плазменная сварка. Плазменная сварка
 Скачать 289.03 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ВолгГТУ) Кафедра «Оборудование и технология сварочного производства» Семестровая работа По курсу «Введению в направление» Тема: «Плазменная сварка» Выполнил: студент гр.МС-230 Кочикян А. К. Проверил: профессор Савинов А. В. Волгоград 2021 Содержание Введение……………………………………………………………………...стр. 3 1. Сущность плазменной сварки…………………………………………….стр. 4 2. Разновидности плазменной сварки……………………………………....стр. 5 2.1. Плазменная сварка прямого действия………………………………….стр. 7 2.2. Плазменная сварка косвенного действия……………………………...стр. 8 3. Аппарат для плазменной сварки………………………………………...стр. 10 4. Достоинства и недостатки плазменной сварки………………………...стр. 12 Заключение………………………………………………………………….стр. 13 Список используемой литературы ………………………………………..стр. 14 Введение Плазменная сварка - сварка, источником энергии при которой являются плазменный поток. Такой метод сварки принято применять для сваривания нержавеек, вольфрама, молибдена, сплавов никеля в авиационной промышленности, приборостюроении. Плазменная сварка характеризуется глубоким проплавюлением металла, которое позволяет сваривать металлические листы толщиной до 9 мм. Выполняется в любом положении в пространстве. В плазменной сварке для получении плазмы используют плазменные горелки, которые состоят из вольфрамового электрода, труб водяного охлаждения, подачи газа, сопла плазмы. В данной работе я предлагаю рассмотреть сущность метода плазменной сварки, какие виды такой сварки существуют, так же рассмотреть аппараты для работы. Плазменная сварка набирает актуальность в работе, так как с ее помощью можно сваривать не только современные сплава, а также цветные сплавы и нержавейку. 1. Сущность плазменной сварки Плазмой принято называть такое состояние газа, в которое оно переходит под воздействием электрической дуги. Образуется она в специальном наконечнике, называемый плазмотрон (напоминает собой горелку в газовой сварке). Плавление плазмой – это такая техника, при которой для образования плазмы используют специальную горелку, в которой находится вольфрамовый электрод, сопла плазмы и труб подачи газа и водяного охлаждения. Такой метод незаменим для обработки изделий из металла, которые имеют высокую прочность и толщину, которая может достигать 9 мм. Он имеет схожесть с методикой дуговой сварки, но в отличие от электрода, который обеспечивает нагрев до 5000-7000˚С, воздействует на изделие сверхвысокой температурой – до 30000˚С. Именно поэтому этот метод обычно называют «плазменно-дуговая сварка». Выполнять работы данным прибором можно в любом пространственном положении изделия. Плазменная сварка металла, благодаря большей температуре воздействия на изделие позволяет обрабатывать широкий спектр металлов, такие как бронза, титан, нержавеющая сталь, углеродистая сталь, латунь, чугун, алюминий. Данный метод используют в разнообразных отраслях производств – приборостроение, машиностроение, пищевая промышленность, изготовление медицинского оборудования, ювелирное дело, химическое производство и многие другие. Плазменная сварка и резка металлов необходима и незаменима практически на любом производстве. 2. Разновидности плазменной сварки Плазменную сварку и резку металлов принято разделять на два вида. Первым видом плазменной сварки считают плавление металла дугой, возникающее между изделием и неплавящимся электродом Вторым видом считается сварка плазменной струей, образующая благодаря дуге горит между наконечником плазмотрона и неплавящимся электродом. Воздух, кислород, аргон и азот применяют в роли материалов, которые образовывают плазму. Величина тока в плазме разнообразна, ее принято разделять на 3 подвида: Микроплазменная сварка, которая реализуется на малом токе до 25 А Работа на средних токах – до 150А На больших токах, свыше 150А. Выражаясь иначе, суть данного способа заключается в ионизации рабочего газа, переходящий под давлением в состояние плазмы и обеспечивающий высокую температуру, которая используется для расплавления металлов для резки или соединения. Технология плазменной сварки тоже принято разделять. Таким образом, существуют: плазменная сварка прямого действия и плазменная сварка косвенного действия. На рисунке 1 представлена схема плазменной сварки.  