Плазменная сварка и резка

Что собой представляет плазменная резка и сварка? Это в первую очередь более высокая продуктивность и лучшее качество по сравнению с газокислородным вариантом, меньшие расходы, а также простота в использовании и безопасность.

Сущность способа. Что такое плазма? Это — ионизированный газ, который содержит электрически заряженные частицы, а также имеющий способность проводить ток. При нагреве газа происходит ионизация. Чем выше температура газа, тем выше степень ионизации. В центральной части сварочной дуги температура нагрева газа достигает температуры от 5000°С до 30000°С, ярко светится, имеет высокую электропроводность и, собственно, представляет собой типичную плазму. Для сварки и резки в специальных плазмотронах получают плазменную струю. В плазмотронах ионизация и нагревание газа осуществляются в специальных камерах дуговым разрядом.

Процесс плазменной резки основывается на использовании воздушно-плазменной дуги постоянного тока прямого действия (разрезаемый металл – анод, электрод-катод). Сущность процесса состоит в местном расплавлении и одновременном выдувании расплавленного металла, что в свою очередь при перемещении плазменного резака относительно рассекаемого металла образует полости реза.

Для возбуждения рабочей дуги (разрезаемый металл — электрод), зажигается с помощью осциллятора вспомогательная дуга между соплом и электродом – её ещё называют «дежурная дуга». Эта дуга выдувается из сопла в виде факела длиной от 20 до 40 мм пусковым воздухом. Ток дежурной дуги равен 25 или от 40 А до 60 А, это зависит от источника плазменной дуги. Когда факел касается дежурной дуги металла, то возникает рабочая режущая дуга, при этом требуется повышенный расход воздуха, а дежурная дуга при этом отключается автоматически.

Где применяется способ воздушно-плазменной резки? Так как здесь в качестве плазмообразующего газа применяется сжатый воздух, то это открывает широкие возможности при раскрое легированных и низкоуглеродистых сталей, а ещё сплавов цветных металлов .

В чём преимущества воздушно-плазменной резки в сравнении с плазменной резкой в инертных газах и механизированной кислородной резкой? А они заключаются в простоте процесса резки, в применении дешёвого плазмообразующего газа — обычного воздуха, очень высокая чистота реза во время обработки низколегированных и углеродистых сталей, низкая степень деформации, а сам процесс более устойчив, чем резка в водородосодержащих смесях.

Как это происходит. В камеру вдувается газ, который сжимает в канале сопла плазмотрона столб дуги и охлаждает в нём его поверхностные слои, а также повышает температуру столба. Это приводит к тому, что струя нагретого до высоких температур проходящего газа ионизируется и в итоге приобретает свойства плазмы. Увеличение объема газа в 50 … 100 и более раз при нагреве приводит к истечению плазмы со скоростью близкой к скорости звука. Такая струя плазмы легко расплавляет абсолютно любой металл.

Для механизированной и ручной плазменно-дуговой сварки, резки и наплавки существует специальное оборудование и сопутствующие расходные материалы. Существует достаточно много различных горелок, которые отличаются конструкцией катода (дисковый, полый, стержневой), способом охлаждения (воздухом, водой), способом стабилизации дуги (магнитным полем, водой, газом), составом плазмообразующей среды, родом тока и т.д.

Дуговая плазменная струя является интенсивным источником теплоты с обширным диапазоном технологических свойств. Её можно использовать для резки, сварки, нагрева не только электропроводных металлов, но и неэлектропроводных материалов, например: керамика, стекло и др.