Плазменная дуговая сварка: преимущества сварки PAW

PAW — это процесс дуговой сварки, в котором используется неплавящийся электрод из вольфрама или вольфрамового сплава, очень похожий на GTAW.

Плазменно-дуговая сварка (PAW) часто упускается из виду, когда процесс сварки плавлением необходимо выбрать для приложений с высокой надежностью, например, в медицинской, электронной, аэрокосмической и автомобильной промышленности.

Этот процесс упускается из виду, поскольку он более сложен и требует более дорогого оборудования, чем другие дуговые процессы, а также потому, что сварщикам нужна повышенная скорость сварки, например, при лазерной сварке (LBW). Однако производители автомобилей обратились к PAW для ряда применений, включая панели кузова и компоненты выхлопной системы.

Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), также известная как сварка вольфрамовым инертным газом (TIG), обычно используется для высококачественных сварных швов на более низких скоростях, тогда как LBW часто выбирается для сварки на более высоких скоростях.

PAW иногда обеспечивает более высокую скорость сварки, чем GTAW, при меньших затратах, чем LBW, и может быть наиболее эффективным процессом для многих применений. К ним относятся сварка расширяемых сильфонов из нержавеющей стали, где PAW более устойчив к несоосности соединений, чем LBW, и обеспечивает лучшее проплавление, чем GTAW; стали с сварочным покрытием, например те, которые используются в автомобильных выхлопных системах; и сварка в режиме «замочной скважины» для выполнения сварных швов с полным проваром в относительно толстом материале за один проход.

Основное различие между этими двумя процессами сварки заключается в том, что при PAW электрод утоплен в сопле, которое служит для сжатия дуги. Плазменный газ ионизируется в суженном сопле и выходит из сопла с высокой скоростью.

Одного плазменного газа недостаточно для защиты расплавленной сварочной ванны от атмосферы, поэтому защитный газ подается вокруг столба плазмы, как и в случае GTAW. Скорость потока плазменного газа намного ниже, чем скорость потока защитного газа, чтобы минимизировать турбулентность.

Коническая форма газовой вольфрамовой дуги требует использования оборудования для контроля длины дуги (ALC) или контроля напряжения дуги (AVC) для автоматизированной сварки, чтобы обеспечить постоянный размер пятна и плотность энергии.

Суженная дуга в PAW приводит к тому, что дуга имеет гораздо более столбчатую форму. Это сводит к минимуму влияние изменения длины дуги на плотность энергии и сводит к минимуму необходимость в ALC или AVC.

Еще одним преимуществом утопления электрода в сопло является то, что загрязнение электрода сводится к минимуму. Электрода обычно хватает на всю производственную смену без необходимости его перезаточки.

Еще одна уникальная особенность PAW – способ инициирования дуги. Высокочастотный (ВЧ) ток обычно используется для создания вспомогательной дуги между электродом и медным соплом. HF выключается после зажигания вспомогательной дуги. Ток вспомогательной дуги обычно фиксирован на одном уровне или может быть установлен на одном из двух уровней, обычно от 2 до 15 ампер.

При сварке дуга переносится на изделие, которое становится частью электрической цепи. Поскольку дуга устанавливается до начала сварки, зажигание сварочной дуги, как правило, очень надежное.

Пилотная дуга остается включенной после завершения сварки, и горелка готова к выполнению следующего сварного шва без необходимости использования дополнительной ВЧ. Это может быть полезно при сварке в автоматизированных процессах, в которых электромагнитный шум от ВЧ может мешать работе компьютеризированных контроллеров процесса. Одним из побочных эффектов вспомогательной дуги является то, что плазменные горелки должны иметь водяное охлаждение, даже для слаботочных применений.

Существует три различных режима работы PAW, которые определяются уровнем сварочного тока. Ток микроплазменной сварки варьируется от менее 0,1 ампер до примерно 20 ампер.

Среднетоковая плазменная сварка или ток плавления обычно составляет от 20 до 100 ампер. Высокий ток плазменной сварки превышает 100 ампер и обычно выполняется в режиме «замочной скважины», аналогично LBW или электронно-лучевой сварке (EBW).

Сочетание сильного тока и потока плазменного газа создает отверстие в материале, а расплавленный металл течет за движущимся отверстием, образуя сварной валик. При сварке в режиме «замочной скважины» для выполнения сварного шва необходимо тщательно контролировать скорость потока плазменного газа. Немного более высокая скорость потока приведет к выдуванию расплавленного металла и приведет к резке.