Transcript PROCES PLAZMOWY

Proces spawania plazmowego
Jerzy Szwengruben
 Kierownik produktu Automatyzacja
 AIR LIQUIDE WELDING Polska
 Ul. Porcelanowa 10
 40-246 Katowice
 [email protected]

2
PROCES PLAZMOWY
 Definicja
i zasady
 Proces spawania łukowego w którym konieczna energia na
roztopienie materiału dostarczana jest z silnie
PLAZMA
skoncentrowanego łuku plazmowego.
Plazma jest atmosferą gazową o bardzo wysokiej
temperaturze (od 15 000 do 20 000 °C),
GAZ
silnie zjonizowana, lecz elektrycznie neutralną.
 Temperatura plazmy jest funkcją gazu
plazmowego, jego przepływu,
zawężenia na końcu palnika
oraz natężenia prądu.
CIECZ
CIAŁO
STAŁE
PROCES PLAZMOWY

Zasada powstania
Gaz
osłonowy
Gaz plazmowy
Jonizacja gazu
Łuk elektryczny
Elektroda
Dysza plazmowa
Zawężenie
Plazmy
Dysza
osłonowa
Chłodzenie
Energia cieplna
Energia konetyczna
Roztopienie materiału
PROCES PLAZMOWY

Różnice
TIG
PLAZMA
ŁUK
PLAZMOWY
Łuk 150A
14V
Łuk 150A
28 V
Charakteryzuje się:
-Wysoką temperaturą
-Skoncentrowaną
energią na ograniczonej
powierzchni
Proces spawania PLAZMĄ : jest ewolucją TIG-u
PROCES PLAZMOWY

Materiały
Stale węglowe ! niektóre są niespawalne
Stal austenityczna / Duplex
Magnez i jego stopy
Tytan
Nikiel i jego stopy (Monel Ni-Cu ; Inconel Ni-Cr - Mo lub -Fe )
Cupronikle Cu-Ni
PROCES PLAZMOWY

Gazy
1
Funkcja
Gaz plazmowy
1
Tworzy łuk plazmowy konieczny
do roztopienia materiału
2
Kryterium
wyboru
gazu
— Dobry potencjał jonizacji
(zajarzenie & stabilność łuku)
— Dobra przewodność cieplna
 ARGON
3
PROCES PLAZMOWY

Gazy
2
Gaz osłonowy
Zabezpiecza ciekłe lico
przed utlenieniem
Funkcja
3
Gaz podkładkowy
Zabezpiecza grań przed
utlenieniem
1
2
Stal węglowa
Argon lun Mix Argon + He
Tytan
Argon
Stal nierdzewna
Argon lub Mix Argon + H2
Rodzaj wybranego gazu determinuje :
— Prędkość spawania
— Wygląd lica i grani spoiny
3
PROCES PLAZMOWY

Argon + Mix gaz = Dodatkowa energia spawania
& lepsze osiągi
- Wpływ wodoru = lepszy przetop
- Wpływ helu = Większe jeziorko spawalnicze
PROCES PLAZMOWY

Łuki
Łuk bezpośredni
Łuk pomiędzy elektrodą
a spawanym elementem
Spawanie materiałów
przewodzących prąd
elektryczny
Używany do
spawania
plazmowego
Łuk pośredni
Łuk pomiędzy
elektrodą, a dyszą
gazową,
wydostający się
poza palnik
Przebijanie lub spawanie
materiałów nie
przewodzących prądu el.
Używany tylko do
rozpoczęcia procesu :
Łuk pilotujący
PROCES PLAZMOWY

Dysza plazmowa
Dysza (rozmiar oraz kształt)
oraz pozycja elektrody, tworzą
charakterystykę łuku
plazmowego
Funkcje
 Przestrzeń jonizacji gazu
Zawężenie łuku plazmowego
PROCES PLAZMOWY

Typy łuku
 Zależnie od typu łuku, plazma pracuje na różnych zasadach:
Gaz
plazmowy
9 l/min
Prąd
spawania
450A
Energia przekazywana do spawanego
elementu pozwala na spawanie z oczkiem
KEY HOLE (Łuk przechodzi przez materiał
na wskroś).
200A
120A
Soft plazma podobna do TIG.
50A
30A
0,1 l/min
0,1A
Soft plazma, mikroplazma
PROCES PLAZMOWY

Typy łuków
Soft plazma
i mikroplazma
Plazma
KEY HOLE
Łuk przechodzi
poprzez materiał na
wskroś – tworząc
oczko. Dzięki siłom
napięcia
powierzchniowego,
materiał wiruje dookoła
luku i zastyga za nim.
oczko
Spoina jest tworzona
poprzez progresywne
zapadanie się ciekłego
materiału.
Strefa zastygania
Ciekły materiał dookoła oczka
PROCES PLAZMOWY

