Plasmaschweißen mit eigenen Händen

Die Branche entwickelt sich heute rasant. Jedes Jahr erscheinen neue Schweißtechniken, die im modernen Privatbau immer beliebter werden. Diese Verfahren erleichtern oft die Arbeit, verlieren aber im Vergleich zu bisher erfundenen Verfahren nicht an Sicherheit und Funktionalität. Eine davon ist das Plasmaschweißen und das Schmelzen von Teilen..

Inhalt:

Die Essenz des Plasmaschweißens

Plasmaschweißen wird zum Löten von Edelstahl, Stahlrohren und anderen Metallen verwendet. Plasmaschweißen ist ein Verfahren, bei dem Metall mit einem Plasmastrom lokal aufgeschmolzen wird. Plasma ist ein ionisiertes Gas, das geladene Teilchen enthält, die Strom leiten können..

Das Gas wird ionisiert, wenn es durch einen schnellen komprimierten Lichtbogen erhitzt wird, der aus dem Plasmatron strömt. Je höher die Gastemperatur, desto höher der Ionisationsgrad. Die Lichtbogentemperatur kann 5000-30000 Grad Celsius erreichen. Die Plasmaschweißtechnik ähnelt dem Argonschweißverfahren. Ein gewöhnlicher Schweißlichtbogen kann jedoch nicht als Plasmalichtbogen klassifiziert werden, da seine Betriebstemperatur viel niedriger ist – bis zu 5.000 Grad..

Von allen Aufprallarten auf Metalle gilt das Plasmaschweißen als die häufigste, da in der modernen Schwerindustrie zunehmend Edelstähle, Nichteisenmetalle, Sonderlegierungen und einige Nichteisenmetalllegierungen eingesetzt werden diese Materialien Gas und andere Verarbeitungen gelten als unwirksam.

Plasmalichtbogen ist eine konzentriertere Wärmequelle, mit der Sie große, dicke Metalle ohne Schneidkanten schweißen können. Aufgrund seiner eigenen zylindrischen Form und der Möglichkeit einer erheblichen Längenzunahme können Sie mit einem solchen Lichtbogen an schwer zugänglichen Stellen und bei einer Änderung des Abstands vom Produkt zur Brennerdüse mit eigenen Händen Plasmaschweißen durchführen..

Arbeitsprinzip

Um einen konventionellen Lichtbogen in einen Plasmalichtbogen umzuwandeln, um Leistung und Temperatur eines konventionellen Lichtbogens zu erhöhen, werden üblicherweise zwei Verfahren verwendet: die Kompression und das Verfahren zur Zwangsinjektion eines plasmabildenden Gases in den Lichtbogen. Dabei wird als plasmabildendes Gas üblicherweise Argon, teilweise unter Zusatz von Wasserstoff oder Helium, verwendet. Argon muss auch als Schutzgas verwendet werden. Das Elektrodenmaterial ist Wolfram, aktiviert durch Thorium, Yttrium und Lanthan, sowie Kupfer und Hafnium.

Der Lichtbogen wird komprimiert, indem er in ein spezielles Plasmatron gelegt wird, dessen Wände mit Wasser intensiv gekühlt werden. Die seitliche Kompression des Lichtbogens infolge der Kompression nimmt ab und dadurch erhöht sich seine Leistung – die Energie pro Flächeneinheit.

Ein durch den Lichtbogen erhitztes plasmabildendes Gas wird gleichzeitig mit der Kompression in den Bereich des Plasmalichtbogens geblasen, wird ionisiert und vergrößert sich aufgrund der Wärmeausdehnung im Volumen um den Faktor 100. Die kinetische Energie ionisierter Partikel, die im plasmabildenden Gas enthalten sind, ergänzt die im Lichtbogen durch laufende elektrische Prozesse freigesetzte thermische Energie. Daher werden Plasmalichtbögen als leistungsstärkere Energiequellen bezeichnet als herkömmliche..

