот газ обжимает столб дугового разряда, что способствует повышению его температуры. Мощность столба повышается, газ при соударении с электронами ионизируется и выходит из сопла в виде яркосветящейся струи. Различают дуговые плазменные головки с раздельными и совмещенными соплом и каналом (рис.1, а и б). Плазменная струя может быть выделена из столба или совпадать с ним (рис.1, в). Струя, совпадающая с токоведущим столбом, используется для обработки электропроводных материалов. Плазменная струя, выделенная из токоведущего столба дуги, используется как независимый источник теплоты. Основной характеристикой плазменной струи, как источника теплоты, является эффективная тепловая мощность
q=0,24ηuUI кал/сек
где ηu - эффективный к. п. д. плазменного нагрева заготовки; U и I - напряжение и ток дуги.
Эффективная тепловая мощность плазменной струи может регулироваться изменением тока и напряжения дуги, расхода и состава газа, диаметра канала и сопла, расстоянием между соплом и нагреваемым изделием. При среднем расходе газа для плазменной струи, выделенной из столба дуги, ηu = 30÷50%,
Плазменной струей можно производить обработку различных материалов: металлов, полупроводников и диэлектриков. Плазменной струей производят также резку металлов. Процесс резки осуществляется путем расплавления и выдувания расплавленного материала потоком газа, имеющего скорость 300-1000 м/сек, и частичного испарения. Плазменной струей можно разрезать цветные металлы и сплавы, высоколегированные стали, тугоплавкие металлы, керамику и прочее.
Рис. 1. Схемы дуговых плазменных головок:
а - с раздельным соплом и каналом со струей, выделенной из столба дуги; б - с совмещенными соплом и каналом со струей, выделенной из столба дуги; в - с совмещенными соплом и каналом со струей, совпадающей со столбом дуги (1 - электрод; 2 - канал; 3 - охлаждающая вода; 4 - столб дуги; 5 - сопло; 6 - плазменная струя; 7 - источник тока)
Большое значение имеет использование плазменной струи для целей наплавки. Плазменная струя является весьма прецизионным технологическим инструментом, ею можно очень точно регулировать тепловое воздействие и соединять металлы с минимальным проплавлением.
Получила применение наплавка плазменной струей различных материалов, преимущественно карбидов вольфрама и других тугоплавких металлов, которые подаются в струю в виде порошка мелких фракций. При наплавке желательно получать сравнительно тонкий наплавленный слой, мало перемешанный с основным металлом. Материал можно вводить в плазменную струю также и в виде проволоки. Путем регулирования процессов нагрева и плавления основного и присадочного металлов удается производить наплавку таким образом, что основание остается в твердом состоянии. Это имеет большое значение для регулирования диффузионных процессов в зоне сплавления, особенно при сварке металлов с неметаллическими материалами, например с керамикой. Значительный интерес представляет испарение материалов в плазменной струе. Конденсацией паров материалов, выходящих из плазменной струи, можно получать монокристаллы полупроводников, монокристаллы чистых металлов (вольфрам, молибден), карбидов и др. Плазменную струю можно использовать для получения тонких нитей высокой прочности.
Преимущества плазменной сварки
1. Обеспечение минимального сварочного шва при работе. Сведение к минимуму температурных деформаций металла, а также его усадки. Это происходит благодаря узкой зоне прогрева при эксплуатации аппарата.
2. Уникальность. Способность переходить со сварки одного вида металла на другой всего лишь одним поворотом ручки. Подведем итог. Приобретение аппарата плазменной сварки повысит качество сварки и окупит себя уже в первый месяц. Работа на таком аппарате очень безопасна и экономична.
|
Разное по теме