Рисунок 1 – Плазменная сварка На рисунке 2 рассмотрены схемы виды плазменной сварки.  Рисунок 2 – Виды плазменной сварки Плазменная сварка также делится на две категории: Плазменная сварка прямого действия; Плазменная сварка косвенного действия. Рассмотрим эти два вида подробнее. 2.1. Плазменная сварка прямого действия Плазменная сварка прямого действия считается самым распространенным видом соединения металлов в данной технике исполнения швов. Он реализуется за счет электрической дуги, возбуждаемая между электродом и рабочим изделием. Плазменная сварка алюминия должна проводиться крайне осторожно. Осторожность необходима за счет того, что температура плавления алюминия равно 660,3 ˚С. Необходимо проводить контроль всего процесса, чтобы не допустить пропал. В инструкции к аппаратам имеется таблица, в которой указана рекомендованная сила тока для каждого вида металла. Например, плазменная сварка нержавейки должна проводится на среднем токе, а стали – на высоком. В дуге прямого действия изначально возбуждается дуга на малых токах, между соплом и заготовкой, после касания плазмой свариваемого изделия возбуждается основная дуга прямого действия. Питание дуги может выполняться переменным и постоянным током прямой полярности, а ее возбуждение осуществляется осциллятором.   Рисунок 3 – Схема плазменной сварки прямого действия 2.2. Плазменная сварка косвенного действия При плазменной сварке косвенного действия плазма образуется схожим способом, как и в плазменной сварке прямого действия. Отличие заключается в том, что источник питания должен быть подключен к электроду и соплу, в результате чего должна образуется дуга между ними, и после, на выходе из горелки образуется плазменная струя. С помощью давления газа осуществляется контроль скорости выхода потока плазмы. Основной секрет кроется в том, что газ, который переходит в состояние плазмы увеличивает свой объем в 50 раз, за счет чего буквально вылетает из аппарата струей. Энергия расширяющегося газа совместно с тепловой энергией, которая сообщается струе газа, делает плазму довольно мощным источником энергии. Плазменная сварка косвенного действия не так широко используется, как плазменная сварка прямого действия, хоть и имеет достаточное количество положительных качеств. Такой метод обеспечивает бесперебойную работу даже при микроплазменной сварке, осуществляемую на малых токах. Плазменная сварка косвенного действия позволяет экономить газ, который стоит больших денег. Так же при этом методе, за счет высокого давления практически нет разбрызгивания. Благодаря этому можно и варить и резать металл, но для резки не потребуется инертный газ, так как его функция – защищать сварочную ванну, а при разрезании металла она не образуется.   а) б) Рисунок 4 – Плазменная сварка косвенного действия Также можно отметить, что устройство горелки прямого и косвенного метода не имеют весомых отличий. На рис 4 (а)показана технология образования плазменной струи. Процесс происходит таким образом: вольфрамовый электрод (2) подключают к отрицательному заряду, а сопло (4) подключают к положительному. Благодаря этому дуга образуется между соплом и электродом, что характерно при косвенном методе. На рисунке 4 (б), при плазменной сварке прямого действия, дуга образуется между электродом, имеющим отрицательный заряд, и рабочей деталью, которая имеет положительный заряд. Для поджога и возбуждении дуги принято использовать временно подающийся ток на сопло, отключающийся после возбуждения.  Рисунок 5 – Плазма косвенного действия 3. Аппарат для плазменной сварки Аппарат воздушно плазменной сварки представляет собой небольшое техническое оборудование, вес которого не более 9-10 килограмм. Принцип работы его такой: внутри находятся схемы управления, выпрямитель тока и трансформатор. Для начала работы к нему подключается установка с рабочими газами в баллонах – для образования плазмы и инертный газ, который необходим для защиты сварочного шва от окисления. На выходе подключается горелка с газами отдельно для резки. В связи с тем, что такой метод образует очень высокий температурный режим, в горелке есть специальный отсек, в которой содержится охлаждающая жидкость. Данный аппарат по внешним признакам похож на инвертор. В продаже представлено множество моделей с разными функциями. Если говорить о самом простом, он самый компактный (примерно 5 кг), который имеет минимальное количество настроек, в которых разберется не то что новичок, а даже ребенок.  