Johdanto
Plasmakaarihitsausprosessi, joka tunnetaan myös nimellä PAW (Plasma Arc Welding), on menetelmä, jossa metallien sulautumisen aiheuttaa sähköinen supistuskaari, joka muodostuu volframielektrodin ja työkappaleen väliin. Plasma, joka nimeää tämän prosessin, viittaa kaasuun, joka on ionisoitu.
Kuten TIG-prosessissa, volframielektrodi ei ole kulutuskelpoinen. Valokaaria kutsutaan supistuneeksi, koska sitä rajoittaa suutin, joka rajoittaa kaaren halkaisijaa ja lisää lämmönlähteen voimakkuutta.
Tätä kaaria ympäröi kahden kaasuvirran muodostama suojaava ilmakehä. Ensinnäkin plasmakaasu ympäröi kulumatonta volframielektrodia ja muodostaa plasmakaaren ytimen. Tämä kaasu, joka on normaalisti argonia, poistuu supistussuuttimesta erittäin kuumennetun suihkun, jota kutsutaan plasmaksi, muodossa.
Toinen on suojakaasu, joka estää hitsausaltaan saastumisen. Tämä kaasu kulkee ulkoisen suuttimen läpi, joka on samankeskinen supistussuuttimeen nähden ja toimii suojana; tämä kaasu voi olla inerttiä tai inerttien kaasujen seosta.
Erot TIG:n ja Plasman välillä
Plasmahitsaus on hyvin samanlainen prosessi kuin TIG. Pohjimmiltaan se on tuottavuuden lisäämiseen tähtäävä muutos.Plasmakaarihitsausprosessi on hyvin samanlainen kuin TIG-prosessi, koska siinä käytetään kulumattomia elektrodeja ja inerttejä kaasuja. Erot ovat polttimen tyypissä ja käytetyssä valokaarijännitteessä sekä virtalähteen (tunnetaan myös hitsauskoneena) vaatimissa resursseissa.
On tärkeää huomata, että näissä kahdessa prosessissa on alueita, joilla on samat maksimilämpötilat; kaaren supistuminen aiheuttaa kuitenkin oleellisen muutoksen osan pinnan lämpöpitoisuudessa, mikä tekee siitä hitsausprosessin kannalta edullisemman.
Käyttää
Plasmakaariprosessia käytetään useimpien metallien liittämiseen, jotka voidaan hitsata TIG-prosessilla. Siten hiiliteräkset, seosteräkset, ruostumattomat teräkset, tulenkestävät seokset ja titaaniseokset hitsataan kätevästi tällä menetelmällä.Sitä voidaan käyttää myös 0,02 - 6 mm:n paksuisina, taloudellisesti. Paksuuksille 2,4-6 mm käytetään "avaimenreikä"-nimistä hitsaustekniikkaa.
Plasmahitsausprosessin suurin teollinen sovellusalue on kuitenkin ruostumattoman teräksen laitteiden valmistuksessa, joissa on keskipaksuja levyjä (3-8 mm) ja pitkiä säikeitä vaativia laitteita, kuten kemian- ja juomateollisuuden säiliöitä ja reaktoreita.
Sovelluksesta ilmailuteollisuudessa, erikoisalumiiniseosten hitsauksessa, on myös raportoitu. Vaikkakin harvinaisempaa, Plasma-prosessia voidaan soveltaa hiiliteräsliitoksiin, kuten autoteollisuudelle tarkoitettujen iskunvaimentimien yläosan hitsaukseen.
Muina sovellusesimerkeinä voidaan mainita lämpöpatterien valmistus, autojen moottoreiden kriittisten kohtien hitsaus sekä sähkökomponenttien, kuten muuntajien ja vaihtovirtageneraattorien levyt, hitsaus.
