Analyse du principe, des applications, des avantages et des inconvénients de la soudure à arc au plasma

 

Le soudage à arc de plasma (PAW) est une technologie avancée qui crée du plasma à haute température en compressant un arc et utilise sa haute densité énergétique pour fondre les métaux pour le soudage. Ce procédé est né du soudage à arc au tungstène à gaz et, après optimisation, a été largement appliqué dans les domaines industriels impliquant des métaux réfractaires et des exigences de haute précision. Ce qui suit fournit une explication détaillée d'aspects tels que le principe, les scénarios d'application, les avantages et les inconvénients.

 

Principe technique

Le noyau du soudage à arc au plasma réside dans l'effet de compression à arc. Lors du soudage, l'arc généré entre l'électrode de tungstène (cathode) et la pièce de travail (anode) subit une compression mécanique, une contraction thermique et une contraction électromagnétique à travers une buse spéciale pour former un arc de plasma à une température supérieure à 30 000°C. La densité énergétique de ce faisceau de plasma à haute température peut être plus de trois fois celle d'un arc classique, qui peut instantanément fondre à travers le matériau et former une soudure stable. Un gaz de blindage (généralement de l'argon ou un mélange d'argon) entoure le flux de plasma pour empêcher l'oxydation de la piscine fondue et assurer la qualité du soudage.

 

Champs d'application

1. Large adaptabilité matérielle: Il est applicable aux métaux réfractaires ou facilement oxydés tels que l'acier inoxydable, les alliages d'aluminium, les alliages de titane et les alliages à base de nickel. Il convient particulièrement au soudage de matériaux à haute conductivité thermique tels que les alliages de cuivre et de magnésium.

2. fabrication de haute précision: Dans l'industrie de fabrication automobile, il est utilisé pour les composants clés tels que les cadres de carrosserie et les blocs de cylindres de moteur; dans le domaine aérospatial, il est appliqué à des composants de précision tels que les pales de moteurs à réaction et les réservoirs de carburant; dans l'industrie des dispositifs médicaux, il est utilisé pour réaliser le soudage sans défaut des outils chirurgicaux.

3. Fin - soudage de plaque et de conteneur: Il est bon à manipuler des plaques minces d'une épaisseur de 0,1 - 25mm et est largement utilisé dans des structures scellées telles que des récipients à pression chimiques et des échangeurs de chaleur.

 

Avantages du processus

- Haute densité énergétique: Il permet une pénétration profonde. Les plaques d'épaisseur inférieure à 8 mm peuvent être soudées en un seul passage sans biselage, améliorant ainsi l'efficacité.

- Excellente qualité de soudage: La zone affectée par la chaleur est étroite et la déformation n'est qu'un tiers de celle du soudage à arc traditionnel, évitant le déclin des propriétés mécaniques du matériau.

- Forte compatibilité d'automatisation: Il peut être combiné avec un dispositif d'alimentation de fil pour compléter le soudage automatisé à grande vitesse, et la vitesse est plus de 40% plus élevée que celle du soudage à arc d'argon.

- Stabilité d'arc élevée: Il a une forte capacité anti-interférence, formation de soudure uniforme et convient à tous - soudage de position.

 

Limitations techniques

- Haute complexité de l'équipement: Il nécessite un générateur de plasma dédié, un dispositif de démarrage à arc à haute fréquence et un système de refroidissement à eau. Le coût de l'équipement est plus élevé que celui des soudeurs à arc ordinaires.

- Seuil de fonctionnement strict: les paramètres tels que le débit de gaz ionique et la longueur d'arc doivent être contrôlés avec précision, et cela dépend fortement de l'expérience du soudeur.

- Limitation d'épaisseur: L'épaisseur maximale applicable pour le soudage à passage unique est d'environ 25 mm. Le soudage multi-couche et multi-passage est nécessaire pour les pièces de travail ultra-épaisses.

- Mauvaise accessibilité: La torche de soudage est relativement grande en taille, ce qui rend difficile d'atteindre l'intérieur de structures complexes pour le soudage.

 

Comparaison horizontale

Comparé avecsoudage laserl'investissement d'équipement de soudage à arc à plasma est de 50% - 70% inférieur, et il a des exigences plus faibles pour la propreté de la surface métallique, mais sa précision est légèrement inférieure. Par rapport au soudage à arc d'argon, sa profondeur de pénétration est plus de deux fois plus profonde et la vitesse de soudage peut être augmentée de 3 à 5 fois. Dans le domaine de la fabrication de récipients à pression, le taux de passage du procédé de soudage au plasma atteint 99,8%, nettement plus élevé que celui des méthodes classiques.