Плазмалық аргондық дәнекерлеу (PAW) процесі: газдық вольфрамды дәнекерлеуге ұқсас, бірақ арнайы мундштук арқылы жоғары жылдамдықты плазма ағыны құрылады. Температурасы өте жоғары!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Дәнекерлеу процесі
Welding process
Плазмалық доғалы дәнекерлеу (PAW) – газды вольфрамды доғалы дәнекерлеуге (GTAW) ұқсас дәнекерлеу процесі. Электр доғасы электрод (әдетте, бірақ әрқашан емес, синтезделген вольфрамнан жасалған) мен дайындама арасында пайда болады. GTAW-тен басты айырмашылығы – PAW-да электрод оттықтың корпусы ішінде орналасқандықтан, плазмалық доға қорғау газы қабығынан бөлінеді. Плазма содан кейін доғаны тарылтатын жіңішке тесікті мыс сопло арқылы итеріледі және плазма жоғары жылдамдықпен (дыбыс жылдамдығына жуықтап) және 28 000 °C немесе одан да жоғары температурада тесіктен шығады. Доғалық плазма – газдың уақытша күйі. Газ электр тогының өтуінен иондалады және электр тогын өткізгіш болады. Иондалған күйде атомдар электрондарға (-) және катиондарға (+) ыдырайды, ал жүйе иондар, электрондар және жоғары қуаттанған атомдар қоспасын қамтиды. Иондану дәрежесі 1%-дан 100%-дан астам болуы мүмкін (қос және үш есе иондану да мүмкін). Мұндай күйлер орбиталарынан көбірек электрондар тартылғанда пайда болады. Плазмалық ағынның энергиясы және осымен температура, доғалық плазманы жасау үшін қолданылатын электр қуатына байланысты. Плазмалық оттықтың ішінде алынған температураның әдеттегі мәні, қарапайым электрлік дәнекерлеу доғасындағы шамамен температурадан жоғары болады. Барлық дәнекерлеу доғалары (ішінара иондалған) плазмалар, бірақ плазмалық доғалы дәнекерлеудегі доға – тарылған доғалық плазма. Окси-газ оттықтарын дәнекерлеуге немесе кесуге қолдануға болатындай, плазмалық оттықтарды да қолдануға болады.
Plasma arc welding (PAW) is an arc welding process similar to gas tungsten arc welding (GTAW). The electric arc is formed between an electrode (which is usually but not always made of sintered tungsten) and the workpiece. The key difference from GTAW is that in PAW, the electrode is positioned within the body of the torch, so the plasma arc is separated from the shielding gas envelope. The plasma is then forced through a fine bore copper nozzle which constricts the arc and the plasma exits the orifice at high velocities (approaching the speed of sound) and a temperature approaching 28,000 °C (50,000 °F) or higher. Arc plasma is a temporary state of a gas. The gas gets ionized by electric current passing through it and it becomes a conductor of electricity. In ionized state, atoms are broken into electrons (−) and cations (+) and the system contains a mixture of ions, electrons and highly excited atoms. The degree of ionization may be between 1% and greater than 100% (possible with double and triple degrees of ionization). Such states exist as more electrons are pulled from their orbits. The energy of the plasma jet and thus the temperature depends upon the electrical power employed to create arc plasma. A typical value of temperature obtained in a plasma jet torch is on the order of , compared to about in ordinary electric welding arc. All welding arcs are (partially ionized) plasmas, but the one in plasma arc welding is a constricted arc plasma. Just as oxy fuel torches can be used for either welding or cutting, so too can plasma torches.
Тұжырымдама
Плазмалық доғалы дәнекерлеу – вольфрам немесе вольфрам қорытпасы электроды мен сумен салқындатылған (қысымдағыш) сопло (өткізілмейтін доға) немесе вольфрам немесе вольфрам қорытпасы электроды мен өңделетін бұйым (өткізілетін доға) арасындағы шоғырланған доғадан туындайтын жылу арқылы металдарды қосатын доғалы дәнекерлеу процесі. Процесте екі инерт газ қолданылады: біреуі доғалық плазманы құрайды, екіншісі оны қорғайды. Толықтырғыш металл қолданылуы немесе қолданылмауы мүмкін.
