|
|
| (не показано 11 промежуточных версий 4 участников) |
| Строка 1: |
Строка 1: |
| | + | <noinclude>{| border=1 |
| | + | |bgcolor=#FFFFCC| '''Использование''' - в текст <big>своей статьи</big> вписываете '''<nowiki>{{subst: Шаблон: Вики-статья - результат исследования студентов}}</nowiki>''' и шаблон развёртывается |
| | + | |} |
| | + | </noinclude> |
| | + | |
| | ==Название проекта== | | ==Название проекта== |
| − | [[Учебный проект: Сварка плазменной струёй]]
| |
| | | | |
| − | ==Авторы и участники проекта==
| |
| | | | |
| − | Студенты третьего курса ВГИПУ
| |
| | | | |
| − | ==Тема исследования группы== | + | ==Авторы и участники проекта== |
| − | Смысл существования различных технологий современной плазменной сварки.
| |
| | | | |
| − | == Проблемный вопрос (вопрос для исследования)==
| |
| − | Каков принцип действия микроплазменной сварки?
| |
| | | | |
| − | == Гипотеза исследования ==
| |
| − | Мы считаем что смысл существования в том что использования плазменной сварки более предпочьтительней для сварки некоторых металлов т.к. необходима более высокая температура.
| |
| | | | |
| − | ==Цели исследования== | + | ==Тема исследования группы== |
| − | Осуществить поиск и произвести анализ материала о технологиях плазменной сварки.
| |
| | | | |
| − | ==Ход работы==
| |
| − | [[Изображение:Публикация12.jpg|500px]]
| |
| | | | |
| − | ==Результаты проведённого исследования==
| |
| − | Для организации взаимодействия в ходе проектной деятельности нами была создана
| |
| − | [https://groups.google.com/group/Alex81991?hl=ru '''Google группа''']
| |
| | | | |
| − | Была организована совместная подборка ссылок по теме исследования с помощью [http://bobrdobr.ru/people/Alex81991/ '''сервиса БобрДобр''']
| + | == Проблемный вопрос (вопрос для исследования)== |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | + | == Гипотеза исследования == |
| | | | |
| | | | |
| − | Плазменная сварка – это сварка с помощью направленного потока плазменной дуги. Имеет много общего с технологией аргонной сварки.
| + | ==Цели исследования== |
| − | Общепринятые обозначения
| |
| − | | |
| − | PAW – Plasma Arc Welding – сварка плазменной дугой
| |
| − | Технология плазменной сварки
| |
| − | | |
| − | Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул, а также электрически заряженных ионов и электронов. В таком определении обычная дуга может быть названа плазмой. Однако по отношению к обычной дуге термин «плазма» практически не применяют, так как обычная дуга имеет относительно невысокую температуру и обладает невысоким запасом энергии по сравнению с традиционным понятием плазмы.
| |
| − | | |
| − | [[Изображение:Plasma-01.JPG|300px]]
| |
| − | | |
| − | Рисунок. Схема процесса плазменной сварки
| |
| − | | |
| − | Для повышения температуры и мощности обычной дуги и превращения ее в плазменную используются два процесса: сжатие дуги и принудительное вдувание в нее плазмообразующего газа. Схема получения плазменной дуги приведена на рисунке выше. Сжатие дуги осуществляется за счет размещения ее в специальном устройстве – плазмотроне, стенки которого интенсивно охлаждаются водой. В результате сжатия уменьшается поперечное сечение дуги и возрастает ее мощность – количество энергии, приходящееся на единицу площади. Температура в столбе обычной дуги, горящей в среде аргона, и паров железа составляет 5000–7000°С. Температура в плазменной дуге достигает 30 000°С.
| |
| − | | |
| − | Одновременно со сжатием в зону плазменной дуги вдувается плазмообразующий газ, который нагревается дугой, ионизируется и в результате теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз. Это заставляет газ истекать из канала сопла плазмотрона с высокой скоростью. Кинетическая энергия движущихся ионизированных частиц плазмообразующего газа дополняет тепловую энергию, выделяющуюся в дуге в результате происходящих электрических процессов. Поэтому плазменная дуга является более мощным источником энергии, чем обычная.
