Микроплазменная сварка

Наиболее распространенной является микроплазменная сварка. В связи с достаточно высокой степенью ионизации газа в плазмотроне и при использовании вольфрамовых электродов диаметром 1–2 мм плазменная дуга может гореть при очень малых токах, начиная с 0,1 А.

Специальный малоамперный источник питания (см. рисунок выше) постоянного тока предназначен для получения дежурной дуги, непрерывно горящей между электродом и медным водоохлаждаемым соплом. При подведении плазмотрона к изделию зажигается основная дуга, которая питается от источника. Плазмообразующий газ подается через сопло плазмотрона, имеющее диаметр 0,5–1,5 мм.

Защитный газ подается через керамическое сопло. Плазменная горелка охлаждается водой. Для зажигания дуги в сварочной установке имеются осцилляторы дежурной и основной дуги.

Рисунок. Схема процесса микроплазменной сварки

Микроплазменная сварка является весьма эффективным способом сварки изделий малой толщины, до 1,5 мм. Диаметр плазменной дуги составляет около 2 мм, что позволяет сконцентрировать тепло на ограниченном участке изделия и нагревать зону сварки, не повреждая соседние участки. Плазменная дуга имеет цилиндрическую форму, поэтому глубина проплавления и другие параметры шва мало зависят от длины дуги, что позволяет при манипуляциях сварщиком горелкой избежать прожогов, характерных для обычной аргонодуговой сварки тонкого металла.

Основным газом, использующимся в качестве плазмообразующего и защитного, является аргон. Однако в зависимости от свариваемого металла к нему могут осуществляться добавки, увеличивающие эффективность процесса сварки. При сварке сталей к защитному аргону целесообразна добавка (8–10%) водорода, что позволяет повысить тепловую эффективность плазменной дуги. Это связано с диссоциацией водорода на периферии столба дуги и последующей его рекомбинацией с выделением тепла на поверхности свариваемого металла. При сварке низкоуглеродистых сталей к аргону возможна добавка углекислого газа, при сварке титана - добавка гелия.

Установки для микроплазменной сварки позволяют осуществлять сварку в различных режимах: непрерывный прямой полярности, импульсный прямой полярности (позволяет регулировать тепловложение), разнополярными импульсами (для алюминия, обеспечивает разрушение оксидной пленки), непрерывный обратной полярности. Наиболее распространенной установкой для микроплазменной сварки является МПУ-4у.

К основным параметрам процесса микроплазменной сварки относятся сила тока, напряжение, расход плазмообразующего и защитного газа, диаметр канала сопла, глубина погружения в сопло электрода, диаметр электрода.

Микроплазменная сварка успешно применяется при сварке тонкостенных труб и емкостей, приварке мембран и сильфонов к массивным деталям, сварке фольги, термопар, при изготовлении ювелирных изделий.

Лекция № 5 Тема: применение плазмы в точных технологиях

В се о плазменных панелях

Плазменная панель (сокращенно PDP) — это экран, или дисплей с большой диагональю (от 60 см до 1,5 метра), способный показывать теле, видео программы, изображения с ПК с высокой яркостью и четкостью.

    Принцип работы плазменной панели основан на эффекте свечения газа (плазмы) в ячейке между электродами, как в обычной люминесцентной лампе (дневного света).

Первые плазменные дисплеи появились в середине 60-х годов и, несмотря на свои достоинства при создании больших изображений, были гораздо дороже традиционных ЭЛТ-кинескопов, которые применялись для создания видеостен (еще лет 5 назад на эстрадном концерте звезд и популярных телешоу действие происходило на фоне видеостен из 30-40 телевизоров). Развитие технологии производства плазменных панелей сделало их доступнее, и они стали применяться как информационные табло в диспетчерских пунктах управления, на вокзалах, в аэропортах, в супермаркетах, на выставках и презентациях. Сегодня это единственная технология, не считая проекционной, позволяющая создавать изображения большого формата с высоким качеством.

Теперь плазменная панель стала чрезвычайно популярна в качестве телевизионного экрана в составе домашнего кинотеатра, благодаря своему исключительно качественному изображению. Отдельно хочется подчеркнуть безопасность плазменных дисплеев для здоровья и глаз зрителя. Они не имеют никаких вредных излучений или мерцаний, не утомляют зрения и идеально подходят для просмотра фильмов в кругу семьи, с детьми.

Как и любая другая технология, плазменные панели имеют свои особенности.

Производство плазменных дисплеев растет во всем мире. Лидерами в разработке и производстве являются NEC, Fujitsu, Hitachi, Mitsubishi, Pioneer, Panasonic, Sanyo, JVC, LG.

Ведущие компании предлагают устройства с различным набором возможностей, которые отличаются как по техническим и потребительским качествам, так и по цене. Практически каждый производитель плазменных панелей добавляет к классической технологии собственные ноу-хау, улучшающие цветопередачу, контрастность и управляемость.

Например, NEC разработала уникальные RGB-фильтры CCF (Capsulated Color Filter) повышающие контрастность изображения, фильтр AccuCrimson, улучшающий передачу естественных оттенков красного цвета и систему PLE (Peak Luminance Enhancement) для коррекции уровня яркости.

