Jest wiele metod spawania, które możemy wykorzystać w praktyce. Pojawia się też coraz więcej możliwości, które nam daje wszechobecny rozwój technologiczny. Choć spawanie jest znane już nawet od czasów starożytnych, to co rusz odkrywane są nowe metody. Jedną z nich jest spawanie plazmowe, które nie jest jeszcze znane do końca tym, którzy zajmują się tym od lat.
Czym jest spawanie plazmowe?
Mogłeś się spotkać ze skrótem PAW, czyli Plasma Arc Welding. To nic innego jak spawanie plazmowe lub też cięcie plazmą. Jeśli znasz metodę TIG lub – co więcej – spawałeś już tą metodą, mamy dobre wiadomości: PAW jest bardzo do niej podobna, a nawet stanowi jej rozszerzenie. Każdy, kto choć kilka razy miał do czynienia ze spawaniem, słyszał o metodzie TIG – choć wymaga doświadczenia i umiejętności, zapewnia dokładne i trwałe połączenie metali. Jest ona szczególnie przydatna, gdy liczy się jakość. Spawanie plazmowe, jako że jest rozszerzeniem TIG, oprócz dokładności zapewnia zwiększenie wydajności.
Plazma – co to takiego?
Plazma jest nazywana czwartym stanem skupienia ze względu na swoje właściwości – przypomina gaz, ale w przeciwieństwie do niego składa się z cząstek naładowanych elektrycznie w sposób dodatni i obojętny. Mimo obecności tych cząstek całościowo plazma jest obojętna. Specyfika przewodzenia prądu zależy od temperatury – im jest ona wyższa, tym mniejszy jest opór i większe natężenie prądu. Widać to także po tym, że plazma wytwarza łuk elektryczny, bowiem wtedy natężenie przekracza swoją granicę. Właśnie ta właściwość wykorzystywana jest do cięcia plazmą.
Odmiany spawania plazmą
Możemy wyróżnić trzy rodzaje metody PAW. Pierwszy z nich nazywamy mikroplazmowym i w nim natężenie prądu w procesie wynosi pomiędzy 0,1 A do 20 A. Kolejne jest spawanie plazmowe, w którym natężenie przyjmuje wartości od 20 do 100 A. Ostatnim rodzajem jest spawanie z tzw. “oczkiem”. W tym przypadku wykorzystywany jest prąd o natężeniu powyżej 100 A i wtedy łuk plazmowy przenika przez grubość materiału.
Kilka słów o procesie
Po całej teorii należy przejść do praktyki, czyli samego procesu spawania czy też cięcia plazmą. Jak on zatem przebiega? Przede wszystkim, wykorzystywane są dwa strumienie gazów – plazmowy tworzący łuk plazmowy potrzebny do spawania, a także osłonowy lub ochronny. Cały proces przebiega poprzez topienie i wyrzut metalu, które następują dzięki łukowi elektrycznemu o dużej energii kinetycznej. Łuk jarzy się między nietopliwą elektrodą a przedmiotem, który tniemy. Następuje jonizacja dzięki temu, że strumień gazu zostaje przepuszczony przez łuk elektryczny. Palnik do cięcia, poprzez dużą moc, tworzy nam plazmę niezbędną w całym procesie. Mamy do czynienia z chłodzonymi ściankami dyszy, która zawęża nam łuk elektryczny. Dzięki wysokiej temperaturze w jądrze łuku, która może osiągać nawet 30000 K, oraz dużą prędkość przelatującej plazmy powoduje topnienie i wydmuchanie ciętego materiału ze szczeliny.
Jaki gaz jest najlepszy?
Do spawania plazmowego najczęściej wykorzystujemy powietrze. Dużo jednak zależy od tego, jakie urządzenie wykorzystujemy. Jeśli może pobierać większe moce, musimy skorzystać między innymi z gazów szlachetnych takich jak argon, ale też z innych – wodoru, dwutlenku węgla czy azotu. Niekiedy trzeba dobrać mieszanki, np. argonu z wodorem lub argonu z helem.
Materiał odpowiedni do cięcia plazmą
Aby dobrze przeprowadzić cięcie plazmą, musimy wiedzieć, co możemy w ten sposób ciąć. Ta metoda najbardziej się nam przyda przede wszystkim w cięciu materiałów, które przewodzą prąd. Są to stale węglowe, aluminium wraz z jego stopami, a także żeliwo, mosiądz i miedź.
Plusy spawania plazmowego
Każda metoda spawania ma zarówno zalety, jak i wady. Zacznijmy od tych pierwszych – ważne jest, że nie musimy już podgrzewać podczas wykonywania procesu, co zapewnia nam szybkie przebijanie. Jeśli zależy nam na szybkości, cięcie plazmą gwarantuje dużo większe prędkości. Są one nawet siedem razy większe niż przy spawaniu za pomocą tlenu i gazu, więc jest to znaczna różnica. Dzięki temu temperatura nie ma dużego wpływu na materiał, co zapewnia małe odkształcenia z powodu ciepła i wąską strefę wpływu cięcia. Proces wyróżnia dobra jakość i duży zakres grubości cięcia. Możemy więc ciąć bardzo cienkie blachy mniejsze od milimetra i bardzo grube – osiągające ponad dziesięć centymetrów grubości. Mając na uwadze cienkie materiały, warto wspomnieć o tym, że możemy ciąć, nie nadpalając ich przy tym. Łatwo też da się zautomatyzować cały proces. Ostatnią rzeczą jest możliwość cięcia w pionie, która wychodzi zresztą znakomicie.
Minusy spawania przy użyciu plazmy
Przy dużej ilości plusów trzeba też zwrócić uwagę na minusy całego procesu. Cięcie plazmą powoduje wytwarzanie gazów i pyłów, które są szkodliwe dla zdrowia. Z tego powodu bardzo ważna jest troska o bezpieczeństwo pracy. Innym szkodliwym czynnikiem jest ogromny hałas w trakcie spawania. Problem da się zniwelować, gdy cięcie następuje pod wodą, ale nieczęsto tak się robi. Podczas procesu doznajemy także kontaktu z silnym promieniowaniem ultrafioletowym, co także może się źle odbić na naszym zdrowiu. Z wad, które mogą nam utrudniać spawanie, trzeba wyróżnić ewentualne trudności w utrzymaniu prostopadłości krawędzi. Również w strefie wpływu cięcia dochodzi do zmian, co też jest minusem całego procesu.
Gdzie wykorzystam cięcie plazmą?
Dzięki temu, że spawanie plazmowe zapewnia wysoką jakość, jest wykorzystywane w branżach, gdzie liczy się jakość wykonania. Jest to przemysł lotniczy, do którego także zaliczymy wykonywanie konstrukcji kosmicznych, a także przetwórstwo. Oprócz tego cięcie plazmą jest ważne w przemyśle chemicznym i petrochemicznym.
Żłobienie plazmą
Ciekawostką jest możliwość żłobienia plazmą, którą nam zapewniają przecinarki plazmowe. Dzięki temu wydajnie i czysto usuniemy metal. Możemy żłobić w metalach zarówno żelaznych, jak i nieżelaznych. Również mamy do czynienia z mniejszą ilością hałasu w przeciwieństwie do innych metod żłobienia na ciepło.
Spawanie plazmowe ma wiele zalet i jest zalecane dla tych, którzy wiedzą też jak obchodzić się z metodą TIG. Jeśli chcemy naprawdę dobrej jakości spawu, należy rozważyć cięcie plazmą. Możemy wtedy mieć pewność, że otrzymamy pożądany efekt szybciej niż przy spawaniu przy pomocy metod tlenowo gazowych.