Рисунок 6 – Аппарат для плазменной сварки Модели, которые в цене дороже, имеют дополнительные настройки и функции, которые помимо резки и сварки могут выполнять пайку, воронение, оксидирование и закалку металла. Самыми простыми изделия считаются с минимально мощностью до 12А. Их стоимость колеблется в пределах 30000 рублей. Оборудование на класс выше и мощнее, до 150А стоят от 40000 и до 150000 рублей, зависимо от производителя и дополнительных функций. Самые дорогие модели имеют мощность от 150А, а их стоимость может даже превышать 1000000 рублей. Для профессионалов, которые постоянно занимаются сплавлением, рекомендуется приобретать качественное и дорогое оборудование. Заплатив один раз можно получить многофункциональное устройство, с помощью которого можно выполнять всевозможные процедуры по металлообработке. Современные сварочные плазменные аппараты – это компактные устройства, сравнимые по размерам с аргонно-дуговыми, инверторными или трансформаторными аппаратами. Простейшие модели имеют компактный размер и минимум настроек для удобства пользования. С их помощью можно производить сварку и резку металла.  Рисунок 7 - Схема сборки оборудования при ручной плазменной резке С ростом цены увеличивается функциональность аппаратов, так в продаже можно найти оборудование, с функцией пайки. Устройства профессионального уровня позволяют проводить операции воронения, термического оксидирования, порошкового напыления и закалки. 4. Достоинства и недостатки плазменной сварки Плазменная сварка прямого действия и косвенного имеет свои достоинства и недостатки. Главными достоинства, которые делают данный способ незаменимым для использования в разных промышленных отраслях, являются следующие: высокий коэффициент полезного действия и высокая скорость выполнения работ; высококачественная резка металла оставляет гладкие кромки и не требует дополнительной их обработки; возможность варить и резать изделия, толщиной почти в сантиметр; при работе нет шлаков и отходов; контроль глубины провара металла, что позволяет избежать пропалов и деформации; простота в использовании аппарата. Так же эти методы имеют и недостатки: дороговизна оборудования и высокая стоимость работ; в сфере профессионального использования высокие требования к мастеру; необходимость постоянного контроля над охлаждением, из-за высокой рабочей температуры. Если изучить подробнее все недостатиок, то их можно превратить в положительные характеристики. Заключение Плазменная обработка металлов бывает нескольких видов, такие как резка, сварка, наплавка. Плазменная сварка по сравнению с дуговой имеет следующие преимущества: производительность у плазменной сварки примерно в 4 раза больше, чем у дуговой сварки; плазменная сварка имеет низкую деформируемость обрабатываемого металла. Уменьшение деформируемости происходит за счет высоких скоростей сварки и резки; у дуговой сварки большое количество отходов при резке металлов, по сравнению с плазменной. У плазменной меньше отходов, так как щели реза меньше, чем при кислородной резке. Список используемой литературы 1. Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. - М.: Машиностроение, 1978 2. «Теоретические основы технологии плазменного напыления» учеб. пособие, 2003 Пузряков А.Ф. 3. Введение в сварочные технологии. Электродуговая сварка: Учебное пособие / С.Н. Козловский; СибГАУ. Красноярск, 2007. 4. Плазменная сварка. Электронный ресурс: https://otherreferats.allbest.ru/manufacture/00606074_0.html 5. Плазменная сварка и резка металлов. Электронный ресурс: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=810002 6. Плазменная обработка материалов. Электронный ресурс: https://studwood.ru/2146348/tovarovedenie/zaklyuchenie |