Tämän prosessin käyttöalue ulottuu moottoriajoneuvojen akselien ja rakenneosien lisäksi kompressorien ja muiden kodinkoneiden komponenttien hitsaukseen, johon kuuluisi ns. Räätälöityjen aihioiden valmistus.
Termi "räätälöidyt aihiot" viittaa paneeleihin, jotka on muodostettu useista teräslevyistä, jotka on hitsattu yhteen "tilkkupeitoksi" (jokaisella osalla voi olla eri paksuus ja mekaaniset ominaisuudet).
Yleisesti ottaen plasmaprosessin soveltaminen yleistyy korkeatehoisissa hitseissä, kun kustannuksiin liittyvät haitat ovat suuremmat kuin prosessin luontaiset edut.
Edut
Plasmakaarihitsausprosessin edut suhteessa TIG-prosessiin tai muihin tavanomaisiin hitsausprosesseihin ovat: korkeampi energiapitoisuus ja virrantiheys, siten pienemmät vääristymät, suuremmat hitsausnopeudet ja suuremmat tunkeutumiset; suurempi kaaren vakaus alhaisilla virtatasoilla, mikä mahdollistaa ohuiden paksuuksien hitsauksen, alkaen 0,05 mm; kaari on homogeenisempi ja laajempi, mikä mahdollistaa paremman toiminnan näkyvyyden, suuremman hitsisulan pysyvyyden ja vähemmän herkkyyden kaaren pituuden vaihteluille; pienempi todennäköisyys helmien kontaminaatiolle volframisulkeutumien ja elektrodien kontaminaatiolle täyteaineesta.Yksi Plasma-prosessin suurista eduista, erityisesti mitä tulee logistiikkaan (osto-, kuljetus- ja materiaalivarastotoiminnot), on mahdollisuus eliminoida langan (täytemetalli) käyttö.
Kaaren (lämmön) intensiteetin ja keskittymisen ansiosta on mahdollista hitsata jopa 10 mm paksuja levyjä yhdellä kertaa. Plasmaprosessilla on myös suurempi sietokyky kaaren pituuden vaihtelulle (polttimen etäisyys hitsattavasta osasta) ja suurempi sulatuslämpötehokkuus, mikä johtaa pienempään hitsausmäärään ja pienemmille jäännösjännityksille tai vääristymille.
Nämä edut yhdessä muiden myönteisten ominaisuuksien kanssa ovat saaneet plasmahitsausprosessin suoraan kilpailemaan muiden tavanomaisten prosessien kanssa, ei vain TIG:n, vaan jopa MIG/MAG:n kanssa useissa sovelluksissa.
Rajoitukset
On tärkeää huomauttaa, että tämä prosessi on toiminnallinen monimutkaisuus. Vaaditaan parempaa liitoksen valmistelua (pienempi toleranssi) ja parempaa parametrien säätämisen hallintaa. Pienempi toleranssivaatimus liitososien valmistelussa ja kiinnittämisessä ohjaa tätä prosessia kohti automaattisia linjoja, kuten alla olevasta kuvasta näkyy.Toinen haittapuoli on plasmahitsausjärjestelmien rajallinen tarjonta ja näiden laitteiden suhteellisen korkea hinta, erityisesti verrattuna TIG-prosessiin.
Haitat
Plasmakaarihitsausprosessin haitat ovat:- Korkeat laitteiden kustannukset (kahdesta viiteen kertaa enemmän kuin TIG);
- Kallis ja useammin suoritettava polttimen huolto;
- Kaasujen suurempi kulutus;
- Työvoiman korkeamman pätevyyden kysyntä.
Tärkeitä kohtia
Plasmahitsauksen leviämisen kriittiset kohdat johtuvat osittain konsolidoidun tiedon puutteesta hitsausparametrien säätelystä ja todellisuudessa hitsattavissa olevista materiaaleista.Vaikka Plasma-prosessi on tunnettu jo vuosia klassisen kirjallisuuden kautta, se ei kuitenkaan vieläkään löydä suurta käyttöä teollisessa ympäristössä, etenkään maissa, joissa teollinen kehitys on edelleen kasvussa, kuten Brasiliassa. Saksassa tätä prosessia on kuitenkin käytetty laajalti tietyissä sovelluksissa, koska se on tehokkaampi kuin muut valokaariprosessit.