Не отстает от конкурентов и совместное предприятие Fujitsu Hitachi Plasma Display Ltd., известное своей передовой технологией ALIS (Alternate Lightning of Surface), обеспечивающей высокое разрешение и яркость картинки.

Фирма Pioneer представила технологии Deep Wafel и CLEAR, позволяющие добиться высочайшего качества картинки и существенной экономии электроэнергии.

К омпания Matsushita (Panasonic) разработала технологии ACSP (Assymetrical Cell Structure Panel), Plasma AI (Adaptive-Brightness Intensifier) и технологию Real Black, которые позволяют ее панелям не только получать выдающееся изображение, но и добиваться высочайшего уровня контрастности и яркости, превосходя по этим параметрам своих конкурентов.

Как устроены плазменные панели

Наименьшим светоизлучающим элементом ПДП является разрядная ячейка. Расположенные рядом красная, зеленая и синяя ячейки образуют один пиксел цветной плазменной панели. Каждая разрядная ячейка выполняет несколько функций. Она служит для формирования изображения за счет излучаемого света, используется в качестве адресной ячейки, необходимой для включения и выключения электрического разряда, а также играет роль вспомогательной разрядной ячейки. Существует два типа плазменных дисплейных панелей – постоянного тока и переменного тока. Большинство выпускаемых в настоящее время цветных ПДП работают от переменного напряжения и построены по трехэлектродной схеме поверхностного разряда. Популярность плазменных панелей переменного тока объясняется тем, что эта технология позволяет сравнительно просто создавать дисплеи больших размеров.

Принцип действия плазменной панели основан на свечении специальных люминофоров (фосфоресцирующие вещества) при воздействии на них ультрафиолетового излучения. В свою очередь это излучение возникает при электрическом разряде в среде сильно разреженного газа. При таком разряде между электродами с управляющим напряжением образуется проводящий "шнур", состоящий из ионизированных молекул газа (плазмы). Поэтому-то газоразрядные панели, работающие на этом принципе, и получили название "газоразрядных" или "плазменных" панелей. Подавая управляющие сигналы на вертикальные и горизонтальные проводники, нанесенные на внутренние поверхности стекол панели, схема управления панели осуществляет соответственно "строчную" и "кадровую" развертку растра телевизионного изображения. При этом яркость каждого элемента изображения определяется временем свечения соответствующей "ячейки" плазменной панели: самые яркие элементы "горят" постоянно, а в наиболее темных местах они вовсе не "поджигаются". Светлые участки изображения на PDP (Plasma Display Panel) светятся ровным светом, и поэтому изображение абсолютно не мерцает, чем выгодно отличается от "картинки" на экране традиционных кинескопов.

Плазменные панели создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом. Все пространство разделяется на множество пикселей (элементов изображения), каждый из которых состоит из трех подпикселей, соответствующих одному из трех цветов (красный, зеленый и синий) (см. рис.) Комбинируя эти три цвета можно воспроизвести любой другой цвет. В каждом подпикселе расположены маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения возникает электрический разряд. При взаимодействии плазмы газового разряда с частицами фосфора в каждом подпикселе возникает излучение соответствующего цвета (красного, зеленого или синего). Работа каждого подпикселя полностью контролируется электроникой, что позволяет каждому пикселю воспроизводить до 16млн. различных цветов.

1. На электрод в каждом подпикселе подается напряжение, чтобы привести газ в состояние плазмы.

2. В прилегающей к электроду газовой области плазма взаимодействует с частицами фосфора.

3. Благодаря взаимодействию каждый подпиксель излучает один из трех цветов - красный, зеленый или синий.

Применение плазменных панелей

Б лагодаря своим выдающимся свойствам, плазменные панели имеют широчайшую сферу применения. Они используются в офисах, на производстве, в образовательных заведениях, в домашних условиях — одним словом везде, где есть необходимость в большом, плоском, четком и ярком дисплее.

Широкое распространение плазменные дисплеи получили в публичных местах: качестве информационных табло на в окзалах, в аэропортах, в магазинах, на выставках и в других общественных заведениях. Управляемые компьютерами, такие экраны дают возможность оперативно ознакомиться с необходимой информацией: пассажирам с расписанием движения транспорта и изменениями в нем, покупателям с новыми предложениями и ценами на товар, посетителям выставок с достоинствами представленной экспозиции. Встречаются плазменные панели и в качестве указателей на дорогах, информационных табло на стадионах, в театрах, на эстраде. Отличным решением является использование плоской плазменной п анели в качестве обычного телевизора в баре или кафе, ночном клубе.    При необходимости площадь экрана можно значительно увеличить, соединив несколько панелей воедино (как когда-то собирали большие экраны из обычных телевизоров).

Т акже плазменные панели можно встретить на производстве. Их используют для контроля технологических процессов и параметров функционирования промышленного оборудования. Чаще всего панели применяются как мониторы на контрольных пунктах электрических станций, в химическом и нефтеперерабатывающем производстве, сталелитейной промышленности, там, где требуется непрерывный контроль за огромным количеством параметров. Нашли свое применение панели и в вооруженных силах, на командных пунктах, в ракетных войсках, на флоте, в системах ПВО, системах космической связи.

