123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

99_2-6   Plazmové svařování

Pro vznik a kolaps klíčového otvoru při stacionárním plazmovém svařování byl vytvořen matematický model založený na přechodu tepla a na konvekci tavné lázně. Souhlas s pokusem bylo přezkoušen pomocí pásmové propusti fitrovaného zobrazení oblouku reflektujícího v konkávním klíčovém otvoru. Toto zobrazení je v úzké korelaci se šířkou kořene svaru.

Při jiných pokusech zaměřených na zjištění robustnosti plazmového obloukového svařovacího procesu byla ze spodní strany pozorována šířka vznikajícího klíčového otvoru jako funkce svařovacích parametrů. Jako ochranný a plazmový plyn sloužil argon. Byly provedeny pokusy s natavováním a s tupými svary. Základním materiálem byly 3 mm tlusté plechy z nerezavějící oceli 304 (odpovídá X5CrNi18-10). Snímky klíčového otvoru a tavné lázně byly snímány ze spodní strany simultánně pomocí videosystému vybaveného impulsním laserem, kamerou a řízením systému. Trvání impulzu trvalo 3 ns. Šířka svarové lázně byla zjišťována offline. Proměnnými byly velikost svařovacího proudu, rychlost svařování a proud argonu. Při stejném toku argonu se podle zobrazení klíčového otvoru jeho šířka nemění s přibývajícím svařovacím proudem nebo se snižováním rychlost a zůstává za těchto podmínek konstantní v rozsahu 1 mm, ačkoliv se šířka tavné lázně zvětšuje. Tato konstanta šířky klíčového otvoru zachovává svůj stav i za podmínek, při kterých lze očekávat protavení nebo zhroucení klíčového otvoru. Stabilní stav klíčového otvoru se však mění se změnami proudu nebo rychlosti, takže šířka otvoru může sloužit jako indicie nebo kritická hodnota stability a robustnosti svařovacího procesu. Šířka otvoru je však ovlivňována proudem argonu - přibývá s jeho růstem.

Pro plazmové svařování s proměnnou polaritou (PSVP) byly vyvinuty nové hořáky. Jednou z možností jejich použití je svařování vnějších tanků ze slitiny hliníku a lithia 2195 pro vesmírná zařízení. Novou konstrucí hořáků bylo docíleno jejich výrazně lepší chlazení. V rámci další automatizace svařovacího procesu budou tyto hořáky použity ke svařování slitin titanu. Další využití je i v automobilovém průmyslu, hořáky se vyznačují dobrým průvarem a stejnoměrným výtokem plazmového plynu, který ztlačuje tavnou lázeň. Wolframová elektroda je dobře centrována. Geometrie hořákové dýzy je pro výkonnost ve velké míře rozhodující. Aby se získaly stabilní svařovací charakteristiky, musí být velmi přesně fixovány vzdálenosti elektrody od dýzy a dýzové výstupy plynů. Přesným dodržením těchto parametrů při výrobě hořáků je možno zaručit, že 500 hořáků v provozu dává přesně stejné svařovací výsledky. Další použití těchto hořáků se očekává při výrobě Delta-IV-raket na svařování obvodových svarů.

Pro koncepci katodových hořáků a pro proudění plynu při plazmovém obloukovém svařování byly použity modely turbulentního proudění plynů. Emitující oblast katody závisí na radiálních složkách proudění. Analýza stabilního turbulentního proudění plynu dává výchozí body pro srovnání různých hořáků, radiální proud je spojen s emisní plochou elektronů na katodě. Při kuželovém hořáku je katodová plocha větší a oblouk je stabilnější, avšak chlazení je horší než u válcového hořáku. Tyto různé vlivy ukazují, že optimální návrh hořáku musí vycházet z pracovního tlaku.

Byly zkoumány interference oblouku v kombinovaném střídavém plazmovém svařovacím procesu (oba oblouky hoří během svařovacího procesu) hliníkových slitin. Pro stabilitu pilotního oblouku musí vzniknout na wolframové elektrodě katodová zóna, současně však hoří svařovací oblouk s elektrodou jako anodou. To vede ke kompenzaci prostorových nábojových zón. Efekty spojené s přepólováním zón vedou ke vzniku interferencí oblouku. "Push-Pull" konfigurace oblouků umožňuje zachování pilotního oblouku při přípustném zapalování hlavního oblouku.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz