Plazmové svařování a plazmové hořáky s přímým a nepřímým účinkem

Plazmový oblouk se vyznačuje extrémně vysokými teplotami (až 30000 XNUMX°C) a širokým rozsahem kontroly technologických vlastností.

Plazmové svařování má ve srovnání s argonovým obloukem vyšší schopnost tavení. To mu dává následující výhody:

• zvýšená produktivita;
• menší tepelně ovlivněná zóna;
• nižší deformace při svařování;
• snížená spotřeba ochranných plynů;
• vyšší stabilita oblouku;
• menší citlivost kvality švu na změny délky oblouku (kvůli jeho nezměněné geometrii po délce (obrázek 1).

Rýže. 1. Plazmový (stlačený) oblouk hořící na grafitu

Plazmatrony přímého a nepřímého působení

Plazmový oblouk se vyrábí pomocí zařízení zvaného plazmový hořák. Plazmový hořák lze připojit dvěma způsoby: generovat přímý oblouk (obr. 2, a) a generovat nepřímý oblouk – plazmový paprsek (obr. 2, b).

Plazmatrony připojené k vytvoření oblouku se nazývají přímo působící plazmatrony a nepřímo působící pro generování plazmového paprsku. Nepřímé plazmatrony se často strukturálně liší od přímých plazmatronů chladicím systémem sestavy plazmatronové trysky. U prvního z nich je to efektivnější.

Princip činnosti a konstrukce plazmových hořáků

U přímých plazmových hořáků je plazmový oblouk vybuzen mezi tyčovou – obvykle wolframovou – elektrodou namontovanou v plynové komoře a svařovaným obrobkem. Tryska je elektricky neutrální vůči sestavě elektrody (katody) a slouží ke stlačení a stabilizaci oblouku.

U nepřímých plazmových hořáků se mezi elektrodou a tryskou vytvoří plazmový oblouk a proud plazmy vyfoukne plazmový paprsek.

Rýže. 2. Schémata tvorby plazmy

Pro plazmové svařování kovů se obvykle používají plazmové hořáky s přímým obloukem.

Komprese obloukového sloupce probíhá následovně: pracovní plyn procházející obloukovým sloupcem se zahřívá, ionizuje a vystupuje z trysky plazmového hořáku ve formě plazmového paprsku.

Přímý plazmový oblouk má téměř válcový tvar a mírně se rozšiřuje na povrchu produktu.

Nepřímý plazmový oblouk (proud) má tvar výrazného kužele, jehož vrchol směřuje k produktu a je obklopen hořákem.

Plynová vrstva obklopující sloupec oblouku z vnějšku zůstává relativně chladná a tvoří tepelnou a elektrickou izolaci mezi plazmovým obloukem a kanálem trysky. Hustota proudu oblouku v plazmatronech dosahuje 100 A/mm2 a teplota je 15000–30000 °C.

Vlastnosti oblouků přímé a nepřímé akce

U plazmového hořáku s přímým obloukem je plazmový paprsek kombinován s obloukovým sloupcem – na rozdíl od plazmového hořáku s nepřímým obloukem. To znamená, že první plazmatron se vyznačuje vyšší teplotou a tepelným výkonem.

Proces buzení oblouku přímo mezi elektrodou a produktem je obtížně proveditelný. Proto je nejprve mezi elektrodou a tryskou vybuzen oblouk (pohotovostní režim), a když se jeho hořák dotkne výrobku, automaticky se zapálí hlavní oblouk mezi elektrodou a výrobkem.

Pilotní oblouk se vypne, když hlavní oblouk trvale hoří. Pilotní oblouk je obvykle napájen ze stejného zdroje jako hlavní oblouk přes odpory omezující proud.

U plazmových hořáků s přímým obloukem je do produktu přiváděno dodatečné teplo díky elektronickému proudu. Účinnost takových plazmatronů je výrazně vyšší než u plazmatronů s nepřímým obloukem. Plazmové hořáky s přímým obloukem se proto nejlépe používají pro svařování, řezání, navařování a plazmové hořáky s nepřímým obloukem pro stříkání, ohřev atd.

Plazmový oblouk lze použít:

• při svařování tenkých plechů o tloušťce menší než 1 mm, včetně žáruvzdorných kovů;
• při svařování kovů s nekovy;
• pro povrchovou úpravu a potahování tavením elektronického nebo přídavného výplňového drátu přiváděného do oblouku;
• pro pájení;
• separační řezání a povrchová úprava různých kovů.