플라즈마 아크 용접이란? - 부품 및 작업

플라스마 용접이란?

플라즈마 아크 용접(PAW)은 뾰족한 텅스텐 전극과 공작물 사이에 아크가 형성되기 때문에 TIG 용접과 매우 유사한 아크 용접 공정입니다. 그러나 토치 본체 내에 전극을 배치하면 플라즈마 아크가 차폐 가스 엔벨로프에서 분리될 수 있습니다. 그런 다음 플라즈마는 호를 수축시키는 미세한 구멍을 가진 구리 노즐을 통해 강제됩니다.
GTAW와의 주요 차이점은 PAW에서 전극이 토치 본체 내에 위치하므로 플라즈마 아크가 차폐 가스 엔벨로프에서 분리된다는 것입니다. 그런 다음 플라즈마는 호를 수축시키는 미세 구멍 구리 노즐을 통해 강제로 흐르고 플라즈마는 28,000°C(50,000°F) 또는 그 이상에 근접하는 온도에서 높은 속도(음속에 근접)로 오리피스를 빠져 나옵니다.
아크 플라즈마는 일시적인 기체 상태입니다. 가스를 통과하는 전류에 의해 가스가 이온화되어 전기 전도체가 됩니다. 이온화된 상태에서 원자는 전자(-)와 양이온(+)으로 분해되고 시스템은 이온, 전자 및 매우 여기된 원자의 혼합물을 포함합니다.
이온화 정도는 1%와 100% 사이일 수 있습니다(이중 및 삼중 이온화도에서 가능). 이러한 상태는 궤도에서 더 많은 전자를 끌어당김에 따라 존재합니다.
플라즈마 제트의 에너지와 그에 따른 온도는 아크 플라즈마를 생성하는 데 사용되는 전력에 따라 달라집니다. 일반적인 전기 용접 아크에서 약 5500°C(10000°F)에 비해 플라즈마 제트 토치에서 얻은 온도의 일반적인 값은 28000°C(50000°F) 정도입니다. 모든 용접 아크는 (부분적으로 이온화된) 플라즈마이지만 플라즈마 아크 용접의 아크는 수축 아크 플라즈마입니다.

 

 

구멍 직경

보어 직경과 플라즈마 가스 유량을 변경하여 세 가지 작동 모드를 생성할 수 있습니다.

마이크로 플라즈마: 0.1 ~ 15A

마이크로 플라즈마 아크는 매우 낮은 용접 전류에서 작동할 수 있습니다. 원주형 호는 호 길이가 20mm까지 변하더라도 안정적입니다.

중간 전류: 15 ~ 200A

15~200A의 더 높은 전류에서 플라즈마 아크의 프로세스 특성은 TIG 아크와 유사하지만 플라즈마가 수축되기 때문에 아크가 더 강합니다. 용접 풀 침투를 개선하기 위해 플라즈마 가스 유량을 증가시킬 수 있지만 가스 실드의 과도한 난류를 통해 공기 및 차폐 가스 혼입의 위험이 있습니다.

열쇠 구멍 플라즈마: 100A4 이상

용접 전류와 플라즈마 가스 흐름을 증가시키면 레이저 또는 전자빔 용접에서와 같이 재료에 완전히 침투할 수 있는 매우 강력한 플라즈마 빔이 생성됩니다.
용접하는 동안 구멍은 표면 장력 하에서 용접 비드를 형성하기 위해 뒤로 흐르는 용융된 용접 풀과 함께 금속을 점진적으로 절단합니다. 이 프로세스는 단일 패스에서 더 두꺼운 재료(최대 10mm의 스테인리스강)를 용접하는 데 사용할 수 있습니다.

 

플라즈마 아크 용접기의 구성

1. 전원 공급 장치

플라즈마 아크 용접 공정은 텅스텐 전극과 용접 플레이트 사이에 전기 스파크를 생성하기 위해 고전력 DC 공급 장치가 필요했습니다.
이 용접은 낮은 2A에서 용접할 수 있으며 처리할 수 있는 최대 전류는 약 300A입니다. 제대로 작동하려면 약 80볼트가 필요합니다.
전원은 변압기, 정류기 및 제어 콘솔로 구성됩니다.

2. 플라즈마 용접 토치

이것은 플라즈마 용접 공정에서 가장 중요한 부분입니다.
이 토치는 TIG 용접에 사용되는 것과 매우 유사합니다.
PAW 토치는 높은 열을 발생시키는 토치 내부에 아크가 포함되어 있기 때문에 수냉식이므로 토치 외부에 워터 재킷이 제공됩니다.

3. 물 재순환기

이 메커니즘은 용접 토치 외부의 지속적인 물 흐름에 의해 용접 토치를 냉각하는 데 사용됩니다.

