Плазменная сварка. 
Сварка и пайка в авиационной промышленности

Сжатая дуга, используемая при плазменной сварке, является новым источником теплоты, который благодаря существенным преимуществам по сравнению с обычной дугой и некоторыми другими источниками теплоты находит все более широкое применение в различных технологических процессах. Впервые сжатая дуга была с успехом использована для резки алюминиевых сплавов, коррозионно-стойких сталей, тугоплавких металлов. Новый источник тепла оказался также весьма эффективным и для проведения напыления и наплавки.

При плазменной сварке в горелку (рис. 2.29) подаются плазмообразующий газ (аргон, или смесь аргона с гелием, с углекислым газом и др.) и защитный газ. Первый обтекает вольфрамовый электрод и выходит через отверстие внутреннего сопла, второй подается во внешнее сопло и защищает сварочную ванну. В качестве защитного газа используется аргон. Для повышения мощности дуги к нему также могут добавляться другие газы (гелий, углекислый газ, азот).

Рис. 2.29. Схема сварки плазменной дугой:

• 1 — сварочный источник питания; 2 — высокочастотный генератор;
• 3 — вольфрамовый электрод; 4 — плазмообразующий газ; 5 — охлаждающаяся вода; б — защитный газ; 7 — сопло защитного газа; 8 — сопло, формирующее дугу; 9 — дуга; 10 — изделие

В настоящее время наиболее широкое применение нашла микроплазменная сварка ручная и автоматическая, позволяющая сваривать детали толщиной 0,1—0,5 мм.

На ряде авиационных заводов при сварке тонколистовых конструкций применяется автоматическая микроплазменная сварка с передвижной камерой, которая плотно прижимается к деталям, препятствуя деформациям. Внутри камеры горит плазменная дуга, сваривающая металл. Наличие камеры улучшает, кроме того, защиту металла от окисления.

С помощью микроплазменной сварки изготавливают изделия типа сильфонов, тонкостенных трубопроводов, деталей приборов из легированных сталей, алюминиевых, титановых сплавов, некоторых тугоплавких металлов. При сварке титановых сплавов и тугоплавких металлов необходима дополнительная тщательная защита металла от окисления. Источники питания для микроплазменной сварки позволяют вести процесс в обычном и импульсном режимах. Плазменная сварка изделий средних и больших толщин часто проводится в сочетании с обычно аргонодуговой сваркой. В таком случае первый шов сваривают без подачи присадочной проволоки плазменной сваркой, используя высокую проплавляющую способность сжатой дуги и получая полный проплав металла толщиной 14—20 мм без предварительной подготовки кромок. Однако шов не имеет усиления. Его образуют за второй проход аргонодуговой сваркой. Подобную технологию сварки можно осуществить с помощью специальных комбинированных горелок, включающих в себя горелки для плазменной и аргонодуговой сварки. Комбинированная горелка перемещается так, что металл сначала проплавляется сжатой дугой, затем сваривается второй шов с усилением горелкой для аргонодуговой сварки.

Одним из существенных недостатков плазменной сварки является возможность образования двойной (каскадной) дуги, возникающей при повышенной плотности сварочного тока. Двойная дуга образуется между соплом и изделием, в результате чего оплавляется сопло и уменьшается ток основной дуги. Это приводит к нарушению процесса сварки. Кроме того, плазменная сварка на больших толщинах и при наличии подкладок может сопровождаться ухудшением формирования шва, вызванного колебаниями расплавленного металла и сварочной ванны под действием высокого давления плазменной дуги.

Выход факела дуги через сквозное отверстие в ванне при отсутствии подкладки улучшает устойчивость ванны и формирование шва, однако при этом создаются трудности в удержании сварочной ванны.

Для плазменной сварки можно рекомендовать практически те же сварные соединения, что и для аргонодуговой сварки. Наиболее часто встречающиеся типы соединений при микроплазменной сварке — соединения с отбортовкой (см. рис. 2.28, д, ж, з, и) и подобные им.