Плазменная струя и плазменная дуга. Схема, работа и применение

Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток частиц или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10 000…20 000 ⁰С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. Дуга горит в узком канале сопла горелки, через который про­дувают газ. Газ, проходящий через столб дуги, нагревает­ся, ионизируется и выходит из сопла в виде высокотемпературной плазменной струи. В качестве плазмообразующих газов применяют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси.

Применяют два основных плазменных источника нагрева: плазменную струю, выделенную из столба косвенной дуги и плазменную дугу, в которых дуга прямого действия совмещена с плазменной струей.

Соответственно применяют две схемы плазменных горе­лок. В горелках для получения плазмен­ной струи дуга 1 горит между вольфрамо­вым электродом 2 и соплом 4, к которому подключен положительный полюс источ­ника тока (рис. 5.12, а). Электрод изоли­рован от корпуса горелки керамической прокладкой 3. Сопло интенсивно охлаж­дается водой. Из сопла выходит ярко све­тящаяся плазменная струя 5. Горелка пи­тается постоянным током прямой поляр­ности от источников с падающей характе­ристикой. Дугу зажигают с помощью ос­циллятора.

Плазменная струя представляет собой независимый источник теплоты, позволяющий в широких пределах изменять степень нагрева и глубину проплавления поверхности заготовок. Тепловая мощность плазменной струи ограничена, и ее применяют для сварки и резки тонких металлических листов и неэлектропроводящих материалов, для напыления тугоплавки материалов.

Устройство горелок для получения плазменной дуги (рис. 5.12, б) принципи­ально не отличается от устройства горелок первого типа. Только дуга горит между электродом и заготовкой 7.

Плазменная дуга обладает большой тепловой мощностью, имеет более широкое применение: для сварки высоколегированной стали, сплавов титана, никеля, молибдена, вольфрама. Плазменную дугу применяют для резки материалов (меди, алюминия), наплавки тугоплавких материалов на поверхность.

Плазменной дугой можно сваривать металл толщиной до 10 мм без разделки кромок и применения присадочного материала. Так как плазменная дуга обладает высокой стабильностью, то обеспечивается повышенное качество сварных швов. Это позволяет выполнять микроплазменную сварку металла толщиной 0,025…0,8 мм.

Недостаток плазменной сварки – недолговечность горелок.