Yksi selitys plasmahitsauksen alkuperäiselle epäonnistumiselle voi olla tapa, jolla prosessi tuotiin markkinoille; ilmaisu "Plasma Hitsaus" toi käyttäjien mieleen monimutkaisen prosessin korkealla lisäteknologialla. "Markkinoinnin" kannalta katsottuna sanan Plasma käyttäminen kuvaamaan TIG-prosessin muutosta on saattanut vahingoittaa sen vastaanottavuutta.
Plasmaprosessi olisi ehkä voitu ottaa paremmin vastaan markkinoilla, jos se olisi esitelty uutena versiona TIG-prosessista eikä toisena prosessina. Uutta prosessia esiteltäessä on tärkeää suhteuttaa se loppukäyttäjän tarpeisiin.
Laitevalmistajien olisi pitänyt paljastaa uuden prosessin sovellusmahdollisuudet ja edut perinteisiin prosesseihin verrattuna. Plasmaprosessin historiassa laitetoimittajilla on ollut taipumus antaa paljon tietoa prosessin toiminnasta ja vähän tietoa siitä, mitä prosessi pystyy tekemään.
Perusteet
Plasma on tärkeä elementti plasmakaarihitsauksessa. On tapana ajatella kolmea aineen tilaa: kiinteää, nestemäistä ja kaasua. Tunnetuimmalla alkuaineella, vedellä, on kolme fysikaalista tilaa: jää, vesi ja höyry; perusero näiden kolmen tilan välillä on energiataso, jolla ne ovat.Kun jäähän lisätään lämmön muodossa olevaa energiaa, se muuttuu vedeksi, joka höyrystyy, kun se altistuu suuremmalle lämmölle. Jos energiaa lisätään, jotkin sen ominaisuudet, kuten lämpötila ja sähköiset ominaisuudet, muuttuvat olennaisesti. Tätä prosessia kutsutaan ionisaatioksi eli vapaiden elektronien ja ionien muodostukseksi kaasun atomien väliin.
Kun näin tapahtuu, kaasusta tulee sähköä johtava plasma, eli vapaat elektronit välittävät sähkövirtaa. Tästä syystä plasmaa pidetään aineen neljännenä tilana.
Sama tosiasia voidaan havaita plasmassa: mitä pienempi leikkaus, sitä korkeampi lämpötila.
Plasmakaarihitsaus tehdään kahdella työtekniikalla, jotka ovat sulatus ja ns. "avaimenreikä"-tekniikka.
Fuusio
Fuusiohitsausta, kuten muita valokaariprosesseja, käytetään yleensä manuaalisessa hitsauksessa yhdellä tai useammalla hitsauksella alhaisilla hitsausvirroilla ja alhaisella kaasuvirtauksella. Hitsausaltaaseen on mahdollista lisätä täytemetallia sauvan muodossa."Avainreikä"
"Avainreikä"-tekniikassa plasmasuihku tekee pienen reiän liitosalueelle; tämä reikä laajenee polttimen liikkeellä ja siirtymisen aikana kaaren sulama metalli liikkuu plasman ympärillä muodostaen hitsausaltaan; tämä sulkee alueella olevan reiän ja jähmettyy hitsaen liitoksen.Miksi argon?
Argonia on suositeltu pienvirtahitsauksessa sen suuremman ionisaatiopotentiaalin vuoksi. Se edistää reaktiivisten metallioksidikerrosten parempaa puhdistusta ja helpottaa sähkökaaren avautumista. Sitä käytetään työstämään hiiliteräksiä, lujia teräksiä ja reaktiivisia metalleja, kuten titaania ja zirkoniumia.Muita inerttejä kaasuja, kuten puhdasta heliumia tai argonin kanssa sekoitettuja, voidaan käyttää, mutta nämä vaativat korkeampia jännitteitä kaaren iskemiseen. Heliumin (He) käyttö kehittää plasmassa enemmän energiaa, joten suuttimen jäähdytyksen tulee olla erittäin tehokasta.
Plasmassa käytetään myös argonin ja vedyn seoksia, jonka etuna on, että vedyllä on pelkistävä luonne ja kyky lisätä kaaren koostumusta, mikä vähentää alileikkausten riskiä ja lisää hitsausnopeutta.
Hitsauslaitteet
Plasmakaarihitsaus voidaan tehdä manuaalisesti tai koneilla tietyin muokkauksin. Molempia prosesseja käytetään laajalti ja niitä voidaan käyttää missä tahansa asennossa. Laitteisto koostuu virtalähteestä, valokaaren iskujärjestelmästä, plasmahitsauspolttimesta, kaasupulloista ja ohjausjärjestelmästä.Virtalähde
Energialähteenä on vakiovirta, joka voi olla tasavirtaa ja suoraa napaisuutta käyttävä tasasuuntaaja, generaattori tai invertteri. Plasmahitsauslähteet eroavat leikkauslähteistä, koska laitteistoa leikattaessa laitteen tyhjäjännitteen tulee olla suurempi kuin 200V. Lähteet, joiden tyhjäjännite on 65 V ja 80 V välillä, voidaan sovittaa hitsaukseen esi- ja jälkivirtausjärjestelmillä.Korkeataajuinen generaattori
Kaaren avaamiseksi käytetään suurtaajuusgeneraattoria pilottikaaren muodostamiseen. Siirretyllä valokaarella työskennellessä käytetään yleensä pilottikaaria, joka vaatii teholle pienikapasiteettisen apuenergialähteen.Soihtu
Poltin toimii volframielektrodin kiinnittämisessä ja sähkökaaren ohjaamisessa; on varustettu kahvalla hitsauskoneen käsittelyä varten, sarjalla puristimia elektrodin kiinnittämiseen, putket kaasun ja jäähdytysveden johtamiseen, kuparinen suutin, jossa on aukko sähkökaaren supistumista varten ja keraaminen suutin eristämiseen ja käyttäjän suojaamiseen.
Plasmapolttimessa elektrodin kärki kerätään suuttimeen, jonka läpi plasma virtaa. Kaasu ionisoituu kulkiessaan valokaaren läpi muodostaen plasman, jossa molekyylit hajoavat atomeiksi ja nämä ioneiksi ja elektroneiksi.
Lämmitetty kaasu suuttimen sisällä kokee valtavan paineen nousun ja, koska sen on poistuttava pienen aukon kautta, se saavuttaa suuria nopeuksia, luokkaa 6 km/s, mikä korostaa dissosiaatioilmiötä.
Joissakin taskulampuissa on vain yksi keskireikä kaasun ja kaaren läpikulkua varten; toisissa on muita reikiä apukaasun kulkua varten, mikä mahdollistaa suuremmat hitsausnopeudet.