Die Hauptmerkmale, die einen Plasmalichtbogen von einem konventionellen Lichtbogen unterscheiden, sind neben der hohen Temperatur: ein kleinerer Durchmesser des Lichtbogens, der Druck auf das Metall des Lichtbogens ist sechs- bis zehnmal größer als der eines herkömmlichen Lichtbogens, der zylindrische Form des Lichtbogens zusammen mit der üblichen konischen, die Fähigkeit, den Lichtbogen bei niedrigen Strömen zu halten – etwa 0,2-30 Ampere.

Zwei Schemata des Plasmaschweißens sind möglich: Plasmalichtbogenschweißen, bei dem der Lichtbogen zwischen Werkstück und Elektrode brennt, und Plasmastrahl, wenn der Lichtbogen zwischen der Plasmabrennerdüse und der Elektrode brennt und durch Gasströme ausgeblasen wird. Am gebräuchlichsten ist das erste Schema.

Die Vorteile des Plasmaschweißens

Folgende Vorteile des Plasmaschweißens und Metallschmelzens zeichnen sich gegenüber klassischen Verfahren aus:

  • Sie können ein Plasmaschweißgerät bei der Arbeit mit fast allen Metallen verwenden – Gusseisen, Stahl, Aluminium mit seinen Legierungen, Kupfer mit seinen Legierungen.
  • Die Schnittgeschwindigkeit von Metall mit einer Dicke von 50 – 200 Millimeter ist 2-3 mal höher als beim Gasschweißen.
  • Es besteht keine Notwendigkeit, Acetylen, Argon, Sauerstoff oder Propan-Butan zu verwenden, was die Kosten für die Arbeit mit einem Plasmagerät erheblich reduziert.
  • Die Präzision der Schweiß- und Schweißnähte und die Qualität der Verfahren eliminieren spätere Kanten nahezu.
  • Schweißgut verformt sich nicht, selbst wenn es notwendig ist, eine komplexe Konfiguration oder Form zu schneiden. Die Plasmaschweißtechnologie ermöglicht das Schneiden auf einer unvorbereiteten Oberfläche – lackiert oder rostig. Beim Schneiden einer lackierten Struktur entzündet sich die Farbe im Bereich des Bogens nicht.
  • Sicheres Arbeiten, da beim Einsatz eines Plasmaschneiders keine Gasflaschen verwendet werden. Dieser Faktor ist für die Umweltfreundlichkeit solcher Arbeiten verantwortlich..

Arten des Plasmaschweißens

Plasmaschweißen allein gilt heute als ein ziemlich verbreitetes Verfahren, dessen Popularität ziemlich offensichtlich ist. Je nach Stromstärke werden drei Arten des Plasmaschweißens unterschieden: Mikroplasma, bei mittleren und hohen Strömen. Durch die Auswahl eines bestimmten Typs erfahren Sie selbst, wie viel Plasmaschweißen kostet..

Mikroplasmaschweißen

Am häufigsten wird das Mikroplasmaschweißen angesehen. Durch die hohe Gasionisation in einem speziellen Plasmatron und die Verwendung von Wolframelektroden mit einem Durchmesser von 1–2 Millimetern ist der Plasmabogen in der Lage, mit extrem niedrigen Stromstärken ab 0,1 Ampere zu brennen.

Spezielle Niederampere-Gleichstromversorgungen sind darauf ausgelegt, einen Pilotlichtbogen zu erzeugen, der kontinuierlich zwischen einer wassergekühlten Kupferdüse und einer Elektrode brennt. Wenn der Plasmabrenner zu den Produkten gebracht wird, wird der Hauptlichtbogen gezündet, der von der Quelle gespeist wird. Plasmabildendes Gas wird durch die Düse des Plasmabrenners zugeführt, die einen Durchmesser von etwa 0,5-1,5 Millimeter hat.

