Пла́змове зва́рювання, зварювання стислою дугою, — зварювання плавленням, за допомогою якого деталі, що з'єднуються нагріває плазмова дуга, стиснена потоком газу чи зовнішнім магнітним полем, або плазмовим струменем. Використовується властивість плазмової дуги глибоко проникати в метал. Виконується за допомогою плазмотрона.

Схема устаткування плазмового зварювання: 1 — Плазмоутворюючий газ. 2 — Захисна насадка. 3 — Струмінь. 4 — Електрод. 5 — Насадка звуження. 6 — Електрична дуга.

Плазмове зварювання є досить молодим методом з’єднання деталей. Попри те, що він з’явився відносно нещодавно, вже набрав велику популярність за рахунок своїх переваг і можливостей. Розглянемо детальніше, що таке плазмове зварювання, в чому вона полягає і чим відрізняється від інших видів зварювань.

Суть плазмового зварювання

Плазмою називається стан газу, в який воно переходить під впливом електричної дуги. Утворюється вона в спеціальному наконечнику, який називається плазмотрон (це як пальник в газовому зварюванні). Плавлення плазмою-це така техніка, при якій для утворення плазми застосовуються пальник, в якому знаходиться вольфрамовий електрод, сопла плазми і труб подання газу і водяного охолодження. Цей вид незамінний для обробки виробів з металу високої міцності і товщини (до9 мм). Він трохи схожий з методикою дугового зварювання, але на відміну від електроду, який забезпечує нагрів до5-7 тисяч градусів, впливає на виріб надвисокою температурою-до30 тисяч градусів. Від цього цей спосіб часто називають “плазмено-дугове зварювання”. Виконувати роботи таким апаратом можна у будь-якому просторовому положенні виробу.

Плазмове зварювання металу, завдяки високій температурі дії на виріб дозволяє обробляти широкий спектр металів-бронза, титан, нержавіюча сталь, вуглецева сталь, латунь, чавун, алюміній. Такий спосіб застосовується в різних галузях виробництв-приладобудування, машинобудування, харчова промисловість, виготовлення медичного устаткування, ювелірна справа, хімічне виробництво і багато інших. Плазмове зварювання і різання металів потрібне і незамінне практично в кожному виробництві.

Плазмове зварювання і різання металів буває двох видів:

  • Плавлення металу дугою, яка виникає між виробом і неплавким електродом
  • Зварювання плазмовим струменем, який утворюється завдяки дузі горить між наконечником плазмотрона і неплавким електродом.

В якості матеріалів для утворення плазми найчастіше застосовується повітря, кисень, аргон і азот. Величина струму в плазмі може бути різною, і розрізняють три підвиди:

  • Мікроплазмове зварювання, яке реалізується на малому струмі до25 А
  • Робота на середніх струмах-до150А
  • На великих струмах, зверху150А.

Говорячи простими словами, суть цього способу полягає в іонізації робочого газу, який під тиском переходить в стан плазми і забезпечує високу температуру, використовувану для розплавлення металів для різання або з’єднання.

Технологія плазмового зварювання ділиться на два різновиди:

  • плазмове зварювання прямої дії;
  • плазмове зварювання побічної дії.

Плазмове зварювання прямої дії

Це найпоширеніший вид з’єднання металів в цій техніці виконання швів. Він реалізується за рахунок електричної дуги, яка збуджується між електродом і робочим виробом.

Плазмове зварювання алюмінію повинне проводитися украй обережно, оскільки цей плавитися при температурі660,3 градуса. Важливо контролювати увесь процес, щоб не допустити пропав. У інструкції до апаратів є таблиця, в якій вказана рекомендована сила струму для кожного виду металу. Наприклад, плазмове зварювання нержавіючої сталі проводиться на середньому струмі, а  стали-на високому.

У дузі прямої дії спочатку збуджується дуга на малих струмах, між соплом і заготівлею, після торкання плазмою зварюваного виробу збуджується основна дуга прямої дії. Живлення дуги може виконуватися змінним і постійним струмом прямої полярності, а її збудження здійснюється осцилятором.

Плазмове зварювання побічної дії

В даному випадку плазма утворюється схожим способом, як і в плазмовому зварюванні прямої дії. Відмінність полягає в тому, джерело живлення підключене до електроду і сопла, внаслідок чого утворюється дуга між ними, і як наслідок, на виході з пальника-плазмовий струмінь. Швидкість виходу потоку плазми контролюється тиском газу. Основний секрет криється в тому, що газ, переходячи в стан плазми збільшує свій об’єм в50 разів, за рахунок чого буквально вилітає з апарату струменем. Енергія газу, що розширюється, спільно з  тепловою енергією, що повідомляється струменю газу, робить плазму потужним джерелом енергії.