4. 텅스텐 전극

이 기계에서는 소모성 텅스텐 전극을 사용합니다. 우리가 알고 있듯이 텅스텐은 매우 높은 온도를 견딜 수 있습니다.

5. 차폐 가스

이 용접 과정에서 우리는 두 개의 불활성 가스를 사용합니다. 이 저압 가스 용접 쉴드가 매주 형성되기 때문에 용접 시 난류를 피하기 위해 저압을 유지해야 하므로 높은 유량으로 용접력의 외부 부분을 통해 다른 불활성 가스를 충전해야 합니다. 지속 가능한 용접 방패.
이 공정에서 사용되는 불활성 가스는 헬륨, 아르곤, 필요에 따라 수소가 될 수 있으며 전적으로 온도에 따라 다릅니다.

6. 플라즈마 가스

거의 같은 수의 전자와 이온으로 구성된 이온화된 뜨거운 가스입니다. 그것은 동기화하기 위해 분자, 원자 및 전자로부터 전자를 자유롭게 하기에 충분한 에너지를 가지고 있습니다. 이 용접의 주요 에너지원입니다.

7. 토치 액세서리 키트

이 키트는 용접 토치의 성능을 확장하는 데 사용됩니다.

8. 충전재

플라즈마 용접에는 충전재가 사용되지 않습니다. 충전재가 사용되면 용접 영역으로 직접 공급됩니다.

 

플라즈마 용접의 작동원리

플라즈마는 극도로 높은 온도로 가열되고 이온화되어 전기 전도성이 되는 가스입니다. GTAW(Tig)와 유사하게 플라즈마 아크 용접 공정은 이 플라즈마를 사용하여 전기 아크를 공작물로 전달합니다. 아크의 강한 열에 의해 용접될 금속이 녹아서 서로 융합됩니다.
플라즈마 용접 토치에서 텅스텐 전극은 팁에 작은 구멍이 있는 구리 노즐 내에 위치합니다. 토치 전극과 노즐 팁 사이에 파일럿 아크가 시작됩니다. 이 아크는 용접할 금속으로 전달됩니다.

제한된 오리피스를 통해 플라즈마 가스와 아크를 강제로 통과시킴으로써 토치는 작은 영역에 고농도의 열을 전달합니다. 고성능 용접 장비를 사용하여 플라즈마 프로세스는 매우 고품질의 용접을 생성합니다.
플라즈마 가스는 일반적으로 아르곤입니다. 또한 토치는 용융된 용접 웅덩이를 보호하여 용접의 산화를 최소화하는 데 도움이 되는 보조 가스, 아르곤, 아르곤/수소 또는 헬륨을 사용합니다.

 

플라즈마 아크 용접의 장점

▷ 토치 디자인으로 아크를 더 잘 제어할 수 있습니다.
▷ 이 방법을 사용하면 용접을 보다 자유롭게 관찰하고 제어할 수 있습니다.
▷ 더 높은 열 농도와 플라즈마 제트는 더 빠른 이동 속도를 허용합니다.
▷ 플라즈마의 고온 및 고열 집중은 열쇠 구멍 효과를 허용합니다.
▷ 이것은 많은 조인트의 단일 패스 용접으로 완전한 침투를 제공합니다.
▷ GTAW(가스 텅스텐 아크 용접)에 비해 열영향부가 작습니다.
▷ 다른 용접 공정에 비해 적은 전류 입력을 사용합니다.

 

플라즈마 아크 용접의 단점

▷ 그것은 LBW 및 EBW에 비해 더 넓은 용접 및 열 영향 영역을 생성합니다.
▷ 플라즈마 용접 장비는 매우 고가입니다. 따라서 시작 비용이 더 많이 듭니다.
▷ 플라즈마 용접을 하기 위해서는 훈련과 전문성이 필요합니다.
▷ 그것은 자외선과 적외선을 생성합니다.
▷ 이 방법은 약 100dB 정도의 더 높은 노이즈를 생성합니다.
▷ 토치는 부피가 커서 수동 용접이 약간 어렵고 언급한 대로 훈련이 필요합니다.

 

플라스마 아크 용접의 적용

▷ 이 용접은 해양 및 항공우주 산업에서 사용됩니다.
▷ 스테인레스 스틸 또는 티타늄의 파이프와 튜브를 용접하는 데 사용됩니다.
▷ 주로 전자 산업에서 사용됩니다.
▷ 도구, 금형 및 금형을 수리하는 데 사용됩니다.
▷ 터빈 블레이드의 용접이나 코팅에 사용됩니다.

 

 

함께 읽으면 좋은 글

MIG 용접의 특징과 방법 및 장단점 정리