Mikroplasmaschweißen ist eine sehr effektive Methode zum Verschmelzen von Produkten mit geringer Dicke – bis zu 1,5 Millimeter. Der Durchmesser des Plasmalichtbogens erreicht 2 Millimeter, wodurch die Wärme in einem begrenzten Bereich der Produkte konzentriert und die Schweißbereiche erwärmt werden können, ohne den angrenzenden Bereich zu beschädigen. Ein solcher Lichtbogen vermeidet Durchbrennen, die für das gewöhnliche WIG-Schweißen dünner Metalle typisch sind..

Als Schutz- und Plasma bildendes Gas wird hauptsächlich Argon verwendet. Je nach zu schweißendem Metall werden ihm verschiedene Zusätze zugesetzt, die die Effizienz des Plasma-Metallschweißverfahrens erhöhen. Beim Schweißen von Stahl empfiehlt es sich, dem Schutzargon 8–10 % Wasserstoff zuzusetzen, um die thermische Effizienz des Plasmalichtbogens zu erhöhen. Beim Schweißen von kohlenstoffarmem Stahl kann Argon Kohlendioxid zugesetzt werden, beim Schweißen von Titan – Helium.

Anlagen für den Prozess des Mikroplasmaschweißens ermöglichen das Schweißen in verschiedenen Modi: gepulste oder kontinuierliche gerade Polarität, bipolare Pulse, kontinuierliche umgekehrte Polarität. Mikroplasmaschweißen wird erfolgreich bei der Herstellung von dünnwandigen Behältern oder Rohren, beim Schweißen von Faltenbälgen und Membranen an dimensionale Teile, bei der Herstellung von Schmuck und Verbindungsfolien eingesetzt..

Schweißen mit mittlerem Strom

Der Schweißprozess bei durchschnittlichen Strömen von 50-150 Ampere hat viel mit dem Verfahren des Argon-Lichtbogenschweißens mit einer Wolframelektrode gemeinsam. Sie gilt jedoch aufgrund der begrenzten Heizfläche und der hohen Lichtbogenleistung als effizienter. Hinsichtlich der Energiecharakteristik nimmt ein Plasmalichtbogen eine Zwischenstellung zwischen einem gewöhnlichen Lichtbogen und einem Laser- oder Elektronenstrahl ein.

Mittelstrom-Plasmaschweißen garantiert einen tieferen Einbrand als herkömmliches Lichtbogenschweißen mit geringeren Schweißnahtbreiten. Dies erklärt sich neben der Energiecharakteristik auch durch den hohen Lichtbogendruck auf die Schweißpfützen, wodurch die Dicke der Flüssigmetallzwischenschichten unter dem Lichtbogen abnimmt und die Bedingungen für den Wärmeübergang in die Tiefe des Grundmetalle werden verbessert. Das Prinzip des Plasmaschweißens ermöglicht das Arbeiten mit Zusatzdraht.

Hochstromschweißen

Das Schweißen mit einer Stromstärke von mehr als 150 Ampere wirkt sich noch stärker auf das Metall aus, da ein Plasmalichtbogen mit einer Stromstärke von 150 Ampere beim Schweißen von Teilen mit einer nicht abschmelzenden Elektrode einem Lichtbogen von 300 Ampere entspricht. Ein solches Plasmaschweißen wird von einer absoluten Durchdringung mit dem Auftreten eines Durchgangslochs im Pool begleitet. Es ist wie das Schneiden der Produkte mit anschließendem Schweißen.

Auf der Rückseite der Nähte wird das Metall durch Oberflächenspannung gehalten. Die Betriebsartenbereiche sind sehr eingeschränkt, da es beim Schweißen zu Durchbrennen kommen kann. Plasmaschweißen erfordert eine hohe Produktionskultur, Einhaltung der Werkstück- und Montagetechnologien, sorgfältige Bereitstellung der Kühlbedingungen für Plasmaschweißmaschinen und der Anforderungen an deren Betrieb. Selbst geringfügige Verstöße gegen den Kühlmodus des Plasmabrenners aufgrund der hohen Temperatur und des kleinen Durchmessers der Düse führen zu ihrer Zerstörung..

