1 Proces spawania plazmowego

2 Kierownik produktu Automatyzacja AIR LIQUIDE WELDING Polska Jerzy Szwengruben Kierownik produktu Automatyzacja AIR LIQUIDE WELDING Polska Ul. Porcelanowa 10 Katowice 2

3 PROCES PLAZMOWY Definicja i zasadyProces spawania łukowego w którym konieczna energia na roztopienie materiału dostarczana jest z silnie skoncentrowanego łuku plazmowego. Plazma jest atmosferą gazową o bardzo wysokiej temperaturze (od do °C), silnie zjonizowana, lecz elektrycznie neutralną. Temperatura plazmy jest funkcją gazu plazmowego, jego przepływu, zawężenia na końcu palnika oraz natężenia prądu. PLAZMA GAZ CIECZ CIAŁO STAŁE

4 Roztopienie materiałuPROCES PLAZMOWY Zasada powstania Gaz plazmowy Gaz osłonowy Roztopienie materiału Energia cieplna Energia konetyczna Zawężenie Plazmy Łuk elektryczny Jonizacja gazu Elektroda Dysza plazmowa Dysza osłonowa Chłodzenie

5 Proces spawania PLAZMĄ : jest ewolucją TIG-uPROCES PLAZMOWY Różnice TIG PLAZMA ŁUK PLAZMOWY Charakteryzuje się: Wysoką temperaturą Skoncentrowaną energią na ograniczonej powierzchni Łuk 150A 14V Łuk 150A 28 V Proces spawania PLAZMĄ : jest ewolucją TIG-u

6 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 !

7 PROCES PLAZMOWY Gazy Gaz plazmowy1 Gaz plazmowy 1 Tworzy łuk plazmowy konieczny do roztopienia materiału Funkcja 2 — Dobry potencjał jonizacji (zajarzenie & stabilność łuku) Kryterium wyboru gazu 3 — Dobra przewodność cieplna  ARGON

8 PROCES PLAZMOWY Gazy Rodzaj wybranego gazu determinuje :2 Gaz osłonowy 3 Gaz podkładkowy Zabezpiecza ciekłe lico przed utlenieniem Zabezpiecza grań przed utlenieniem 1 Funkcja Stal węglowa 2 Argon lun Mix Argon + He Tytan Argon 3 Stal nierdzewna Argon lub Mix Argon + H2 Rodzaj wybranego gazu determinuje : — Prędkość spawania — Wygląd lica i grani spoiny

9 PROCES PLAZMOWY Argon + Mix gaz = Dodatkowa energia spawania & lepsze osiągi - Wpływ wodoru = lepszy przetop - Wpływ helu = Większe jeziorko spawalnicze

10 Spawanie materiałów przewodzących prąd elektrycznyPROCES PLAZMOWY Łuki Łuk bezpośredni Łuk pośredni Łuk pomiędzy elektrodą, a dyszą gazową, wydostający się poza palnik Łuk pomiędzy elektrodą a spawanym elementem Spawanie materiałów przewodzących prąd elektryczny Przebijanie lub spawanie materiałów nie przewodzących prądu el. Używany do spawania plazmowego Używany tylko do rozpoczęcia procesu : Łuk pilotujący

11 PROCES PLAZMOWY Dysza plazmowaDysza (rozmiar oraz kształt) oraz pozycja elektrody, tworzą charakterystykę łuku plazmowego Funkcje Przestrzeń jonizacji gazu Zawężenie łuku plazmowego

12 PROCES PLAZMOWY Typy łukuZależnie od typu łuku, plazma pracuje na różnych zasadach: Gaz plazmowy Prąd spawania Energia przekazywana do spawanego elementu pozwala na spawanie z oczkiem KEY HOLE (Łuk przechodzi przez materiał na wskroś). 9 l/min 450A 200A Soft plazma podobna do TIG. 120A 50A 30A Soft plazma, mikroplazma 0,1 l/min 0,1A

13 Ciekły materiał dookoła oczkaPROCES PLAZMOWY Typy łuków Plazma KEY HOLE Soft plazma i mikroplazma 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

14 PROCES PLAZMOWY CIEKŁY MATERIAŁ Równowaga ciekłego materiałuSoft Plazma lub TIG Plazma KEY HOLE Równowaga ciekłego materiału Ciśnienie elektromagnetyczne łuku Ciśnienie gazu plazmowego ZAPADANIE Grawitacja UTRZYMANIE MATERIAŁU. Siły napięcia powierzchniowego

15 PROCES PLAZMOWY Możliwe rodzaje prąduKlasyczny 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

16 PROCES PLAZMOWY Zakres spawanych grubościMaksymalna 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 1,0 2,5 3,0 6,0 8,0 10,0 STAL AUSTENIT. 304 Micro Plasma Ar Ar + 5% H2 Soft Plasma Plasma Key Hole TYTAN Micro Plasma Ar Ar + He Soft Plasma Plasma Key Hole STAL WĘGLOWA Soft Plasma Ar + He ; Ar + H2 Ar + H2 + He 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

17 Przykład wydajności dla stali węglowej (5 mm)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) 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. 3 mm 8 mm > 8 mm

18 Plazma Key Hole: zaletyPROCES 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

19 Zmiana łuku pilotującego na łuk głównyPROCES 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

20 PROCES PLAZMOWY Gęstości energiiPoint focal TIG DOUBLE FLUX PLAZMA KEY HOLE WIĄZKA ELEKTRONOWA LASER WIĄZKI WYSOKOENERGETYCZNE GĘSTOŚĆ ENERGII ZAWĘŻENIE (skupienie) 50W/mm2 150W/mm2 103W/mm2 105W/mm2 Pneumatyczne (dyszą) Elektromagnetyczne (cewka)) Optyczne Jeziorko Oczko CIEKŁY METAL Spawanie plazmowe, wydajne i szybkie spawanie za niewygórowane koszta