Цей метод не так широко застосовується, як перший, хоча має достатню кількість переваг. По-перше, він забезпе
чує безперебійну роботу навіть при мікроплазмовому зварюванні (на малих струмах). По-друге, він дозволяє економити газ (який коштує немало). По-третє, за рахунок високого тиску практично немає розбризкування. У такий спосіб можна і варити і різати метал, але для різання не знадобиться інертний газ, оскільки його функція-захищати зварювальну ванну, а при розрізанні металу вона не утворюється.

На картинці справа, при прямому методі, дуга утворюється між негативно-зарядженим електродом і робочою деталлю, з позитивним зарядом. Для підпалу і збудження дуги використовується струм на сопло, що тимчасово подається, який після збудження дуги відключається.

Апарат для роботи

Апарат легко плазмового зварювання є невеликим технічним устаткуванням, вагою не більше9-10 кілограм. Принцип роботи його наступний: усередині знаходяться схеми управління, випрямляч струму і трансформатор. Для роботи до нього підключається установка з робочими газами у балонах-для утворення плазми і інертний газ, необхідний для захисту зварювального шва від окислення. На виході підключається пальник з газами окремо для різання. У зв’язку з тим, що цей спосіб утворює занадто високий температурний режим, в пальнику є спеціальний відсік для охолоджувальної рідини. Цей апарат по зовнішньою ознакою схожий на інвертор. У продажу представлена безліч моделей з різними функціями. Якщо говорити про найпростіше, він найкомпактніший (близько5 кг) з мінімальною кількістю налаштувань, в яких розбереться не то що новачок, а навіть дитина.

Моделі, які в ціні дорожче, мають додаткові налаштування і функції, які окрім різання і зварювання можуть виконувати пайку, вороніння, оксидування і загартування металу. Найпростішими вироби зважають на мінімально потужністю до12А. Їх вартість коливається в межах30 тисяч українських гривень. Устаткування на клас вище і потужніше, до150А стоять від40 і до150 тисяч, залежно від виробника і додаткових функцій. Найдорожчі моделі мають потужність від150А, а їх вартість може навіть перевищувати мільйон гривень. Для професіоналів, які постійно займаються сплавом, рекомендується придбавати якісне і дороге устаткування. Заплативши один раз можна отримати багатофункціональний пристрій, за допомогою якого можна виконувати всілякі процедури по металообробці.

Переваги і недоліки

Плазмове зварювання прямої дії і непрямого має свої переваги і недоліки, як і інші види зварювання. Основними плюсами, що роблять цей метод незамінним для використання у багатьох промислових галузях, являються наступні:

  • високий коефіцієнт корисної дії і висока швидкість виконання робіт;
  • високоякісне різання металу залишає гладкі кромки і не вимагає додаткової їх обробки;
  • можливість варити і різати вироби, завтовшки майже в сантиметр;
  • при роботі немає шлаків і відходів;
  • контроль глибини провару металу, що дозволяє уникнути пропалов і деформації;
  • простота у використанні апарату.

Окрім позитивних моментів, можна відмітити декілька недоліків:

  • дорожнеча устаткування і висока вартість робіт;
  • у сфері професійного використання високі вимоги до майстра;
  • необхідність постійного контролю над охолодженням, із-за високої робочої температури.

В принципі, усі ці мінуси, можна перетворити на плюси, якщо подивитися на це з іншого боку. Професійний майстер, що має якісне устаткування може працювати у будь-якій сфері і при цьому заробляти хороші гроші.

ТЕРМІТНЕ ЗВАРЮВАННЯ (ЗВАРЮВАННЯ ВИБУХОМ)

Термі́тне зва́рювання — зварювання, у процесі якого нагрівання та плавлення з'єднуваних заготовок здійснюють теплом хімічної реакції порошкоподібної термітної суміші з подальшим стисненням заготовок і без нього

Зварювання цього виду виконують за допомогою терміту — порошкової суміші алюмінію з окалиною. Алюміній згорає і при цьому виділяється оксид алюмінію та залізо. Алюмінієвий терміт широко використовують для зварювання рейок на трамвайних і залізничних коліях, стрижнів і валів великого діаметра.

 

Основні особливості термітного зварювання

 Як зрозуміло з назви, головна особливість представленого методу полягає у використанні терміту. Це спеціальна суміш (порошкоподібна), яка характеризується наявністю оксидів металів та алюмінію. Особливість зварювальних робіт при використанні цієї технології полягає в тому, що різним елементам надають потрібної форми. Для цього місце з’єднання заливають термітною сумішшю. Як наслідок, залізо зварюється безпосередньо з металом деталей. Завдяки цьому виходить міцне та дуже практичне з’єднання. Навіть під впливом зовнішніх елементів воно збереже свою практичність та ідеальний вигляд.

