Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Сентября 2015 в 20:07, реферат
На сегодняшний день сварка является ключевой технологией, которая нашла применение практически во всех сферах и отраслях. Ведущие отрасли, такие как тяжелое машиностроение, автомобильная и авиационная промышленность, энергетика, особенно нефтяная и газовая отрасли, судостроение, промышленное и гражданское строительство, ЖКХ требуют все больше новых технологических решений, высокопроизводительного оборудования и прогрессивных материалов в области сварочного производства.
Введение 3
1. История плазменной сварки 4-6
2. Сущность метода 7-8
3. Общая схема плазменной сварки 9-10
4. Область применения 11
5. Оборудования при плазменной сварке 12-13
6. Преимущества и недостатки 14
Заключение 15
Список использованных источников
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. История плазменной сварки 4-6
2. Сущность метода
3. Общая схема плазменной сварки
4. Область применения
5. Оборудования при плазменной сварке
6. Преимущества и недостатки
Заключение
Список использованных источников
Введение
На сегодняшний день сварка является ключевой технологией, которая нашла применение практически во всех сферах и отраслях. Ведущие отрасли, такие как тяжелое машиностроение, автомобильная и авиационная промышленность, энергетика, особенно нефтяная и газовая отрасли, судостроение, промышленное и гражданское строительство, ЖКХ требуют все больше новых технологических решений, высокопроизводительного оборудования и прогрессивных материалов в области сварочного производства. [1]
Внедрение технологий с использованием высококонцентрированных источников энергии позволяет значительно повысить производительность процессов и получить ряд дополнительных преимуществ. Одним из таких технологий является плазменная сварка.
История плазменной сварки [2]
Применение плазмотронов в сварочной технике началось с середины 50-х гг. ХХ в., после того как для соединения тонколистового металла получила широкое распространение аргонно-дуговая сварка неплавящимся электродом. Естественно, что первые сварочные плазмотроны были сконструированы на базе горелок для аргонно-дуговой сварки.
Основное отличие их заключалось в применении водоохлаждаемой металлической камеры вместо керамического защитного сопла. Эта камера полностью охватывала вольфрамовый электрод, оканчиваясь соплом, соосным с электродом и соизмеримым с диаметром столба дуги. Проходящий под давлением между водоохлаждаемыми стенками камеры и столбом дуги газ охлаждал и сжимал столб, а также обеспечивал его тепловую и электрическую изоляцию от стенок сопла.
В сварочных плазмотронах истекающая из сопла плазменная струя совмещена со столбом дуги. Таким образом, при плазменной сварке и резке теплопередача в обрабатываемый металл осуществляется как путем конвективного нагрева его плазменной струей, так и за счет тепла дуги. Это обеспечивает высокий энергетический КПД данных процессов.
Применение плазменной сварки и резки в нашей стране базировалось на результатах систематических исследований, которые проводились в Институте металлов им. А.А. Байкова под руководством Н.Н. Рыкалина. Были изучены физические и энергетические свойства сжатой дуги в аргоне, определены ее технологические возможности. В частности, было показано, что плазменная струя проявляет ярко выраженные режущие свойства. Это обусловило сравнительно высокие темпы развития промышленных разработок в этом направлении.
Основная задача, на решение которой была направлена исследовательская мысль специалистов по резке, состояла в максимальном повышении тепловой концентрации и кинетической энергии сжатой дуги. На первой стадии развития плазменной резки в качестве плазмообразующего газа использовали аргон. Его применение обеспечивало высокую стойкость вольфрамовых электродов, легкость зажигания дуги и низкое ее напряжение, что было особенно благоприятно для ручного способа.
До середины 60-х гг. прошлого века были разработаны ручные и механизированные установки, а также технологии для плазменной резки алюминия, меди, латуни и нержавеющей стали. Последующие работы привели к созданию процессов, в которых используются более дешевые рабочие среды, а плазмотроны имеют более высокую стойкость. Кроме того, были определены области рационального применения рабочих сред при плазменной резке. В качестве рабочих сред наиболее широко стали использоваться технические газы: азот, водород, кислород, сжатый воздух.
При этом выбор производится с учетом свойств рабочей среды и обрабатываемого материала. Одновременно были разработаны катоды плазмотронов из более надежных материалов, чем вольфрам. В частности, циркониевые и гафниевые катоды позволили применять плазменную резку в окислительных средах. Для применения плазменной струи для сварки металлов необходимо было решить сложную проблему – сохранив высокую тепловую мощность столба дуги, уменьшить ее силовое воздействие, которое выдувает металл из сварочной ванны и вызывает неудовлетворительное формирование шва. Исследования, проводившиеся в нашей стране и за рубежом, показали, что для решения вышеуказанной проблемы необходимо найти рациональное соотношение основных технологических характеристик процесса: величины сварочного тока, длины дуги и расхода плазмообразующего газа.