Отдельно стоит рассказать о возможностях использования плазменной панели в домашних условиях.

Появление технологии плазменных панелей изменило представление людей о телевидении и вывело его на новый уровень. Плазменная панель стала не только показателем респектабельности и достатка, но и вкуса владельца. Плоская и элегантная панель позволила сэкономить место в доме, преобразить его интерьер и просто изменить стиль жизни, воплотив в реальность идею домашнего кинотеатра.

Представьте себе большой плоский экран в полстены, для которого не требуется ни громоздкое проекционное оборудование, ни затемнение. Этот экран способен функционировать как обычный телевизор, служить дисплеем персонального компьютера (без ухудшения качества изображения последнего), использоваться для просмотра видео, DVD и спутниковых программ. И все это с высочайшим качеством картинки, какая и не снилась обычным кинескопным телевизорам.

Благодаря компактным размерам, а так же тому факту, что плазма не боится воздействия электромагнитных полей, панель позволяет разместить вокруг себя мощные и качественные акустические системы по формуле 2.1, 4.1, 5.1, или 7.1 (Первая цифра указывает количество каналов – источников звука, вторая – наличие сабвуфера, акустической системы для воспроизведения низких частот, басов). Используя такой комплект совместно с качественным источником сигнала, например DVD-плеером и декодером Dolby Surround, можно добиться впечатляющего эффекта присутствия, как в современном кинотеатре.

Достоинства и особенности плазменных панелей

Основным достоинством плазменных панелей является их изображение. По всем техническим характеристикам они превосходят элитные телевизоры. Изображение у плазменной панели мягкое, не утомляющее глаз мерцанием, но одновременно четкое, контрастное и яркое. Экран плазменной панели абсолютно плоский, поэтому нет искажений изображения, характерных при работе с телевизионным или мониторным экраном. У плазменных панелей отсутствует неравномерность изображения от центра к краям экрана, характерная для проекционных телевизоров. Тот факт, что каждый пиксель панели является источником света, значительно увеличивает угол обзора. С помощью каждого пикселя можно получить до 16 млн. оттенков определенного цвета, благодаря чему изображение на экране становится столь сочным и реалистичным.

В этой связи уместно вспомнить, что в обычных кинескопах яркость свечения каждого люминофора непрерывно пульсирует, так как он с частотой 25 раз в секунду "зажигается" электронным лучом. Эти непрерывно следующие одна за другой вспышки изображения создают большую нагрузку глазам телезрителей и вызывают их быстрое утомление. Сказанное в равной мере относится и к проекционным телевизорам, в которых в качестве источников света используются специальные кинескопы. Поэтому просмотр видеопрограмм на плазменных панелях по сравнению с ними — "райское наслаждение". Впрочем, отсутствие мерцаний и полная безопасность — это хотя важное, но далеко не единственное преимущество "плазмы".

Вторым важным достоинством панели являются её габариты. Благодаря технологии производства, панель с диагональю 60 дюймов (146 см) имеет толщину от 8 до 15 см. При огромной площади экрана висящая на стене панель практически не занимает места.

Кроме того, плазменные экраны не боятся электромагнитных полей. Поэтому рядом с плазменным телевизором всегда можно спокойно устанавливать самые хорошие, мощные колонки и наслаждаться качественным звуком, не боясь повредить или исказить изображение мощным магнитным полем акустики.

Из особенностей такого типа дисплеев стоит отметить умеренно высокое энергопотребление. Чтобы зажечь один пиксель на экране плазменного экрана требуется немного электроэнергии, но матрица состоит из миллионов точек, каждой из которых приходится гореть до нескольких десятков часов подряд. Средняя панель потребляет от 300 до 600 ватт, что немного больше, чем обычный телевизор или ЖК экран. Но надо учесть и то, что площадь панели гораздо больше площади кинескопа обычного телевизора.

Еще плазменные экраны до последнего времени имели относительно небольшой срок эксплуатации, по крайней мере, по сравнению с аналогами, — порядка 10 тысяч часов непрерывной работы. Хотя многим и этого будет вполне достаточно, ведь эти 10 тысяч часов истекут только через шесть лет функционирования аппарата при 4-5 часах ежедневного просмотра телепередач (если дисплей использовать в качестве телевизора). Правда с каждым днем этот недостаток становится все менее и менее актуальным — многие производители уже сегодня довели продолжительность работы панелей до 30000 часов и предложили довольно эффективные пути решения этой проблемы.

Отдельно стоит отметить, что из-за довольно большой потребляемой мощности плазменные панели иногда ощутимо нагреваются, в связи с чем требуют охлаждения. Вентиляторы, присутствующие в конструкциях некоторых плазменных панелей, обладают низким уровнем шума и не мешают просматривать программы, хотя отдельные люди с острым слухом испытывают дискомфорт от тихого шелеста вентиляторов. Для решения этой проблемы разработаны специальные модели с пассивным охлаждением, т.е. с большими радиаторами, они абсолютно бесшумны, но имеют несколько большую массу.