Hochstrom-Plasmaschweißen wird bei legierten und kohlenstoffarmen Stählen, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Titan und anderen Materialien verwendet. Durch dieses Vorgehen lassen sich in vielen Fällen die Kosten für die Kantenvorbereitung deutlich reduzieren, die Nahtqualität verbessern und die Produktivität steigern..

Plasma-Schweißgerät

Derzeit stehen den Verbrauchern verschiedene Arten von Schweißgeräten zur Verfügung. Die erste davon ist das Elektroschweißen mit einem Schweißtransformator. Es wird jedoch angenommen, dass diese Methode ihre Nützlichkeit bereits überlebt hat. Der zweite Gerätetyp ist ein Schweißinverter, ein ziemlich einfaches, zuverlässiges und gebräuchliches Gerät zum Lichtbogenschweißen. Die dritte ist die fortschrittlichste und technologisch fortschrittlichste Plasmaschneidmaschine.

Erfahrene Profis und private Handwerker versuchen, nur ein Plasmagerät zum Schweißen und Schmelzen von Metallen zu verwenden. Sie können sich mit dieser Technik vertraut machen, indem Sie sich ein Video zum Plasmaschweißen und Schneiden von Legierungen und Metallen ansehen. Wenn Sie zu Hause ein spezielles Plasmaschweißgerät verwenden, werden Sie feststellen, dass es wenig Abfall und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit gibt..

Für den Betrieb einer Plasmaschweißmaschine wird nur ein Druckluftstrahl und Strom benötigt, bei Verwendung eines Kompressors nur Strom. Während des Betriebs müssen bei solchen Geräten die Düse des Plasmatrons und die Elektrode ausgetauscht werden, während Geräte für die Autogen-Verarbeitung von Metallen regelmäßig mit neu zertifizierten Gasflaschen und Additiven nachgefüllt werden müssen..

Der Plasmalichtbogen wird normalerweise in ein spezielles Gerät zum Plasmaschweißen gelegt – einen Plasmabrenner. Die Oberfläche des Plasmabrenners wird durch einen Wasserstrahl intensiv und kontinuierlich gekühlt. Der Lichtbogenquerschnitt nach der Kompression nimmt ab und die pro Flächeneinheit verbrauchte Energiemenge (die Leistung des Plasmastroms) steigt.

Es gibt zwei Arten von Plasmastrahlen – indirekte oder direkte Wirkung. Im ersten Fall befinden sich aktive Stellen der Kette am Rohr und an der Wolframelektrode, im zweiten Fall an der Wolframelektrode, an der Innen- und Seitenfläche der Düse. Plasmagase schützen Metallrohre vor Luft.

Es ist besser, mit einem Plasmaphon in einer großen Garage oder auf der Straße zu arbeiten, unabhängig davon, dass das Plasmaschweißen eine der sichersten Schweißarten ist. Der einzige Nachteil dieses Verfahrens sind das Gewicht und die Kosten des Plasmaschweißens und der Ausrüstung..

DIY Plasmaschweißen

Die Plasmaschweißtechnik unterscheidet sich deutlich von anderen Schweißarten. Dazu benötigen Sie Fülldraht, ein Plasmaschweißgerät zum Arbeiten und Elektroden..

Vor der Arbeit muss die kegelförmige Elektrode mit einem Winkel in der Größenordnung von 28-30 Grad geschärft werden. Dieser konische Teil der Elektrode sollte 5-6 Durchmesser erreichen. Die Spitze des Kegels sollte 0,2-0,5 Millimeter stumpf sein. Es wird empfohlen, beim Einbau der Elektrode darauf zu achten, dass ihre Symmetrieachse mit der Symmetrieachse der plasmabildenden Düsen übereinstimmt..

