プラズマ溶接とは何ですか?

プラズマ溶接は、生産量、一貫性、最小限のダウンタイムが重要なさまざまな業界で使用されています。 このプロセスに関する基本的な事実と、従来の主流の溶接プロセスとの違いをいくつか紹介します。 ゲッティイメージズ

プラズマは、ほぼ同数の正に帯電したイオンと負に帯電した電子からなる高温のイオン化ガスです。 プラズマの特性は通常の中性ガスの特性とは大きく異なるため、プラズマは物質の明確な第 4 の状態と考えられます。

簡単に言うと、プラズマは、伝導性が高くなるまで過熱されたガスです。 溶接および切断プロセスでは、これにより電流の伝達が可能になります。 プラズマ アークの温度は 30,000 度にも達します。

プラズマ溶接は、1960 年代初頭に溶接プロセスとして初めて導入され、重工業向けの 0.5 アンペア以下、または最大 500 アンペアの特別な低電流アプリケーション (マイクロプラズマ) で使用されました。

プラズマ溶接は、今日の製造環境では珍しい溶接プロセスであると考えられていますが、生産量、一貫性、最小限のダウンタイムが重要なさまざまな業界で依然として使用されています。 ここでは、プラズマ溶接に関するいくつかの基本的な事実と、それが従来の主流のプロセスとどのように異なるのかを説明します。

これらの特性は、圧力容器、航空宇宙部品、流量センサー、エッジ溶接ベローズ、バッテリー、医療機器などを製造するときに役立ちます。

溶接サイクル後にタングステン電極が大気にさらされる TIG 溶接とは異なり、プラズマプロセスの電極はトーチのチャンバー内に隔離され、ガスシールドによって保護されます。 これにより、電極を長期間同じ状態に保つことができます。 自動化されたアプリケーションでは、電極を鋭くするために溶接プロセスを停止する必要性が減るため、生産性が大幅に向上します。

TIG プロセス中の汚染を防ぐには、高周波を使用して電極からワークピースにアークを伝達する必要があります。 場合によっては、自動化されたアプリケーション中に高周波が制御装置に干渉して中断する可能性があるという問題が発生します。 この転写方法では、特に大量の短時間溶接の場合、電極が早期に摩耗する可能性があるため、タングステン電極を鋭くするためにプロセスを停止する必要性が高まります。

プラズマ溶接は、今日の製造環境では珍しい溶接プロセスであると考えられていますが、生産量、一貫性、最小限のダウンタイムが重要なさまざまな業界で依然として使用されています。

一方、プラズマ溶接では一定のパイロット アークが使用され、高周波を使用せずにアークの伝達が可能になります。 これにより、制御システムの干渉が排除され、より長い生産サイクルにわたって信頼性の高い正確な転送が可能になります。

電流制御、デジタルガス制御（アンペア設定でガス流量を維持する）、パルスおよびスポットタイミングなど、プラズマ溶接電源で利用できる機能に加えて、プラズマ溶接トーチはアーク特性の微調整に役立ちます。 。 これらには次のものが含まれます。

これにより、多くのアプリケーションに合わせてプロセスをさらに強化するための大幅な柔軟性が可能になります。

さまざまなガスを使用して溶接プロセスを強化できます。 たとえば、2% ～ 5% の水素と混合したアルゴンをプラズマ ガスとして使用したり、純粋なアルゴンと組み合わせてシールド ガスとして使用したりできます。

アルゴン/水素シールドガスと組み合わせたアルゴンプラズマガス 。 シールドガスからの入熱が増加すると、材料の表面張力が低下し、移動速度が速くなります。

集中アークと高い熱集中により、一部の用途ではより速い移動速度を実現できます。

これは、大量生産が必要な繰り返しのアプリケーションにおいて、すぐにメリットが得られると考えられます。

プラズマ溶接の 2 つの動作モードは、一般にソフト プラズマとキーホールと呼ばれます。

キーホール モードとソフト プラズマ (非キーホール) モードの違いは、基本的にトーチ消耗品とパラメーターの設定です。 キーホール モードでは、電極が先端オリフィスから後退しているため、プラズマ アークからの熱がより小さな領域に集中することができます。 このモードでは、プラズマ流が最大 0.39 インチの厚さの材料を貫通できるようにトーチのパラメータと構成を設定し、接合部の準備を必要とせずに完全な貫通を達成することができます。

非キーホール モード (ソフト プラズマ) では、電極はチップ オリフィスの近くに設定されます。 これによりアークの焦点が減少し、選択したアンペア数、プラズマ ガス、流量と組み合わせることで、完全溶け込み溶接を必要とせずにプラズマ プロセスの利点をすべて得ることができます。

プラズマ溶接のセットアップは、プラズマとシールド ガスが別々であることと、アークを発生させるための電流の伝達方法を除いて、従来の TIG 溶接と似ています。 グラフは、トーチ自体によるプラズマ溶接プロセスを視覚的に表したものです。