| |
| − | | |
| − | Основными чертами, отличающими плазменную дугу от обычной, являются:
| |
| − | более высокая температура;
| |
| − | меньший диаметр дуги;
| |
| − | цилиндрическая форма дуги (в отличие от обычной конической);
| |
| − | давление дуги на металл в 6–10 раз выше, чем у обычной;
| |
| − | возможность поддерживать дугу на малых токах (0,2–30 А).
| |
| − | | |
| − | Перечисленные отличительные черты делают плазменную дугу по сравнению с обычной более универсальным источником нагрева металла. Она обеспечивает более глубокое проплавление металла при одновременном уменьшении объема его расплавления. На рисунке приведена форма проплавления для обычной дуги и плазменной. Из рисунка видно, что плазменная дуга – более концентрированный источник нагрева и позволяет без разделки кромок сваривать большие толщины металла. Из-за своей цилиндрической формы и возможности существенно увеличить длину такая дуга позволяет вести сварку в труднодоступных местах, а также при колебаниях расстояния от сопла горелки до изделия.
| |
| − | | |
| − | [[Изображение:Plasma-02.JPG]]
| |
| − | | |
| − | Рисунок. Форма проплавления для обычной и плазменной дуги
| |
| − | | |
| − | Возможны две схемы процесса:
| |
| − | сварка плазменной дугой, когда дуга горит между неплавящимся электродом и изделием,
| |
| − | и плазменной струей, когда дуга горит между неплавящимся электродом и соплом плазмотрона и выдувается потоком газа.
| |
| − | | |
| − | Первая схема наиболее распространена.
| |
| − | | |
| − | В качестве плазмообразующего газа при сварке используется обычно аргон, иногда с добавками гелия или водорода. В качестве защитного газа используется чаще всего также аргон. Материал электрода – вольфрам, активированный иттрием, лантаном или торием, а также гафний и медь.
| |
| − | Разновидности
| |
| − | | |
| − | В зависимости от силы тока различают три разновидности плазменной сварки:
| |
| − | микроплазменная (Iсв = 0,1–25А);
| |
| − | на средних токах (Iсв = 50–150А);
| |
| − | на больших токах (Iсв > 150А).
| |
| − | Микроплазменная сварка
| |
| − | | |
| − | Наиболее распространенной является микроплазменная сварка. В связи с достаточно высокой степенью ионизации газа в плазмотроне и при использовании вольфрамовых электродов диаметром 1–2 мм плазменная дуга может гореть при очень малых токах, начиная с 0,1 А.
| |
| − | | |
| − | | |
| − | | |
| − | Рисунок. Схема процесса микроплазменной сварки
| |
| − | | |
| − | Специальный малоамперный источник питания (см. рисунок выше) постоянного тока предназначен для получения дежурной дуги, непрерывно горящей между электродом и медным водоохлаждаемым соплом. При подведении плазмотрона к изделию зажигается основная дуга, которая питается от источника. Плазмообразующий газ подается через сопло плазмотрона, имеющее диаметр 0,5–1,5 мм.
| |
| − | | |
| − | Защитный газ подается через керамическое сопло. Плазменная горелка охлаждается водой. Для зажигания дуги в сварочной установке имеются осцилляторы дежурной и основной дуги.
| |
| − | | |
| − | Микроплазменная сварка является весьма эффективным способом сплавления изделий малой толщины, до 1,5 мм. Диаметр плазменной дуги составляет около 2 мм, что позволяет сконцентрировать тепло на ограниченном участке изделия и нагревать зону сварки, не повреждая соседние участки. Такая дуга имеет цилиндрическую форму, поэтому глубина проплавления и другие параметры шва мало зависят от длины дуги, что позволяет при манипуляциях сварщиком горелкой избежать прожогов, характерных для обычной аргонодуговой сварки тонкого металла.
| |
| − | | |
| − | Основным газом, использующимся в качестве плазмообразующего и защитного, является аргон. Однако в зависимости от свариваемого металла к нему могут осуществляться добавки, увеличивающие эффективность процесса сварки. При сварке сталей к защитному аргону целесообразна добавка (8–10%) водорода, что позволяет повысить тепловую эффективность плазменной дуги. Это связано с диссоциацией водорода на периферии столба дуги и последующей его рекомбинацией с выделением тепла на поверхности свариваемого металла. При сварке низкоуглеродистых сталей к аргону возможна добавка углекислого газа, при сварке титана – добавка гелия.