Plasma arc welding is an arc welding process wherein coalescence is produced by the heat obtained from a constricted arc setup between a tungsten/alloy tungsten electrode and the water cooled (constricting) nozzle (non transferred arc) or between a tungsten/alloy tungsten electrode and the job (transferred arc). The process employs two inert gases, one forms the arc plasma and the second shields the arc plasma. Filler metal may or may not be added.
Тарих
Плазмалық доғамен дәнекерлеу және кесу процесі 1953 жылы Роберт М. Гейдж жасап, 1957 жылы патент алған. Бұл процестің ерекшелігі – жұқа да, қалың да металдарды жоғары дәлдікпен кесуге және дәнекерлеуге мүмкіндік беруі. Сонымен қатар, ол металдарды басқа металдарға шашыратып жапсыру арқылы қаттытуға да қабілетті болды. Мысалы, Айға ұшуға дайындалған Сатурн зымырасының турбиналық қанатшаларын шашыратып жапсыру.
The plasma arc welding and cutting process was invented by Robert M. Gage in 1953 and patented in 1957. The process was unique in that it could achieve precision cutting and welding on both thin and thick metals. It was also capable of spray coating hardening metals onto other metals. One example was the spray coating of the turbine blades of the moon bound Saturn rocket.
Жұмыс істеу принципі
Плазмалық доғалы дәнекерлеу – вольфрамды инертті газбен (TIG) дәнекерлеудің жетілдірілген түрі. TIG дәнекерлеуде ашық доға аргон немесе гелиймен қорғалады, ал плазмалық дәнекерлеуде арнайы шындырғыш қолданылады, онда соқпақ доғаны қысқарту үшін соқпақ пайдаланылады, ал қорғау газы шындырғыштан бөлек беріледі. Доғаны сумен салқындатылатын кішкентай диаметрлі соқпақ көмегімен қысқартады, ол доғаны қысып, оның қысымын, температурасын және жылуын күрт арттырады, соның нәтижесінде доғаның тұрақтылығы, доғаның пішіні және жылу беру қасиеттері жақсарады. Плазмалық доғалар газдың екі түрінде қалыптасады: ламинарлық (төмен қысым және ағын) және турбулентті (жоғары қысым және ағын). Қолданылатын газдар – аргон, гелий, сутек немесе олардың қоспасы. Плазмалық дәнекерлеуде ламинарлық ағын (төмен қысым және плазмалық газдың төмен ағыны) пайдаланылады, бұл қорытылған металдың дәнекерлеу аймағынан шығып кетпеуін қамтамасыз етеді. Плазмалық дәнекерлеуде дәнекерлеу процесін бастау үшін бастапқы доға (пилоттық доға) қолданылады. Доға электрод пен сумен салқындатылатын қысқыш соқпақ арасында пайда болады. Бастапқы доға жоғары жиілікті генераторды пайдалану арқылы туындайды. Бастапқы жоғары жиілікті ортадан кейін пилоттық доға (төмен ток) электрод пен соқпақ арасында төмен токпен жасалады. Негізгі доға соққаннан кейін соқпақ бейтарап күйде болады немесе микроплазма қолданылған жағдайда, мысалы, дәнекерлеу торы үшін, үздіксіз пилоттық доға опциясы қарастырылуы мүмкін. Ағызатын доғаның энергия тығыздығы жоғары және плазмалық ағын жылдамдығы жоғары. Қолданылатын ток пен газ ағынына байланысты оны металдарды кесу және балқыту үшін қолдануға болады. Микроплазма 0,1 мен 10 ампер аралығында ток қолданады және фольгалар, қабыршақтар және жұқа парақтар үшін қолданылады. Бұл автогенді процесс және әдетте қосымша сым немесе ұнтақ қолданбайды. Орташа плазма 10 мен 100 ампер аралығында ток қолданады және толтыру сымымен немесе автогенді түрде, металл ұнтағын пайдаланатын арнайы шындырғыштар мен ұнтақ беру құрылғылары (PTA) арқылы қалың пластиналарды дәнекерлеуге және металл жабуға (қаттылауға) қолданылады. 100 амперден жоғары токпен плазмалық дәнекерлеу жоғары жылдамдықпен толтыру сымын қолдана отырып жүргізіледі. Плазманың басқа да қолданыстары: плазмамен кесу, қыздыру, алмазды қабықшаларды жабу (Kurihara және басқалар, 1989), материалдарды өңдеу, металлургия (металдар мен керамика өндірісі), плазмамен сырлау және су астында кесу.
