Анализ принципа, применения, преимуществ и недостатков плазменной дуговой сварки

 

Плазменная дуговая сварка (PAW) - это передовая технология, которая создает высокотемпературную плазму путем сжатия дуги и использует ее высокую плотность энергии для плавления металлов для сварки. Этот процесс возник из газовой дуговой сварки вольфрама и после оптимизации широко применяется в промышленных областях, связанных с огнетерпимыми металлами и высокими требованиями к точности. Ниже приводится подробное объяснение таких аспектов, как принцип, сценарии применения, преимущества и недостатки.

 

Технический принцип

Ядро плазменной дуговой сварки лежит в эффекте дугового сжатия. Во время сварки дуга, генерируемая между вольфрамовым электродом (катодом) и рабочей частью (анодом), подвергается механическому сжатию, тепловому сжатию и электромагнитному сжатию через специальное сопло, чтобы сформировать плазменную дугу с температурой, превышающей 30 000 ° C. Плотность энергии этого высокотемпературного плазменного луча может быть более чем в три раза выше обычной дуги, которая может мгновенно расплавиться через материал и сформировать стабильный свар. Экранирующий газ (обычно аргон или аргоновая смесь) окружает плазменный поток, чтобы предотвратить окисление плавленного бассейна и обеспечить качество сварки.

 

Поля применения

1. Широкая адаптируемость материала: она применима к огнеупорным или легко окисляемым металлам, таким как нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, титановые сплавы и никельовые сплавы. Особенно подходит для сварки высокотеплопроводных материалов, таких как медь и магний.

2. Высокоточное производство: В автомобильной промышленности, он используется для ключевых компонентов, таких как рамки кузова и блоки цилиндров двигателя; в аэрокосмической области он применяется к точным компонентам, таким как лопатки реактивных двигателей и топливные баки; в индустрии медицинских изделий на него полагаются для достижения дефектно-свободной сварки хирургических инструментов.

3. Тонкая - сварка пластины и контейнера: она хороша в обращении с тонкими пластинами толщиной 0,1 - 25 мм и широко используется в герметических конструкциях, таких как химические сосуды под давлением и теплообменники.

 

Преимущества процесса

- Высокая плотность энергии: это позволяет глубокое проникновение. Пластины толщиной менее 8 мм могут быть сварены в один проход без скошения, повышая эффективность.

- Отличное качество сварки: зона, затронутая теплом, узка, а деформация составляет только одну треть от традиционной дуговой сварки, избегая снижения механических свойств материала.

- Сильная совместимость автоматизации: она может быть сочетана с устройством подачи провода для завершения автоматизированной высокоскоростной сварки, и скорость более чем на 40% выше, чем аргоновая дуговая сварка.

- Высокая стабильность дуги: Он имеет сильную способность противодействия помехам, равномерное образование сварки и подходит для сварки всех позиций.

 

Технические ограничения

- Высокая сложность оборудования: для этого требуется специализированный генератор плазмы, высокочастотное запускное устройство дуги и система водного охлаждения. Стоимость оборудования выше, чем обычных дуговых сварщиков.

- Строгий порог работы: такие параметры, как скорость потока ионного газа и длина дуги, должны быть точно контролированы, и это сильно зависит от опыта сварщика.

- Ограничение толщины: Максимальная применимая толщина для сварки одного прохода составляет около 25 мм. Для сверхтолстых деталей требуется многослойная и многопроходная сварка.

- Плохая доступность: сварочный факел относительно большой по размерам, что затрудняет доступ к внутренней части сложных конструкций для сварки.

 

Горизонтальное сравнение

По сравнению слазерная сварка , инвестиции в оборудование плазменной дуговой сварки на 50% - 70% ниже, и он имеет более низкие требования к чистоте металлической поверхности, но его точность немного ниже. По сравнению с аргоновой дуговой сваркой его глубина проникновения более чем в два раза глубже, а скорость сварки может быть увеличена в 3 - 5 раз. В области производства сосудов под давлением скорость прохождения процесса плазменной сварки достигает 99,8%, значительно выше, чем обычные методы.