Dysze plazmowe w spawaniu metodą plazmową

Spawanie plazmowe – informacje ogólne

Spawanie plazmowe jest jedną z kilku najczęściej wykorzystywanych technik spawania. Różni się nieco od popularnej metody TIG i polega na łączeniu metali różnych stopów, dzięki działaniu zjonizowanego gazu. Połączenie ich tą metodą uzyskuje się poprzez stopienie brzegów metali oraz odpowiedniego materiału łączącego za pomocą tzw. łuku plazmowego, który wydostaje się dyszy plazmowej i posiada ogromną energię.

Plazma, czyli…?

Podczas stosowania tej metody wykorzystuje się wspomnianą już plazmę, czyli gaz rozgrzany do bardzo wysokiej temperatury, która może sięgać nawet 20 tysięcy stopni w skali Kelwina. Taka temperatura sprawia, że wykorzystywany gaz jest w całości lub przynajmniej częściowo zjonizowany, a więc posiada właściwości przewodzenia prądu elektrycznego. Jarzący się pomiędzy dwoma elektrodami łuk jest dowodem na to, iż gazowy strumień ulega właśnie procesowi jonizacji i niesie ze sobą bardzo dużą energię. Zdolności gazu do przewodzenia prądu są zależne od poziomu jego jonizacji, który dla argonu – najczęściej wykorzystywanego w spawaniu tą metodą gazu – wynosi ok. 0,05% przewodności miedzi.

Argon, jako podstawowy gaz w spawaniu plazmowym

Argon jest gazem, który w spawaniu plazmowym wykorzystuje się najczęściej, ponieważ posiada niskie właściwości jonizacyjne oraz stosunkowo niewielką przewodność prądu. Te cechy pozwalają uzyskać łuk plazmowy o mniejszej mocy, ale dość sporej długości. Niewielka moc wykorzystywana jest w tzw. metodzie spawania mikroplazmowego, podczas której natężenie prądu wynosi zwykle maksymalnie 25 – 30 A. Obecnie, spawanie mikroplazmowe jest jedną z trzech technik, a poza nią wykorzystuje się również spawanie plazmowe z natężeniem prądu pomiędzy 20, a 100 A oraz metodę spawania plazmowego z tzw. oczkiem, gdzie natężenie przekracza zwykle 100 A, a łuk plazmowy jest w stanie „przeniknąć” przez grubość spawanych stopów.

Dysze plazmowe

Spawanie plazmowe jest możliwe, dzięki specjalnym dyszom, które ogniskują wykorzystywany podczas pracy łuk. Dysze te chłodzone są cieczą, co pozwala na znaczny wzrost temperatury gazu, a ich budowa pozwala na znacznie bardziej precyzyjne spawanie – gotowy spaw jest mniej widoczny, posiada korzystny zarys oraz charakteryzuje go niewielkie odkształcenie. Korzystanie z tej techniki umożliwia również znacznie szybsze (nawet do 40% – 80% w zależności od stopów) spawanie w porównaniu z metodą TIG. Warto podkreślić, że w dyszach plazmowych wykorzystywany jest nie tylko zjonizowany gaz wytwarzający łuk plazmowy, ale również tzw. gaz osłonowy, który zabezpiecza metal w stanie ciekłym.

Podstawowe parametry spawania plazmowego

Spawanie plazmowe pozwala wykorzystywać łuk o bardzo wysokiej temperaturze, jednak możliwości tej metody określają konkretne parametry. Najważniejsze z nich to natężenie prądu oraz napięcie łuku plazmowego, co wiąże się z rodzajem wykorzystywanego gazu oraz poziomem jego przepływu, a także rodzajem elektrody wolframowej. Pobocznymi parametrami spawania PAW są wymiary i kształt dyszy plazmowej, jej odległość od spawanych materiałów, a także prędkość samego procesu.

Zastosowanie spawania plazmowego

Spawanie plazmowe pozwala spoić konstrukcje, które zostały wykonane ze stopów o grubości od 0,025 mm do nawet 50 mm. Co więcej, podczas jednego przejścia dyszy istnieje możliwość wykonania trwałej spoiny pomiędzy materiałami o grubości od 3 do 15 mm. Metoda ta jest bardzo szeroko stosowana w produkcji konstrukcji, w których konieczne jest uzyskanie bardzo trwałych spoiw o wysokiej jakości. Dlatego też stosuje się ją przede wszystkim w takich przemysłach, jak przetwórczy i spożywczy, petrochemiczny, lotniczy, a nawet kosmiczny. Istotne jest również to, iż metoda spawania plazmowego nie powoduje czarnych nalotów na brzegach spoiny oraz niemal całkowicie eliminuje ryzyko wystąpienia jakichkolwiek porowatości spoin. Obecnie, metodę PAW stosuje się podczas wytwarzania wyrobów i konstrukcji, które łączą stal niskostopową, stal węglową, aluminium oraz różnego rodzaju stopy miedzi i aluminium.