Die Schweißnaht muss wie beim Argon-Lichtbogen-Schweißen geschnitten werden. Die Kanten, Kanten und Enden des Metalls sollten mit einer Stahlbürste auf eine Breite von 3 Zentimetern gereinigt werden. Wenn Sie Metall mit Plasma schneiden, sollten Sie die Schnittfläche mindestens 1 Millimeter tief reinigen. Wenn die Schnittfläche Risse aufweist, ist es notwendig, diese vor der Beseitigung des Defekts zu reinigen und die gereinigten Stellen mit einem Lösungsmittel zu entfetten.

In den zu schweißenden Blechen sollten keine Lücken größer als 1,5 Millimeter vorhanden sein. Wenn möglich, müssen Sie sie mit Montagegeräten und -geräten so befestigen, dass die Achsen der Gelenke vollständig übereinstimmen. Mit umhüllten Elektroden die Heftklammer so auftragen, dass das Heftmaterial bündig mit dem Grundmetall der Werkstücke abschließt. Reinigen Sie gegebenenfalls die Bereiche der Heftzwecke. Die Qualität der Heftpunkte und der Hauptschweißnaht müssen gleich sein.

Wenn Sie sich für das Plasmaschweißen interessieren, denken Sie daran, dass das Verfahren mit Gleichstrom durchgeführt wird. Die Schweißstelle muss 5-20 Sekunden vor dem Zündvorgang mit Schutzgas beaufschlagt werden. Sie kann 10-15 Sekunden nach dem Unterbrechungsvorgang des Schweißlichtbogens ausgeschaltet werden. Halten Sie den Plasmabrenner nicht weiter als 1 cm vom Produkt entfernt. Unterbrechen Sie den Lichtbogen nach Möglichkeit während des gesamten Schweißvorgangs nicht. In diesem Fall lohnt es sich, die Naht im Abstand von 15 Millimetern bis zur Bruchstelle zu reinigen. Auch mit dem weiteren Erstellen der Schweißnaht sollte im Voraus begonnen werden..

Beim Schweißen das Metall nicht überhitzen. Wird das Material noch auf über 100 Grad Celsius erhitzt, müssen Sie eine Pause einlegen oder das Metall mit Druckluft kühlen. Um qualitativ hochwertige Schweißnähte mit der Durchschweißtechnik zu erzielen, bewegen Sie den Brenner gleichmäßig und gleichmäßig wie in einem Automaten..

Um formgerechte Schweißnähte zu erzeugen, ist das Plasmaschweißen mit einem Zusatzwerkstoff ab einem Durchmesser von 1,5 Millimetern erforderlich. Der Schweißdraht und der Brenner sollten bestimmten Schwingungen mit einer Amplitude von 2-4 Millimetern ausgesetzt werden. Achten Sie darauf, dass das zu schmelzende Drahtende nicht aus der Schutzgaszone austritt. Daher sollte es nicht zu ruckartig in das Schweißbad eingespeist werden. Am Ende der Naht empfiehlt es sich, das geschweißte Kurbelgehäuse mit einem Tropfen geschmolzenen Metalls abzudichten, gleichzeitig den Lichtbogen zurückzuziehen oder abzuschalten.

Plasmaschweißen ist im Wesentlichen ein technologischer Prozess, der auf der Absaugung und Verwendung von Plasma beruht. Beim Schweißen wird als Hauptquelle Gas verwendet, das durch kurzzeitige Einwirkung hoher Temperaturen zur Plasmabildung beiträgt. Der Preis des Plasmaschweißens wird Sie begeistern. Zudem ist das Verfahren lebensgefährlich, da dabei keine gefährlichen Sauerstoffflaschen verwendet werden, sondern Druckluft.

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