Зараз термітне зварювання традиційно використовується, коли необхідно з’єднати: труби; кабелі; дроти; контури.

Особливо популярною дана технологія є під час роботи з залізничними рейками. Їх запросто з’єднують, при цьому немає потреби застосовувати електродуговий метод. Завдяки цьому професіоналам не потрібне джерело живлення.

Досвід показує, що термітне зварювання хоч і є досить вигідним, але використовується тільки в тих випадках, коли в ньому справді є потреба. В інших ситуаціях краще застосовувати електричне або інші різновиди зварювання, які довели свою ефективність.

 Основні переваги термітного зварювання

 Представлена технологія досить швидко заслужила популярність серед професіоналів. Особливо раціонально її використовувати у сфері важкої промисловості.

Основні переваги термітного зварювання:

1.   Швидкість проведення операцій. Наприклад, те саме стикування залізничних рейок займе менше часу. Оскільки робота виконується автономно, можна виграти у швидкості, якщо залучити кілька бригад;

2.  Високий ступінь практичності. Місце стику, яке зазвичай є найуразливішим, добре витримує різні навантаження. Крім того, отримані шви виглядають естетично привабливими;

3.   Простота виконання процедур. Термітне зварювання не передбачає чогось особливого. Впоратися з ним може навіть працівник, який не має багаторічного досвіду за плечима;

4.   Відносна доступність матеріалів. Порошкові суміші коштують недорого. Придбати їх легко, адже товар завжди є у профільних магазинах;

5.  Відсутність потреби використовувати дорогу техніку. Це дозволяє непогано заощадити. Крім того, не виникне труднощів з транспортуванням джерел електричного струму, газових балонів.

Щодо основних правил використання, важливо пам’ятати, що терміт легко спалахує. Тому будьте обережні при проведенні всіх операцій. Це стосується, зокрема, перевезення та зберігання. Ще одна умова – необхідність запобігти попаданню рідини. Інакше є досить висока ймовірність вибуху.

Так, термітне зварювання не таке популярне, як електричне або інші різновиди. Однак його застосування для конкретної вузької сфери (важкої промисловості) виглядає цілком обдуманим та раціональним. Тому варто купити необхідну техніку, щоб робота виконувалась швидко та зручно. Отриманий результат буде радувати міцністю, стабільністю, практичністю довгі роки.

У чому полягає суть процесу термітного зварювання?

“Зварювання термітом” припускає застосування спеціальних порошкових металевих складів, які в процесі згорання утворюють досить велику кількість теплової енергії. Найчастіше ці металеві суміші і називаються термітами. Іншими словами, термічне зварювання-це процедура, при якій зварюваний виріб розігрівається до напіврідкої субстанції і в цей же час сплавляється до цілісного складу за допомогою спеціального порошку. Найчастіше використовується порошок (терміт для зварювання), який складається із заліза і алюмінію .

 При змішенні цих елементів, на основі алюмотермической реакції на ділянці зварювання утворюється якісний каталізатор. Суть реакції полягає в тому, що метал відновлюється з відповідного оксиду хімічним способом.

Зварювання виробів здійснюється в результаті того, що їх кромки плавляться на тій ділянці, де вони піддаються зварюванню під впливом розплавленого металу з терміта (виступає присадним матеріалом) і потужного жару.

Цей потужний потік тепла (2400-2700 С), що виникає в результаті термічного зварювання, добре замінює тепло, яке утворюється пальником газосварки або електродом зварювання електродуги. Відмітна особливість такої технології полягає в тому, що порошкоподібний терміт може запалюватися самостійно. Це обумовлено наявністю кисню в його складі, який виділяється в процесі хімічної реакції з оксиду заліза. Завдяки цим особливостям, термічне зварювання може виконуватися в середовищі, яке заповнене негорючими газами, наприклад вуглекислим, і навіть в повному вакуумі.

Види термітного зварювання

Сьогодні виділяється чотири  основна техніка отримання шва, використовуючи терміта для зварювання:

  • проміжне литво,
  • упритул,
  • дуплекс,
  • комбінована.

Техніка проміжного литися заснована на тому, що порошковий склад переходить в стан рідкого металу і це ніяк не позначається на характеристиках терміта. Найчастіше подібна технологія застосовується для монтажу металевих конструкцій, які заздалегідь встановлюються в потрібному положенні. Для роботи з пластинчатими виробами, катодними і дренажними виводами використовується стикове термітне зварювання, склад для якої спочатку потрібно обпалити в печі. Комбіноване зварювання полягає в об’єднанні методу литва і зварювання упритул. Це означає, що зварювальник термітного зварювання увесь основний процес роботи виконує за допомогою рідкого наплавлення, а кромки допрацьовує зварюванням упритул. Методика дуплекс припускає ще один етап, який полягає в пресуванні оплавленого проміжку конструкції.

Термітне зварювання має два основні різновиди:

  • Тигель (алюминиевотермитная ).
  • Муфельна.

Тигель застосовується для створення контурів заземлення і при з’єднанні електричних кабелів невеликого діаметру. Ця технологія заснована на застосуванні термітної суміші в співвідношенні залізо/алюміній-70/23. Коли терміт повністю згорає, утворюється залізо, яке сполучає стики.

Алюминиевотермитная зварювання використовується в тих випадках, коли на поверхні виробу треба зробити наплавлення. Також вона знайшла своє активне застосування при в ремонтних роботах на трамвайних рейках. Головне достоїнство такої технології-це можливість зварювати чавун безстиковим методом. Недолік її полягає в тому, що вона не підходить для створення шва на деталях з  алюмінію, тому в даному випадку використовується муфельне зварювання.

ПІДВОДНЕ ЗВАРЮВАННЯ

Підводне зварювання — дугове зварювання металів під водою.
Зварювання може відбуватися у воді або бути «сухе», тобто всередині спеціально побудованої камери в сухому середовищі (гіпербаричне зварювання). За «мокрим» способом водолази-зварники використовують плавкі сталеві електроди, покриті водонепроникною обмазкою.

Застосування підводного зварювання різноманітне — воно використовується для ремонту суден, морських нафтових платформ і трубопроводів. Сталь є найпоширенішим матеріалом для зварювання.

З появою об'єктів життєдіяльності людини, які розташовуються на водоймах - трубопроводів, мостів, причалів - з'явилася необхідність їх обслуговування та ремонту. Для ремонту підводного металевого обладнання та конструкцій часто використовується зварювання. Яким би дивним це не здавалося, вона успішно працює в умовах, де, здавалося б, нічого горіти не може, в тому числі і зварювальний дуга. Насправді дуга горить, хоч і під водою, але в середовищі газу. А ось природа цього газу може бути різна, і залежить вона від технології і способів підводного зварювання.

Сухий і мокрий спосіб
Підводна зварювання може виконуватися двома способами:
• сухим;
• мокрим.

 Різниця між способами вловлюється вже в назві, але нюансів набагато більше.
Сухий спосіб являє собою зварювання в штучної створеної повітряному середовищі, тобто коли електрод і зварюються деталі повністю знаходяться в середовищі повітря або іншого газу. Для цього застосовують спеціальні камери, бокси, які можуть бути настільки великі, що і зварювальник, перебуваючи всередині, проводить роботи по технології практично нічим не відрізняються від зварювання на повітрі.

 При використанні мокрого способу деталь, електрод, а часто і зварювальник, і все інше обладнання знаходиться у воді, що, безсумнівно, ускладнює проведення робіт. Для зварювання під водою від зварника потрібна висока кваліфікація, до того ж ще необхідні навички водолаза. Цей спосіб варто розглянути докладніше, тому що при ньому і використовуються всі принципи підводного зварювання.
В результаті зварювання обома способами шов виходить різної якості. При використанні мокрого способу якість нижче. Але, на відміну від сухого, цей спосіб вимагає менших витрат на обладнання і займає менше часу.

 Технологія


Суть такого явища, як зварювання під водою, пояснюється тим, що при горінні дуги, виділяється газ, який утворює міхур. Обволікаючи електрод і зварюються деталі, газ вивільняє простір для горіння дуги. В результаті все тепло, що виділяється нею, витрачається на розігрів і плавлення металу, який активно чинить опір цьому, охолоджуючись постійно навколишнього водою. Температура її в окремих випадках може доходити і до негативних значень, якщо вода насичена достатньою кількістю солей.

 Газ, що виділяється при горінні дуги, частково є продуктом згоряння металів. Деяка його частка (водень і кисень) утворюється при розкладанні води під дією електричного струму і високої температури. Бульбашки газу постійно прагнуть вгору, володіючи меншою вагою і щільністю, ніж вода, а в зоні зварювання постійно утворюється нова порція газу.

