Лекция 13

ТЕМА: ЛАЗЕРНАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА И НАПЛАВКА

План:

Введение

1 Лазерная сварка и наплавка

2 Плазменная наплавка.

3 Охрана труда при выполнении сварочных и наплавочных работ

Заключение

Введение

Одними из современных способов ремонта и восстановления деталей являются лазерная и плазменная сварка и наплавка. Достоинством этих методов является высокое качество сварки и наплавки.

1 Лазерная сварка и наплавка

Лазерные источники энергии в настоящее время используются во многих отраслях народного хозяйства. При ремонте лазер применяют для сварки и наплавки деталей. Лазерное излучение применяют для приварки дополнительных ремонтных деталей, при восстановлении деталей способом замены их поврежденных частей. При восстановлении изношенных деталей лазерный луч используют как источник тепла для наплавки металлического порошка на поверхность детали.

Применяются два типа установок для лазерной сварки и наплавки: с рубиновым квантовым генератором излучения и с газовым генератором, в котором в качестве рабочего тела используется смесь углекислого газа, азота и гелия.

Установка для лазерной сварки, кроме квантового генератора с источником питания, содержит замкнутую систему охлаждения, оптическую систему фокусировки лазерного луча и систему подачи инертного газа для защиты свариваемых деталей от окисления. Установка для наплавки деталей включает в себя, кроме перечисленных элементов, еще систему подачи в зону наплавки металлического порошка и механизмы вращения детали и перемещения лазерной установки.

Основными достоинствами лазерной сварки и наплавки являются:

высокая мобильность лазерного луча, который может быть направлен в самые труднодоступные участки изделия; очень небольшое тепловложение в обрабатываемое изделие, что практически исключает возможность образования зоны термического влияния.

К числу недостатков следует отнести известную сложность установок для лазерной сварки.

2 Плазменная наплавка.

В качестве источника тепловой энергии при плазменной наплавке используется струя плазмы. Плазма представляет собой частично или полностью ионизированный газ, нагретый до очень высокой температуры и обладающий свойством электропроводности. Плазменную струю получают в специальных устройствах, которые называют плазмотронами или плазменными горелками. Плазмотрон состоит из двух основных частей — катодной и анодной. Катод плазмотрона представляет собой стержень диаметром 6.. .8 мм, изготовленный из лантанированного вольфрама, который через водяную рубашку охлаждается проточной водой. Анодная часть (сопло), изготовленная из меди, также охлаждается водой.

Для того чтобы получить плазменную струю между анодом и катодом, возбуждают электрическую дугу, и в зону ее горения вводят плазмообразующий газ, который, проходя через дуговой промежуток, нагревается до высокой температуры и ионизируется, т. е. распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы.

Под действием электромагнитного поля происходит обжатие столба дуги, а благодаря избыточному давлению газа дуга вытягивается в направлении движения струи. Это приводит к резкому увеличению плотности тока и повышению температуры струи. Плазменная струя выходит из канала сопла плазмотрона в виде тонкого шнура с длиной видимой части до 50.. .60 мм.

В качестве плазмообразующего газа применяют аргон, азот, гелий, водород и их смеси. Аргонная плазменная струя имеет наиболее высокую температуру (до 15... ...20 тыс. °С) и сверхзвуковую скорость истечения (до 1000.. .1200 м/с).

Присадочный материал при плазменной наплавке вводится в сварочную ванну в виде порошка или проволоки. Порошковая наплавка производится двумя методами: подачей порошка непосредственно в сварочную ванну и путем вдувания его в плазменную струю.

Высокая концентрация тепловой энергии в плазменной струе, стабильность дугового разряда, возможность раздельного регулирования степени нагрева основного и присадочного материалов обусловливают преимущества применения плазмы при наплавке деталей.

Плазменная наплавка обеспечивает высокое качество наплавленного металла и по своим технико-экономическим показателям не уступает, а в ряде случаев даже превосходит другие способы механизированной наплавки.