Было разработано несколько технологических схем процесса плазменной сварки. Для сварки тонколистовых материалов применены малоамперные дуги, горящие в импульсном режиме. Импульсное введение тепла в металл расширяет область регулирования теплового режима сварки и существенно уменьшает теплоотвод в кромки металла. Для расширения диапазона толщин металла, свариваемого сжатой дугой, применили другой прием: снизили эффективность обжатия дуги с одновременным увеличением диаметра канала сопла. Это позволило сваривать нержавеющие стали и алюминиевые сплавы толщиной 10 мм. Исследования по применению для сварки малоамперных дуг привели к созданию микроплазменной сварки.
Этот способ разработан в 1965 г. в Швейцарии фирмами «Сешерон» и «Мессер-Грисхайм». Для микроплазменной сварки используют малогабаритные горелки с вольфрамовым электродом, рассчитанные на сварочный ток не более 30-40 А. Данным способом сваривают листы толщиной 0,025–0,8 мм из углеродистой и нержавеющей стали, меди, никелевых сплавов, титана, молибдена, тантала, вольфрама, золота. Процесс ведут в непрерывном или импульсном режиме.
2. Сущность метода [3]
Плазма - ионизированный газ, содержащий электрически заряженные частицы и способный проводить ток. Ионизация газа происходит при его нагреве. Степень ионизации тем выше, чем выше температура газа. В центральной части сварочной дуги газ нагрет до температур 5000 ...30 000 °С, имеет высокую электропроводность, ярко светится и представляет собой типичную плазму. Плазменную струю, используемую для сварки и резки, получают в специальных плазмотронах, в которых нагревание газа и его ионизация осуществляются дуговым разрядом в специальных камерах.
Дуговую плазменную струю для сварки и резки получают по двум основным схемам. При плазменной струе прямого действия изделие включено в сварочную цепь дуги, активные пятна которой располагаются на вольфрамовом электроде и изделии. При плазменной струе косвенного действия активные пятна дуги находятся на вольфрамовом электроде и внутренней или боковой поверхности сопла. Плазмообразующий газ может служить также и защитой расплавленного металла от воздуха. В некоторых случаях для защиты расплавленного металла используют подачу отдельной струи специального, более дешевого защитного газа. Газ, перемещающийся вдоль стенок сопла, менее ионизирован и имеет пониженную температуру. Благодаря этому предупреждается расплавление сопла. Однако большинство плазменных горелок имеет дополнительное водяное охлаждение.
Дуговая плазменная струя - интенсивный источник теплоты с широким диапазоном технологических свойств. Ее можно использовать для нагрева, сварки или резки как электропроводных металлов, так и неэлектропроводных материалов, таких как стекло, керамика и др. (плазменная струя косвенного действия). Тепловая эффективность дуговой плазменной струи зависит от величины сварочного тока и напряжения, состава, расхода и скорости истечения плазмообразующего газа, расстояния от сопла до поверхности изделия, скорости перемещения горелки (скорости сварки или резки) и т. д.
Геометрическая форма струи может быть также различной (квадратной, круглой и т. д.) и определяться формой выходного отверстия сопла.
Питание дуги, как правило, осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности (минуя на электроде). Возбуждают дугу с помощью осциллятора. Для облегчения возбуждения дуги прямого действия используют дежурную дугу, горящую между электродом и соплом горелки.. Для питания плазмообразующей дуги требуются источники сварочного тока с рабочим напряжением до 120 В, а в некоторый случаях и более высоким: для питания плазматрона, используемого для резки, оптимально напряжение холостого хода источника питания до 300 В. Плазменной струей можно сваривать практически все металлы в нижнем и вертикальном положениях. В качестве плазмообразующего газа используют аргон или гелий, которые также могут быть и защитными.
3. Общая схема плазменной сварки [4]
Зона сварки
Рисунок 2: зона сварки
4. Область применения
Плазменная дуга может быть использована:
По виду свариваемого металла:
5.Оборудования при плазменной сварке[5]
1. Аппарат для плазменной сварки и резки;
2. Плазмотрон;
3. Подключение к сети;
4. Пакет шлангов к плазмотрону;
5. Прищепка заземления;
6. Свариваемая деталь;
Аппараты для плазменной резки: микроплазменная установка МПУ-103(толщина разрезаемого металлопроката до 25 мм), аппарат для ручной воздушно-плазменной резки Мультиплаз-7500(толщина разрезаемого металла до 25 мм), аппарат для полуавтоматической воздушно-плазменной резки ПУРМ-140, ПУРМ-160, ПУРМ-160А, ПУРМ-180М и ПУРМ-180МА (толщина разрезаемого металлопроката до 60 мм). А также PMI-280B, УПС-501, УПС-804 и УПС-301, для плазменной сварки и установка А-1342 для микроплазменной сварки.
Рисунок 5: PMI-280B [7]
Рисунок 6: ПУРМ 120А [8]
6. Преимущества и недостатки плазменной сварки [9]
Преимущества:
По сравнению с аргонодуговой сваркой в связи с более высокой проплавляющей способностью плазменная сварка имеет следующие преимущества: