Плазменная дуга представляет собой высокотемпературный дуговой разряд между неплавящимся электродом и медными шинами, получаемый в специальной горелке (плазмотроне), за счет сжатия столба дуги потоком защитного газа. Если при аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом резко падает температура столба дуги при увеличении расстояния от вольфрамового электрода до изделия, то при плазменной сварке изменение длины дуги в определенных пределах практически не влияет на глубину проплавления.
Режим плазменной сварки регулируется не только изменением тока и напряжения дуги, но и изменением расхода и состава плазмообразующего газа, причем его расход в 5—б раз меньше, чем при обычной аргоно-дуговой сварке.
Плазменная сварка позволяет отказаться от применения кислорода и пропан-бутана, так как она не требует предварительного подогрева шин. Так как температура сжатой дуги составляет примерно 11 000— 12 000°С, улучшается качество сварки, уменьшаются трудозатраты и увеличивается производительность труда.
Для плазменной сварки используются стандартные источники питания, имеющие падающую характеристику типа ПСО-500. Промышленность выпускает и специальные источники питания для плазменной сварки типа ВПР-401, ВПР-501, ВПР-602 и др. Сварку ведут на прямой полярности. Благодаря высокой тепловой концентрации плазменной дуги, повышенной скорости истечения плазменной струи усиливается выдувание жидкого металла из сварочной ванны, вследствие чего ухудшается защита сварного соединения от воздействия окружающей среды. Поэтому плазмотрон (горелка) имеет второе наружное сопло для подачи защитного газа. Защитный газ подается под углом к оси горелки, как бы обмывая столб плазменной дуги.
Рис. 32. Схема плазмотрона (горелки).
1 — балластное сопротивление; 2 — канал для охлаждающей воды; S — канал для плазмообразующего газа; 4 — вольфрамовый электрод; 5 — канал для защитного газа; 6 — плазмообразующее сопло; 7 — защитное сопло; 8 — шина.
Из-за большого тепловыделения в плазмотроне его необходимо охлаждать. Охлаждение осуществляется проточной водой или от специальной установки автономного водоохлаждения. Плазменную сварку выполняют только в нижнем положении шва. Принципиальная схема плазмотрона приведена на рис. 32.
При плазменной сварке меди в качестве плазмообразующего газа применяют чистый аргон, а в качестве защитного газа — аргон, азот или их смесь.
Перед сваркой зачищенные и обезжиренные шины укладывают на сварочный стол или на специальное приспособление, если сварка выполняется в монтажной зоне. Для возбуждения плазменной дуги необходимо предварительно зажечь вспомогательную дугу, замыкая накоротко металлическим или графитовым стержнем вольфрамовый электрод и внутреннее сопло. Вспомогательная дуга служит для ионизации межэлектродного пространства, что облегчает возбуждение основной рабочей дуги.
Плазмотрон с зажженной вспомогательной дугой подносят к свариваемым шинам на расстояние около 10 мм, при этом возникает основная дуга, используемая для расплавления металла. Во время сварки поддерживают расстояние от сопла до шин около 8 мм.
В том случае, если необходимо получить шов с усилением, а также при наличии зазора в результате неточной обработки кромок шин в шов вводят присадку медной проволоки диаметром 3—5 мм. Режимы плазменной сварки медных шин приведены в табл. 20.
Таблица 20
Режимы плазменной сварки медных шин
Толщина шины, мм | Сварочный ток, А | Напряжение на дуге, В | Диаметр вольфрамового электрода, мм | Диаметр сопла, мм | Длина канала сопла. | Расход плазмообра- |
4 | 350—400 | 37—40 | 4 | 5 | 5 | 0,8—1 |
6 | 380—440 | 37—40 | 6 | 7 | 7 | 1-2 |
10 | 440—480 | 40—45 | б | 7 | 7 | 2—3 |
12,5 | 450—500 | 40—45 | 8 | 9 | 9 | 2,5—3,5 |
Примечание. Расход защитного газа—S—10 л/мин, расход охлаждающей воды—не менее 25 л/мин.
