МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

Приведенными выше примерами далеко не органичиваются освоенные области применения микроплазменной Сьарки. В на­стоящее время микроплазменную сварку постоянным и разно­полярным током в непрерывном и импульсном режимах горения дуги используют более чем на 500 предприятиях 16 отраслей нашей страны [88].

Имеются широкие возможности дальнейшего увеличения объемов использования микроплазменной технологии, повыше­ния ее эффективности и расширения областей применения. Осо­бое внимание необходимо уделить созданию технологии микро­плазменной сварки прогрессивных и экономичных конструкций из многих специальных сталей, цветных и редких металлов и сплавов, выдерживающих высокие температуры, большие дав­ления и скорости, противостоящие действию знакопеременных нагрузок и перепадам температур, обладающих жаростойкостью, жаропрочностью, сопротивляемостью коррозии и рядом других качеств. Такие конструкции играют важную роль в создании объектов для авиации, судостроения, атомной энергетики, космо-' навтики, электроники, телемеханики и других ведущих отраслей. Использование микроплазменной сварки при изготовлении тон­костенных конструкций для перечисленных отраслей будет спо­собствовать более экономичному расходу материалов, росту производительности труда, улучшению качества продукции, по­вышению эксплуатационной надежности объектов новой техни­

ки, а во многих случаях и созданию принципиально новых сварных конструкций из различных металлов и сплавов малых толщин.

Остановимся кратко на перспективах дальнейшего развития теории и практики микроплазменной сварки. Необходимы даль­нейшие теоретические и экспериментальные исследования по низкотемпературной дуговой плазме для изыскания простых и эффективных методов увеличения плотности энергии в более широком диапазоне токов как в приэлектродных областях, так и в столбе, сварочной дуги. В этой связи представляют интерес исследования особенностей дуговой плазмы, питаемой высоко­частотными импульсами тока (примерно несколько десятков килогерц), когда нарастание тока значительно опережает ско­рость развития фронта ионизации в радиальном направлении (скорость расширения столба плазмы).

Назрела необходимость унификации основных узлов аппа­ратов: силового, поджига, прерывателя тока, газовой аппара­туры, автоматики. Это позволит упростить конструкцию, обслу­живание и ремонт аппаратов, будет способствовать удешевле­нию их производства и улучшению качества.

Представляет интерес создание многопостовых источников питания, позволяющих значительно упростить эксплуатацию оборудования в условиях серийного производства. В этом плане наибольший интерес представляет создание многодуговых си­стем на 3, 4 и более плазмотронов, что является ключом к ре­шению одной из основных проблем, стоящих перед микроплаз­менной сваркой,— резкого повышения скоростей сварки. В на­стоящее время существующая технология и оборудование по­зволяют достигать окорости примерно 50—80 м/ч. В то же время потребности промышленности ставят на повестку дня скоро­сти 400—600 м/ч и более, например при производстве тонкостен­ных труб из ленты, специальных тонкостенных профилей, при

Рис. 135.

Внешний вид узлов деталей арматуры, дефекты в которых исправлены микроплазмой.

сварке лент для непрерывного проката и во многих других случаях.

Несомненно, резкое увеличение скорости микроплазменной сварки является в настоящее время первостепенной задачей. С другой стороны, указанная проблема связана непосредственно с другой, не менее ьажной — автоматизацией процесса микро- плазменной сварки К настоящему времени только примерно 15—20% общего внедренного объема микроплазменной сварки в той или иной степени механизировано и автоматизировано. В то же время простота процесса микроплазменной сварки, более низкие требования по поддержанию в заданных пределах длины дуги, скорости «-ъарки и некоторых других параметров позволяют довести процент автоматизации уже в ближайшие годы до 60—80% и более. Для этого необходимо помимо увели­чения мощности аппаратов и создания многодуговых систем сосредоточить усилия на разработке сварочных автоматов — как узкоспециализированных для производства массовых изделий, так и широкоуниверсальных многоцелевого назначения из уни­фицированных узлов и блоков.

Для решения этой задачи необходимо выполнить поисковые исследовательские и конструкторские работы по автоматизации точного направления малоампериой дуги по стыку, по созданию систем автоматического регулирования заданных параметров сварного шва (в основном проплавления при колебаниях зазо­ра и ширины шва), а также по стабилизации параметров режи­мов сварки.

В области технологии микроплазменной сварки необходимо дальнейшее расширение диапазона толщин свариваемых мате-, риалов как особо тонких (менее 0,1 мм) так и толщиной более 1,5—2 мм. Это особенно актуально для сварки легких металлов и сплавов (алюминиевых, магниевых и бериллиевых).