CIEKŁY MATERIAŁ
Soft Plazma
lub TIG
Równowaga
ciekłego materiału
Ciśnienie elektromagnetyczne łuku
Ciśnienie gazu plazmowego
Grawitacja
Siły napięcia powierzchniowego
Plazma
KEY HOLE
PROCES PLAZMOWY

Możliwe rodzaje prądu
Klasyczny tryb stosowany dla stali węglowych, stali
nierdzewnych, tytanu…
Dla lepszej kontroli nad ciekłym materiałem :
 Spawanie w pozycjach (2G-naścienna lub 3G-pionowa)
 Aspekt kosmetyczny
 Kontrola nad przetopem
PROCES PLAZMOWY
 Zakres
spawanych grubości
Maksymalna grubość spawania :
 Tylko jedno przejście z przetopem 100 %
 Bez przygotowania krawędzi (złącza doczołowe
 Pozycja podolna
mm
Zależnie od grubości, spawanie z oczkiem, soft plazmą lub mikroplazmą
0,06
0,5
STAL AUSTENIT. 304
Ar
Ar + 5% H2
Micro Plasma
TYTAN
Micro Plasma
1,0
2,5
3,0
6,0
8,0
Soft Plasma
Plasma Key Hole
Ar
Ar + He
Soft Plasma
STAL WĘGLOWA
Ar + He ; Ar + H2
Ar + H2 + He
Soft Plasma
Plasma Key Hole
Plasma Key Hole
…oraz inne takie jak cyrkon, tytan za wyjątkiem stopów lekkich i stopów miedzi.
 Gaz podkładkowy: Argon
 Maksymalna grubość spawania maleje dla :
— pozycja spawania pionowa w dół oraz naboczna
— mała średnica rur z dużą grubością ścianki
10,0
PROCES PLAZMOWY

Zalety plazmy z oczkiem
 Spawanie w 1 przejściu bez konieczności przygotowania
złącza :
- Stale węglowe od 2,5 do 8 mm
- Stale austenityczne od 2,5 do 8 mm
- Tytan od 2,5 do 10 mm.
Stick Electrode Manual TIG
PLASMA
Przykład wydajności dla stali
węglowej (5 mm)
3 mm
8 mm
> 8 mm
elektroda otulona :
Przygotowanie + 2 przejścia z
prędkością 15 do 20 cm/min +
szlifowanie.
 TIG ręcznie:
Przygotowanie + 2 przejścia z
prędkością 10 cm/min.
 Plazma z oczkiem :
1 przejście z prędkością 40 cm/min.

PROCES PLAZMOWY
 Plazma
Key Hole: zalety
 Wzrost prędkości spawania ( x4 nawet 5)
 Doskonała jakość spoiny nachodzącej : Perfekcyjne zamykanie
oczka (Air Liquide Welding (Patent)).
 Gwarancja całkowitego i regularnego przetopu.
 Jakość Roentgena 100%.
 Zachowanie składu chemicznego materiału podstawowego.
 Zredukowana strefa wpływu ciepła dzięki zawężeniu łuku ->
Mniejsze deformacje.
 Doskonały wygląd spoiny.
 Zmniejszona ilość materiału dodatkowego dzięki brakowi
ukosowania.
 Proces automatyczny, łatwy do wdrożenia i powtarzalny.
 Małe odkształcenia spawalnicze.
 Plazma
Key Hole: Wady
 Plazma nie jest procesem do wypełniania
 Łuk plazmowy musi przejść przez materiał
PROCES PLAZMOWY

Zalety soft plazmy
 Przejście wypełniające po wykonaniu przetopu plazmą z
oczkiem
 Ekwiwalent dla TIG ze zwiększeniem wydajności
 Dzięki łukowi pilotującemu :
 Brak konieczności zajarzenia HF przed każdą spoiną, tylko łuk pilotujący
 Redukcja czasu przestoju pomiędzy dwiema spoinami
Łuk pilotujący gotowy do spawania
Zmiana łuku pilotującego na łuk główny
 Dzięki ochronie elektrody wolframowej przez dyszę :
 Zwiększenie żywotności elektrody wolframowej, szczególnie przy spawaniu stali węglowych
 Lepsza stabilność łuku
PROCES PLAZMOWY

Gęstości energii
WIĄZKI WYSOKOENERGETYCZNE
GĘSTOŚĆ ENERGII
TIG
TIG
DOUBLE FLUX
PLAZMA
KEY HOLE
WIĄZKA
ELEKTRONOWA
LASER
50W/mm2
150W/mm2
103W/mm2
105W/mm2
105W/mm2
Pneumatyczne Elektromagnetyczne
(cewka))
(dyszą)
ZAWĘŻENIE
(skupienie)
Optyczne
(skupienie)
Point focal
CIEKŁY METAL
Jeziorko
Jeziorko
Oczko
Oczko
Oczko
Spawanie plazmowe, wydajne i szybkie spawanie za niewygórowane koszta