ФОРМА ШВА

   Через спливаючого в хаотичному русі газу, а також з-за продуктів згоряння, що знаходяться в ньому (сажі, диму), видимість в зоні зварювання сильно утруднена. Ця обставина визначає особливості конструкції швів при зварюванні під водою. Вони виробляються у вигляді таврів, тобто, коли з'єднуються деталі розташовуються відносно один одного під кутом, близьким до прямого. Якщо ж з'єднуються деталі повинні розташовуватися в одній площині, то зварюють їх не встик, а внахлест.

 Ці види швів дають можливість працювати електродом під водою навіть при відсутності достатньої видимості, орієнтуючись по кромці деталей, що з'єднуються, як би «на дотик».

Напруга і струм

  Напруга, при якому виробляють зварювання під водою, повинно бути достатньо високим, що забезпечує стійке горіння дуги. Як правило, воно варіюється в межах 30-35 В. Для подачі такої напруги на глибину, потрібні зварювальні апарати, здатні «видавати» напруга 80-120 В і зварної ток 180-220 А. Підводна зварювання може виконуватися як постійним, так і змінним струмом, але кращі результати виходять при використанні постійного струму.

 При збільшенні глибини, на якій виробляються зварювальні роботи, інтенсивність горіння дуги, а так само якість одержуваних швів не змінюється. Необхідно тільки підвищення напруги для стійкого горіння. Тому можливості зварювання під водою технічно нічим не обмежені. Межа глибини встановлюється тільки можливостями людського організму зварника і стійкістю обладнання для підводного використання.

 Напівавтоматичний спосіб

  В силу того, що під час зварювання у воді присутня велика кількість водню, шов виходить пористим. Одночасно негативну дію надає посилене охолодження матеріалу водою. Шов виходить тендітним, нестійким на вигин. Для отримання задовільного результату доводиться при розрахунку конструкцій враховувати великий запас міцності і надійності.
Сварка під водою в середовищі аргону не дає відчутного ефекту, так як лише трохи знижує вміст водню в шві. 

 Хороший результат дає застосування напівавтоматичного зварювання із застосуванням порошкового дроту. Вона має менший діаметр, ніж електрод. При зварюванні напівавтоматом можна організувати постійну і безперервну механізовану подачу дроту, що в поєднанні із застосуванням неплавких електродів дозволить отримати однорідні шви великої довжини.
Зварювальний дріт не має покриття, і тому контролювати процес зварювання під водою стає легше.

 Матеріали та обладнання

  Силове обладнання для зварювання під водою - трансформатори, перетворювачі - можуть нічим не відрізнятися від застосовуваних для звичайної зварювання. Виняток становлять конструкції, робота яких передбачена на великій глибині. Іноді змінена система охолодження таких апаратів.

 Шланги та кабелі

  Шланги та кабелі необхідно ретельно підбирати і перевіряти їх цілісність. Це необхідність обумовлена ​​як вимогами електробезпеки, так і технологією виробництва робіт. Сварка дуже часто проводиться в морській воді, вміст солей в якій високо. Така вода є гарним провідником електрики, тому при негерметичних кабелях можлива його витік, що може негативно вплинути на якість дуги.

 Скафандр

  Очевидно, що для захисту зварювальника необхідно підводне спорядження. Для роботи на великій глибині костюм або скафандр може бути металевим. Тут криється черговий підступ. У солоній воді дуга може спалахнути на пристойній відстані від металу, навіть не торкаючись його. А так як у воді може встановитися позитивна провідність між зварюваної деталлю і скафандром зварника, то при невеликій відстані між електродом і скафандром може виникнути розряд.

 Електроди і дріт

  На окрему увагу заслуговують електроди для підводного зварювання. Вони повинні бути виконані з матеріалу, який не піддається впливу води. Сварка під водою проводиться електродами з маловуглецевої сталі. Обмазка покривається спеціальними складами, що перешкоджають її руйнування тривалий час, створюючи на поверхні водонепроникний шар. В якості таких складів можуть застосовуватися парафін, віск, розчинений в ацетоні целулоїд. Діаметр електродів для підводного зварювання 4-6 міліметрів. Існують спеціальні марки - Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-08Г2.

 При зварюванні напівавтоматом використовується зварювальний дріт наступних марок - СВ-08Г2С, ППС-АН1.
Утруднені умови виконання робіт вимагають правильної організації робочого місця, і дотримання всіх заходів безпеки. Робоче місце повинно бути вибрано таким чином, щоб хвилі і течії не чинили перешкод зварнику. Поруч з місцем робіт не повинно бути плаваючих незакріплених предметів. Зміна електродів повинна проводитися тільки при вимкненому живленні.

ВІДЕО - зварювання під водою

Остання зміна: вівторок 7 березня 2023 11:51 AM