Plasma arc welding is an advanced form of tungsten inert gas (TIG) welding. In the case of TIG, it is an open arc shielded by argon or helium, whereas plasma uses a special torch where the nozzle is used to constrict the arc while the shielding gas is separately supplied by the torch. The arc is constricted with the help of a water cooled small diameter nozzle which squeezes the arc, increases its pressure, temperature and heat intensely and thus improves arc stability, arc shape and heat transfer characteristics. Plasma arcs are formed using gas in two forms; laminar (low pressure and low flow) and turbulent (high pressure and high flow). The gases used are argon, helium, hydrogen or a mixture of these. In the case of plasma welding, laminar flow (low pressure and low flow of plasma gas) is employed to ensure that the molten metal is not blown out of the weld zone. The non transferred arc (pilot arc) is employed during plasma welding to initiate the welding process. The arc is formed between the electrode( ) and the water cooled constricting nozzle (+). A non transferred arc is initiated by using a high frequency unit in the circuit. After the initial high frequency start, the pilot arc (low current) is formed between the elect by employing a low current. After the main arc is struck, the nozzle is neutral or in case of welding mesh using micro plasma, there can be an option given to have a continuous pilot arc. A transferred arc possesses high energy density and plasma jet velocity. Depending on the current used and flow of gas, it can be employed to cut and melt metals. Microplasma uses current between 0.1 and 10 amps and is used foils, bellow, and thin sheets. This is an autogenous process and normally does not use filler wire or powder. Medium plasma uses current between 10 and 100 amps and is used for higher thickness plate welding with filler wire or autogenous up to plates and metal deposition (hardfacing) using specialised torches and powder feeders (PTA) using metal powders. High current plasma above 100 amps is used with filler wires welding at high travel speeds. Other applications of plasma are plasma cutting, heating, deposition of diamond films (Kurihara et al. 1989), material processing, metallurgy (production of metals and ceramics), plasma spraying, and underwater cutting.
Плазмалық доғамен кесу
Кесу үшін пайдаланғанда плазмалық газ ағыны артырылып, тереңдеу түсетін плазмалық шоғыр материалды кесіп өтеді, ал балқыған материал кесу қалдығы ретінде шығарылады. PAC процесі окси-отынмен кесуден өзгешелігі, плазмалық процесс металды балқыту үшін доғаны қолданады, ал окси-отын процесінде оттегі металды тотықтырады және экзотермиялық реакциядан пайда болатын жылу металды балқытады. Окси-отынмен кесуге қарағанда, PAC процесін тот баспайтын болат, құйма темір, алюминий және басқа да түсті металл қорытпалары сияқты отқа төзімді оксидтер түзетін металдарды кесу үшін қолдануға болады. 1954 жылы Америка Дәнекерлеу Қоғамының көрмесінде Praxair Inc. компаниясы PAC процесін ұсынғаннан бері көптеген технологиялық жетілдірулер, газ түрлерінің дамуы және жабдықтардың жақсаруы жүзеге асты.
When used for cutting, the plasma gas flow is increased so that the deeply penetrating plasma jet cuts through the material and molten material is removed as cutting dross. PAC differs from oxy fuel cutting in that the plasma process operates by using the arc to melt the metal whereas in the oxy fuel process, the oxygen oxidizes the metal and the heat from the exothermic reaction melts the metal. Unlike oxy fuel cutting, the PAC process can be applied to cutting metals which form refractory oxides such as stainless steel, cast iron, aluminum and other non ferrous alloys. Since PAC was introduced by Praxair Inc. at the American Welding Society show in 1954, many process refinements, gas developments, and equipment improvements have occurred.