Spawanie plazmowe – co i jak?

Znamy już kilka podstawowych technik stosowanych spawaniu, ale to nadal nie wszystko, co można powiedzieć o tym sposobie łącznia powierzchni. W poniższym wpisie przedstawimy charakterystykę spawania plazmowego. Specjaliści określają je odmianą lub rozszerzeniem niezwykle popularnej metody TIG. Podstawowa różnica polega na tym, że stosując plazmę w miejsce gazu, uzyskujemy większą wydajność pracy. Tak powstałe złącze jest też bardzo mocne, znajdziemy je najczęściej na powierzchniach, od których wymaga się największej wytrzymałości: w lotnictwie, przemyśle przetwórczym, chemicznym oraz petrochemicznym.

Zacznijmy od wyjaśnienia podstaw. Alternatywną nazwą dla tej techniki jest spawanie łukiem zawężonym a skrótem, jakim na świecie określa się spawanie plazmowe jest PAW (z ang. plasma arc welding). Przejdźmy dalej, otóż, czym jest plazma? W największym skrócie, można powiedzieć, iż jest to zjonizowany i bardzo rozgrzany gaz. W brew pozorom, znamy ją doskonale, choćby i ze świetlówek, których jest głównym elementem. W przypadku spawania plazmowego, tak jak w technice TIG łuk tworzy się na granicy nietopliwej elektrody wolframowej i materiału podstawowego.  Jednakże, podczas spawania techniką TIG uzyskujemy w łuku temperatury rzędu około 6 000 °C, uzyskując kolumnę łuku w kształcie  stożka.

W spawaniu plazmowym łuk jest ogniskowany dzięki specjalnej, chłodzonej wodą dyszy. Dzięki temu, łuk ulega zawężeniu i osiąga temperaturę nawet do około 20 000 °C. Gaz uchodzący z dyszy jako zjonizowany strumień o ogromnej temperaturze ma potężną energię, niezbędną do  spawania z oczkiem. W tym przypadku uzyskujemy spoinę w materiale o grubości od 3 do 15 mm, z bardzo korzystnym zarysem wtopienia i bez odkształceń (lub o minimalnych odkształceniach) po wykonanej pracy. Całkowita prędkość spawania jest większa nawet o 80% niż w technice TIG.

Występują trzy rodzaje metody PAW:

  • spawanie plazmowe (natężenie prądu spawania mieści się w przedziale od 20 A do 100 A)
  • spawanie mikroplazmowe (natężenie prądu spawania mieści się w przedziale od 0,1 A do 20 A)
  • spawanie plazmowe z tzw. „oczkiem” (natężenie prądu spawania przekracza 100 A), w którym łuk plazmowy przenika przez całą grubość spawanego materiału

Nie zapominajmy, że przy pomocy plazmy możemy nie tylko łączyć, ale równię ciąć elementy. Wyróżniamy więc dwa podstawowe rodzaje palników plazmowych do cięcia:

  • palnik z łukiem wewnętrznym (niezależnym) – jest mniej wydajny, ponieważ wymaga odprowadzania ciepła przez dyszę chłodzoną wodą. Jest stosowany do cięcia materiałów, które nie przewodzą prądu elektrycznego, do cięcia cienkich blach oraz do metalizacji.
  • palnik z łukiem zewnętrznym (zależnym) – zwykle stosowany do cięcia. Zupełnie jak przy palnikach do spawania,w urządzeniach z przeznaczeniem do cięcia, łuk pomocniczy pozwala na zajarzenie łuku głównego. Odbywa się to w osłonie gazu argon), jednak proces cięcia realizowany jest przy użyciu gazów plazmowych. Materiały, które można ciąć plazmą to głównie aluminium, miedzi oraz stali wysokostopowych o grubości do 100mm.