| |
| − | | |
| − | Установки для микроплазменной сварки позволяют осуществлять сварку в различных режимах: непрерывный прямой полярности, импульсный прямой полярности (позволяет регулировать тепловложение), разнополярными импульсами (для алюминия, обеспечивает разрушение оксидной пленки), непрерывный обратной полярности. Наиболее распространенной установкой является МПУ-4у.
| |
| − | | |
| − | К основным параметрам процесса микроплазменной сварки относятся сила тока, напряжение, расход плазмообразующего и защитного газа, диаметр канала сопла, глубина погружения в сопло электрода, диаметр электрода.
| |
| − | | |
| − | Микроплазменная сварка успешно применяется при производстве тонкостенных труб и емкостей, приварке мембран и сильфонов к массивным деталям, соединении фольги, термопар, при изготовлении ювелирных изделий.
| |
| − | Плазменная сварка на средних токах
| |
| − | | |
| − | Плазменная сварка на токах Iсв = 50–150А имеет много общего с аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом. Однако из-за более высокой мощности дуги и ограниченной площади нагрева она является более эффективной. По энергетическим характеристикам плазменная дуга занимает промежуточное положение между обычной дугой и электронным или лазерным лучом. Она обеспечивает более глубокое проплавление, чем обычная дуга, при меньшей ширине шва. Кроме энергетических характеристик, это связано и с более высоким давлением дуги на сварочную ванну, вследствие чего уменьшается толщина прослойки жидкого металла под дугой и улучшаются условия теплопередачи в глубь основного металла. Сварка может осуществляться с применением присадочной проволоки или без нее.
| |
| − | Плазменная сварка на больших токах
| |
| | | | |
| − | Плазменная сварка на токах более I = 150A оказывает еще большее силовое воздействие на металл (плазменная дуга на токах 150А эквивалентна 300А дуге при сварке неплавящимся электродом).
| |
| | | | |
| − | Сварка сопровождается полным проплавлением с образованием в ванне сквозного отверстия. Происходит как бы разрезание деталей с последующей заваркой.
| + | ==Результаты исследования== |
| | | | |
| − |
| |
| − |
| |
| − | Рисунок. Формирование шва со сквозным проплавлением при плазменной сварке на больших токах
| |
| − |
| |
| − | Металл с обратной стороны шва удерживается силами поверхностного натяжения. Диапазон режимов весьма ограничен, поскольку при сварке возможны прожоги.
| |
| − |
| |
| − | Плазменная сварка на больших токах используется при сплавлении низкоуглеродистых и легированных сталей, меди, алюминиевых сплавов, титана и других материалов. Во многих случаях она позволяет значительно уменьшить затраты, связанные с разделкой кромок, повысить производительность, улучшить качество швов.
| |
| | | | |
| | ==Вывод== | | ==Вывод== |
| | | | |
| − | В итоге мы убедились что плазменная сварка требует высокой культуры производства, соблюдения технологии заготовки и сборки, тщательного обеспечения условий охлаждения плазмотронов и правил их эксплуатации. Даже небольшие нарушения режима охлаждения плазмотрона вследствие высоких температур и малого диаметра сопла приводят к его разрушению.
| |
| | | | |
| | ==Полезные ресурсы== | | ==Полезные ресурсы== |
| − | [http://svarka.pstu.ru/plasma/tehnolog-Al.htm Плазменная сварка алюминиевых сплавов]
| |
| | | | |
| − | [http://electrosvarka.su/index.php?mod=text&uitxt=488 Плазменная сварка и резка металлов]
| |
| | | | |
| − | [http://svarka-prom.ru/?p=343 Метод плазменной сварки]
| + | == Другие документы == |
| | | | |
| − | [http://websvarka.ru/weld-88.html Плазменная сварка - Обжатие дуги]
| |
| − |
| |
| − | == Другие документы ==
| |
| | [[Категория:Проекты]] | | [[Категория:Проекты]] |
| − | [http://www.svarkainfo.ru/rus/lib/history/ История сварки]
| |