Автоматизация процесса микроплазменной сварки требует, разработки технологии сварки на высоких скоростях. Ь настоя­щее время основные технологические рекомендации разработа­ны применительно к ручному процессу, при котором скорость сварки зависит от квалификации сварщика и его утомляемости. К технологии сварки на высоких скоростях предъявляются спе­цифические требования, связанные с необходимостью предот­вращения ряда известных дефектов (подрезов, пор, трещин).

Требуются дальнейшие работы по совершенствованию ‘ тех­нологии сварки конструкций из разнородных металлов и спла­вов В этом направлении перспективно использование микроплаз­менной дуги для локальной высокотемпературной пайки, в том числе металлов с керамикой. Широкие возможности по даль­нейшему расширению области применения микроплазменной дуги имеются при использовании се помимо сварки в других

процессах прецизионной термической обработки материалов, в первую очередь микроплазменной резки металлов, полимерных пленок, пластмасс, стекла, кварца, керамики, тканей. Несом­ненно эффективным является применение микроплазменного процесса для наплавочных работ, особенно при исправлении мелких дефектов готовых изделий.

В прогнозе развития сварки в СССР предусмотрено интен­сивное расширение объема применения микроплазменных про­цессов. Дальнейшее развитие работ но созданию новых техно­логических процессов, разработке специальной аппаратуры, ме­ханизированного и автоматизированного оборудования и нара­щиванию его выпуска будет способствовать прогрессу свароч­ной техники в СССР

Проведенные в ИЭС им. Е. О. Патона All УССР исследова­ния показали, что как режущий инструмент микроплазменная дуга обладает рядом положительных свойств: высокой произ­водительностью, точностью реза, простотой оборудования. Су­щественной особенностью, определяющей перспективность при­менения микроплазменной дуги косвенного действия при авто­матизации процесса резки волокнистых материалов в легкой промышленности, является независимость качества реза от ско­рости резания.

Преимущества малоамперной сжатой дуги особо проявляют­ся при резке материалов из искусственных и синтетических во­локон, а также стеклоткани.

Указанные материалы характеризуются высокой осыпаемо­стью, которая при резке дугой устраняется за счет оплавления кромок. Уменьшение осыпаемости дает значительную экономию материала и устраняет операции по закреплению края. Даль­нейшее развитие этого направления должно идти по пути раз­работки схем поточного раскроя, многослойной резки и созда­ния многопостовых систем.

Весьма перспективно дальнейшее исследование и разработка способов микроплазменной резки тонколистовых металлических материалов, фольг, сеток и т. п. В этом случае, как показывает опыт, удается резко повысить производительность труда и ка­чество реза. Особенно это относится к резке сеток, например фильтровальных, которые по структурной характеристике близ­ки к волокнистым материалам. Микроплазменная резка в этом случае полностью устраняет осыпаемость, дает высокое каче­ство реза и значительно облегчает раскрой сетки на детали из­делий.

Представляет интерес резка тонкого металла импульсной ду­гой. Выбором режима обеспечивается возможность изготовле­ния решетчатых структур с широким диапазоном параметров.

Указанный процесс намного производительней и дешевле суще­ствующих.

Требуют дальнейшего развития работы по пайке, а также термической обработке стекла, кварца и других подобных мате­риалов микроплазменной дугой косвенного действия. Несомнен­но эффективным является применение микроплазменного про­цесса для наплавочных работ, особенно при исправлении мел­ких дефектов готовых изделий. И, наконец, микроплазменная дуга может оказаться полезной в смежных областях науки и техники — атомной физике, ракетной технике, космонавтике — как прецизионный эжектор заряженных частиц.

В прогнозе развития сварки в СССР предусмотрено интен­сивное расширение объема применения микроплазменных про­цессов. Дальнейшее развитие работ по созданию новых техно­логических процессов, разработке специальной аппаратуры, ме­ханизированного и автоматизированного оборудования и нара­щиванию его выпуска будет способствовать прогрессу свароч» ной техники в СССР.

[1]ги = 2 - 10 2 с; = 5 • 10~"2 с).

[2] В приведенных в настоящей монографии упрощенных принципиальных электрических схемах аппаратов нумерация элементов и их обозначения идентичны соответствующим обозначениям, выполненным в технической доку, ментации, прилагаемой к аппарату.

[3] ! Автоматы разработаны в ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР под руко­водством В. Е. Патона.

[4] — д,— ^с;_/7 — X «= 10 с; ! I/ — т = 15 с; / V — т 20 с; 7 — 7 « Ю0° С;