Análisis del principio, aplicaciones, ventajas y desventajas de la soldadura por arco de plasma

 

La soldadura por arco de plasma (PAW) es una tecnología avanzada que crea plasma de alta temperatura comprimiendo un arco y utiliza su alta densidad de energía para fundir metales para la soldadura. Este proceso se originó en la soldadura por arco de gas tungsteno y, después de la optimización, se ha aplicado ampliamente en campos industriales que involucran metales refractarios y requisitos de alta precisión. Lo siguiente proporciona una explicación detallada de aspectos tales como principio, escenarios de aplicación, ventajas e inconvenientes.

 

Principio técnico

El núcleo de la soldadura por arco de plasma se encuentra en el efecto de compresión por arco. Durante la soldadura, el arco generado entre el electrodo de tungsteno (cátodo) y la pieza de trabajo (ánodo) se somete a compresión mecánica, contracción térmica y contracción electromagnética a través de una boquilla especial para formar un arco de plasma con una temperatura superior a 30.000 °C. La densidad energética de este haz de plasma de alta temperatura puede ser más de tres veces la de un arco convencional, que puede fundirse instantáneamente a través del material y formar una soldadura estable. Un gas protector (generalmente argón o una mezcla de argón) rodea la corriente de plasma para prevenir la oxidación de la piscina fundida y garantizar la calidad de la soldadura.

 

Campos de aplicación

1. Amplia adaptabilidad del material: Es aplicable a metales refractarios o fácilmente oxidados como acero inoxidable, aleaciones de aluminio, aleaciones de titanio y aleaciones basadas en níquel. Es particularmente adecuado para soldar materiales de alta conductividad térmica tales como aleaciones de cobre y magnesio.

2. fabricación de alta precisión: en la industria de fabricación del automóvil, se utiliza para componentes clave como marcos de carrocería y bloques de cilindros del motor; en el campo aeroespacial, se aplica a componentes de precisión como palas de motores a reacción y depósitos de combustible; en la industria de dispositivos médicos, se confía en lograr soldadura libre de defectos de herramientas quirúrgicas.

3. delgada - soldadura de placa y recipiente: es bueno en la manipulación de placas delgadas con un grosor de 0,1 - 25 mm y se utiliza ampliamente en estructuras selladas como recipientes de presión químicos e intercambiadores de calor.

 

Ventajas del proceso

- Alta densidad energética: permite una penetración profunda. Las placas de espesor inferior a 8 mm se pueden soldar en un solo paso sin biselado, lo que mejora la eficiencia.

- Excelente calidad de soldadura: La zona afectada por el calor es estrecha, y la deformación es solo un tercio de la de la soldadura por arco tradicional, evitando la disminución de las propiedades mecánicas del material.

- Fuerte compatibilidad de automatización: se puede combinar con un dispositivo de alimentación de alambre para completar la soldadura automatizada de alta velocidad, y la velocidad es más de un 40% mayor que la de la soldadura por arco de argón.

- Alta estabilidad del arco: tiene una fuerte capacidad anti-interferencia, formación uniforme de soldadura, y es adecuado para todos - soldadura de posición.

 

Limitaciones técnicas

- Alta complejidad del equipo: requiere un generador de plasma dedicado, dispositivo de arranque de arco de alta frecuencia y sistema de enfriamiento por agua. El costo del equipo es mayor que el de las soldadoras por arco ordinarias.

- Umbral de operación estricto: los parámetros como el caudal de gas iónico y la longitud del arco deben controlarse con precisión, y depende fuertemente de la experiencia del soldador.

- Limitación del espesor: El espesor máximo aplicable para soldadura de paso único es de aproximadamente 25 mm. Se requiere soldadura multicapa y multipaso para piezas de trabajo ultra gruesas.

- Pobre accesibilidad: La antorcha de soldadura es relativamente grande en tamaño, lo que hace difícil llegar al interior de estructuras complejas para la soldadura.

 

Comparación horizontal

En comparación consoldadura láser , la inversión de equipos de soldadura por arco de plasma es 50% - 70% menor, y tiene requisitos menores para la limpieza de la superficie metálica, pero su precisión es ligeramente inferior. En comparación con la soldadura por arco de argón, su profundidad de penetración es más del doble de profunda, y la velocidad de soldadura se puede aumentar de 3 a 5 veces. En el campo de la fabricación de recipientes a presión, la velocidad de paso del proceso de soldadura por plasma alcanza el 99,8%, significativamente más alta que la de los métodos convencionales.