|
Читайте также: |
Для выполнения сварки металлических заготовок толщиной 20 мм и более используют источники с высокой мощностью, причем температура в активной зоне сварки достигает величин порядка (10÷30)·103 оС.
В качестве таких источников применяют устройства, в которых используется в виде рабочей среды – плазма.
Плазма – это электропроводный газ, содержащей ионы, электроны и нейтральные молекулы.
Плазменная струя – это направленный поток плазмы, формирующийся в устройствах называемых плазмотронами.
Плазмотроны бывают двух типов (рисунке 13 а, б):
а) с плазменной дугой (прямого действия);
б) с плазменной струей (косвенного действия).
а – прямого действия; б – косвенного действия: 1 – вольфрамовый электрод; 2 – дуга; 3 – сопло горелки; 4 – канал сопла; 5 – заготовка; 6 – плазменная струя
Рисунок 13.1 - Схемы получения плазменной струи
В плазмотронах с плазменной дугой (рисунок 13.1 а) электрическая дуга 2 горит между электродом 1 и заготовкой 5.
Зажигание дуги производится с использованием осциллятора, с помощью которого зажигается вначале маломощная дуга между электродом 1 и соплом горелки 3.
Плазмообразующий газ, подаваемый в корпус сопла горелки 3, попадает в зону электрической дуги 2, где превращается в термическую плазму. Плазма, неотделимая от электрической дуги, под действием электрических сил, проходя через канал сопла 4, сжимает дугу. В результате такого воздействия продуваемого газа на электрическую дугу температура последней значительно возрастает от 6·103 до (10¸30) ·103 оС. В столбе электрической дуги продуваемый газ, превращаясь в плазму, образует газообразный проводник между электродами с плотностью энергии до 1·106 вт/см2. Истечение плазменной струи характеризуется скоростями близкими к скорости звука. Радиальное распределение температуры в плазменной струе может быть охарактеризовано с использованием кривых Гаусса.
Для охлаждения сопла и канала сопла используется непрерывная подача и отвод воды.
Плазменная струя 6, совмещенная с электрической дугой, носит название плазменной дуги, а сварочные устройства – плазмотроны с плазменной дугой.
Плазменная дуга, обладающая большой тепловой мощностью, используется преимущественно для сварки различных тугоплавких материалов. Ее применяют для сварки сплавов титана, вольфрама, молибдена и высоколегированных сталей.
Применение плазменной дуги для сварки указанных металлов объясняется преимуществами, которые ей присущи по сравнению с другими видами сварки.
Такими отличительными качествами плазменной дуги являются:
а) высококонцентрированный источник тепловой энергии, обладающий по этой причине значительной проплавляющей способностью;
б) плазменная дуга обеспечивает в достаточной степени интенсивное горение, что положительно сказывается на качестве производимых сварных швов;
в) широкий диапазон регулирования параметров, определяющих режимы выполнения сварки, что позволяет производить сварку металлов от очень малых толщин 0,025 мм. до 1 мм. на достаточно малых величинах сварного тока порядка 1-10, А;
г) значительное уменьшение величин зоны термического влияния свариваемых материалов и сварочных напряжений, что особенно важно при выполнении сварки конструкций сложной пространственной формы.
В плазмотронах второго типа, т.е. в плазмотронах с плазменной струей (рисунок 13.1 б), последняя является независимым высокотемпературным источником тепловой энергии. Такие плазмотроны принципиально не отличаются от плазмотронов с плазменной дугой. Только дуга в таких плазмотронах горит между электродом 1 и соплом 3, соединенным с положительным полюсом источника постоянного тока. Таким образом, в данном случае использована система питания устройства постоянным током прямой полярности от источника с падающей характеристикой. Зажигание дуги производится также с использованием осциллятора.
Следует отметить, что тепловая мощность плазменной струи ограничена. По этой причине плазмотроны с плазменной струей используют для сварки и преимущественно резки металлических заготовок небольшой толщины, а также неэлектропроводных материалов.
В процессе резки плазменной струей только примерно 7-10% энергии продуктивно используется, по этой причине данный способ находит широкое применение и экономически оправдан только для резки неметаллических материалов.
Плазмообразующие газы или смеси газов должны отвечать следующим требованиям:
а) обеспечивать эффективное формирование сварочной (режущей) дуги;
б) надежно осуществлять передачу тепловой энергии от плазменной дуги (струи) к свариваемому (разрезаемому) материалу;
в) способствовать длительной работе сопла плазмотрона;
г) получать требуемую степень чистоты кромок материала при выполнении резки;
д) обеспечивать экономичность и безопасность работы плазмотрона.
Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 67 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Контактная стыковая сварка | | | Электронно-лучевая сварка |