Spawanie plazmowe

Spawanie plazmowe

Spawanie plazmowe – metoda spawania z wykorzystaniem ogniskowania łuku elektrycznego. Metoda spawania plazmowego (PAW — Plasma Arc Welding) jest bardzo podobna do metody TIG. W zasadzie stanowi jej rozszerzenie, mające na celu zwiększenie wydajności procesu.

Spawanie plazmowe

Spawanie plazmowe

W procesie spawania plazmowego są wykorzystywane dwa osobne strumienie gazu: gaz plazmowy, który przepływa otaczając elektrodę wolframową i który tworzy słup łuku plazmowego, oraz gaz osłonowy, który chroni jeziorko ciekłego metalu.

 
Do wytworzenia plazmy czyli zjonizowanego gazu wymagane jest nagrzanie go do dostatecznie wysokiej temperatury. Podobnie jak podczas spawania metodą TIG, łuk przy spawaniu plazmowym powstaje pomiędzy nietopliwą elektrodą wolframową a materiałem podstawowym. Temperatury występujące w łuku w metodzie TIG są rzędu 6000 oC, a kolumna łuku ma kształt stożka. Natomiast przy spawaniu plazmowym łuk jest ogniskowany dzięki specjalnie zaprojektowanej dyszy chłodzonej wodą. Zaletą takiego rozwiązania poza zawężeniem łuku jest wzrost jego temperatury do około 20000 oC. Gaz ten wypływając z dyszy jako zjonizowany strumień o wysokiej temperaturze niesie olbrzymią energię, która jest niezbędna do spawania “z oczkiem”. Taka technika spawania pozwala w jednym przejściu wykonać spoinę w materiale o grubości od 3 do 15 mm, z bardzo korzystnym zarysem wtopienia i minimalnym odkształceniu po spawaniu. Umożliwia także uzyskiwanie prędkości spawania o 40 – 80% wyższe niż przy metodzie TIG. Spawanie plazmowe znalazło zastosowanie m.in. przy spawaniu rur.

Ale większe rozpowszechnienie zyskała odmiana niskoprądowa jako spawanie mikroplazmowe, szczególnie korzystne przy łączeniu bardzo cienkich blach o grubościach od 0,1 mm.

Gazy stosowane podczas spawania plazmowego spełniają trzy różne zadania:

  1. gaz plazmotwórczy – medium do tworzenia plazmy pomiędzy elektrodą a materiałem spawanym, argon lub argon z wodorem dla stali chromowo-niklowych lub argon z helem przy spawaniu metali nieżelaznych (np. aluminium i jego stopów, tytanu i materiałów z miedzi).
  2. gaz osłonowy – do ochrony spoiny i strefy wpływu ciepła. Najczęściej stosuje się ten sam gaz plazmotwórczy i osłonowy.
  3. gazy formujące – przeznaczone do ochrony grani spoiny oraz strefy bezpośrednio do niej przyległej a dostarczane do tych miejsc przy pomocy specjalnych przyrządów.

Do spawania plazmowego jako gaz formujący zwykle stosuje się argon i mieszaninę argonu z wodorem.
Stosowane są trzy odmiany metody PAW:

  1. Spawanie mikro plazmowe (natężenie prądu spawania mieści się w przedziale od 0,1 A do 20 A).
  2. Spawanie plazmowe (natężenie prądu spawania mieści się w przedziale od 20 A do 100 A).
  3. Spawanie plazmowe z tzw. „oczkiem” (natężenie prądu spawania przekracza 100 A), w którym łuk plazmowy przenika przez całą grubość spawanego materiału.

Metoda ta jest szeroko stosowana, gdy trzeba uzyskać złącza wysokiej jakości, w przemyśle lotniczym (także w konstrukcjach kosmicznych), przetwórczym, chemicznym i petrochemicznym.