Kaasupullot
Kaasusylinterit ovat ionisoituvan kaasun ja suojakaasun lähteitä; on varustettu paine- ja virtaussäätimillä ja letkuilla. Kaasun virtauksen ohjauksen on oltava erittäin tarkka, koska tämä on tärkeä muuttuja prosessissa.Ohjausjärjestelmä
Ohjausjärjestelmä mahdollistaa hitsaussuureiden säätämisen sekä laitteiden ja apulaitteiden aktivoinnin mekanisoidussa hitsauksessa. Nämä laitteet ovat samanlaisia kuin TIG-hitsauksessa käytetyt, eli langansyöttölaitteet, liikejärjestelmät, kaarivärähtelyt jne.Manuaalinen ja koneellinen hitsaus
Manuaalisessa hitsauksessa metalli tiputetaan ja lisätään yhdellä kädellä, kun taas toinen ohjaa hitsausallasta. Mekanisoidussa hitsauksessa lankakela asetetaan automaattiseen syöttölaitteeseen vakionopeudella. Automaattista järjestelmää käytetään, kun hitsausvirta ylittää 100 A; sitä voidaan käyttää myös silloin, kun lanka on esilämmitetty Joule-ilmiön vaikutuksesta, koska sen läpi kulkee sähkövirta, ennen kuin se saavuttaa hitsisulan.Kulutustarvikkeiden tyypit ja toiminnot
Plasmakaarihitsauksessa käytetyt tarvikkeet ovat: täytemetalli, ionisaatiokaasu (plasma) ja suojakaasu. Volframielektrodia ei pidetä kuluvana, mutta se myös kuluu ajan myötä.- Täytemetallin tehtävänä on lisätä täytemateriaalia ja helpottaa liittämistä.
- Plasman tehtävänä on tarjota keino elektronien siirtämiseksi elektrodista työkappaleeseen (tai päinvastoin)
- Suojakaasun tehtävänä on suojata sulaa allasta ilmakehän ilman aiheuttamalta saastumiselta.
Yhteisten valmistelu ja puhdistus
Liitosten valmistelu ja puhdistus plasmahitsausta varten vaatii kaiken TIG-hitsauksen vaatiman huolenpidon, kiinnittäen erityistä huomiota:- Viisteen ja reunojen puhdistus tulee tehdä kiiltävälle metallille 10 mm:n etäisyydellä sisä- ja ulkopuolelta.
- Hitsausjuuria levitettäessä tulee käyttää suojakaasua osan toisella puolella. Tätä nivelen juureen ruiskutettua kaasua kutsutaan puhdistamiseksi. Hiiliteräksille suojaa ei vaadita.
Aiheutetut epäjatkuvuudet
Hitsaustarkastajan tulee huomioida, että TIG-prosessin samankaltaisuuksien vuoksi PAW-prosessi voi tuottaa samantyyppisiä epäjatkuvuuksia.Kuten TIG:ssä, PAW-prosessi ei tuota kuonaa.
Turvallisuusnäkökohdat
Kaaren muoto volframielektrodin ja hitsisulan välillä muodostuu inertistä kaasusta. Koska täytemetalli lisätään suoraan hitsausaltaaseen, metalli ei kulje kaaren läpi, joten savupäästöjä on huomattavasti vähemmän.Hitsattaessa alumiinia tai ruostumatonta terästä voi muodostua kohtuuttomia otsonia. Tästä syystä sen poistamiseksi työympäristöstä on järjestettävä keinot. Myös syntyvien sähkö- ja magneettikenttien suhteen on oltava varovainen.
Opi Hitsauksesta
Haluatko oppia lisää hitsauksesta? Käy Pikakurssi.
Lainaus
Kun sinun on sisällytettävä tosiasia tai tieto tehtävään tai esseeseen, sinun on myös mainittava, mistä ja miten olet löytänyt kyseisen tiedon (Mitä on plasmahitsaus).
Tämä antaa paperillesi uskottavuutta ja sitä vaaditaan joskus korkeakoulutuksessa.
Helpottaaksesi elämääsi (ja viittausta) kopioi ja liitä alla olevat tiedot tehtävään tai esseeseen:
Luz, Gelson. Mitä on plasmahitsaus?. Materiaaleista Blog. Gelsonluz.com. pp kk vvvv. URL.
Korvaa nyt pp, kk ja vvvv päivä, kuukausi ja vuosi, kun selaat tätä sivua. Korvaa myös tämän sivun todellisen URL -osoitteen URL -osoite. Tämä lainausmuoto perustuu MLA -sopimukseen.
Kommentit