Сравнение плазменно-дуговой сварки и плазменной сварки с переносом проволоки

Восстановление двигателей — это наука о точности, которая включает множество технических переменных. Технологии развивались по мере того, как двигатели становились все более совершенными. В последние годы меры по снижению расхода топлива и контролю за выбросами изменили способ проектирования и модернизации дизельных двигателей. Во многих случаях старые, когда-то менее мощные модели теперь модернизируются, чтобы обеспечить лучшую функциональность. Часто двигатель оказывается более мощным, чем в тот день, когда он покинул завод 20 лет назад.

Компания Ford Motor недавно внедрила передовую технологию восстановления, предназначенную для восстановления срока службы двигателей, которые в противном случае были бы списаны по стоимости. Традиционно, когда автомобильные двигатели выходят из строя, их просто снимают с рамы и заменяют, так как методы восстановления могут быть дорогими для потребителя по сравнению с простой заменой двигателя. Трещина в блоке двигателя или головке блока цилиндров обычно означала один из двух ремонтов: холодная сварка и сварка швом, или использование дорогостоящего и трудоемкого процесса, называемого горячей сваркой, когда весь блок нагревается до 1400 градусов Цельсия путем сварки в печи, а затем полностью покидает его. блок равномерно охладить в песочнице 3-5 дней. Горячая сварка более эффективна, чем сварка на холоде, потому что вся металлическая поверхность структурно подвергается нагреву, поэтому она не подвержена ослаблению вокруг ремонтируемой трещины.

Новый процесс Ford называется плазменным переносом электродугового покрытия проволоки. В отличие от традиционных процессов плазменно-дуговой сварки, новая технология включает термическое напыление внутренней части треснувшего или поврежденного блока цилиндров, которая молекулярно соединяется с отверстиями в металлической конструкции. Лицевая сторона блока или головки цилиндров правильно заточена в соответствии со спецификациями OEM с точностью до 0,001 дюйма.

Как работает электродуговая сварка в плазме

Как правило, для восстановления блока требуются чугун, индивидуальная сварка и сложные процессы механической обработки. Технология плазменной дуги на проволоке работает с использованием обычного проволочного покрытия, которое подвергается воздействию распыляемого газа под высоким давлением, смешанного с плазменным газом, окруженного катодом. Катод электронно нагревается проволочной дугой, и смесь обоих газов удаляется через

сопла и выпускается потоком твердых частиц равномерно по поверхности блока цилиндров.

Плазменная дуговая сварка (PTWA) отличается от традиционных методов плазменно-дуговой сварки, известных как дуговая сварка с распылительной проволокой (WASW). PTWA полагается только на одну проволоку для металлического вещества (сырья), в то время как WASW полагается на две металлические проволоки, которые независимо подводятся к распылителю. Заряженные проволоки образуют дугу, и тепло двух проволок расплавляется с образованием расплавленного материала, который подается через поток воздуха для заполнения сварного шва. Во время сварки PTWA расплавленные частицы затем немедленно сплющиваются из-за их высокой кинетической энергии, а затем затвердевают при контакте с образованием кристаллической и аморфной фазы. В случае технологии PTWA плазменный газ обычно содержит большее количество никеля, который образует гелеобразное вещество, прочно связывающееся с чугуном или алюминием. Путем сварки PTWA возможно получение многослойных покрытий. Использование другой подложки в сырье может сформировать базовый слой из частиц, который загрунтован под вторичным «герметизирующим» слоем твердых тел, который склеивается поверх первого сварного шва. Это вторичное покрытие обеспечивает очень износостойкое покрытие. PTWA обычно используется в таких компонентах двигателя, как блоки, шатуны, головки цилиндров или гильзы. Для дуговой сварки с переносом проволоки в качестве сырья могут использоваться как проволока из металлического сплава, так и порошковая форма металлического сплава. Наиболее часто используемый порошковый сплав — это кобальт № 6 с добавлением никеля для лучшей прочности связи с подложкой. В последние годы компании все больше выбирают энергетическое сырье, поскольку оно иногда на 50% дешевле традиционных сплавов проволоки.

Генератор плазмы или головка пушки состоит из вольфрамового катода, пилотного сопла с воздушным охлаждением, сделанного из меди, и электропроводящего расходуемого провода, известного как анод. Головка установлена ​​на вращающемся шпинделе, который вращается до 600 об / мин. Проволока подается перпендикулярно центральному отверстию сопла. Плазменный газ вводится через тангенциальные отверстия, расположенные в держателе катода, чтобы обеспечить образование вихря. Весь процесс от создания дуги до подачи сварного шва в основу занимает 0,00050 секунд.

Дуговая сварка с плазменным пропусканием vs. Традиционная плазменная сварка

Преимущества плазменно-дуговой сварки с переносом плазмы по сравнению с традиционной плазменной дуговой сваркой:

Плазменная дуговая сварка с переносом проволоки — это высокоавтоматизированный процесс, который можно воспроизводить и тиражировать на крупномасштабных производствах и производственных объектах. Программа может сканировать и автоматически исправлять трещины или слабые места в чугуне или алюминии. Плазменная сварка — это просто более точный метод плазменной сварки. Сварка PTWA позволяет детально подавать металлический порошок в шихту. Это позволяет сократить количество отходов, в результате чего значительное количество металлического сырья сохраняется для дальнейшего использования. Одно из важнейших преимуществ плазменно-дуговой сварки с помощью проволоки — это точный контроль важных параметров сварки. Благодаря току PTWA можно контролировать напряжение, скорость подачи, расход газа и подвод тепла с высокой степенью повторяемости и согласованности между блоками на производственном объекте. Регулируя тепловложение, сварочная операция может гарантировать, что разбавление сварного шва в большинстве случаев можно контролировать примерно на 7%.

Помимо экономии затрат, PTWA просто обеспечивает лучшую сварку, чем традиционная сварка или даже традиционная плазменная сварка. При дуговой плазменной сварке проволокой образуются особые отложения сплава, которые более твердые и более устойчивые к коррозии, чем сплавы, используемые для сварки вольфрамовым газом или кислородом. В случае плазменно-дуговой сварки с переносом плазмы отложения, внедренные в основу, классифицируются как имеющие очень низкий уровень оксидов, включений и несплошностей. Соединения PTWA обычно очень гладкие из-за того, что соединение соединяется на молекулярном уровне только с подложкой, а не с поверхностью чугуна.

Это значительно сокращает объем требуемого хонингования после сварки. Наконец, самым большим преимуществом плазменной сварки с переносом проволоки по сравнению с плазменной сваркой является гибкость, которую она обеспечивает при сварке очень мелких трещин. Пределы могут быть точно настроены для обеспечения плазменной плазмы от 1,0 мм до 2,6 мм или более по мере необходимости. При плазменной сварке с переносом плазмы эти тонкие сварные швы можно точно наплавить за один проход с учетом прочности горелки и используемого порошка.

Как работает плазменная сварка

Все преимущества плазменной сварки связаны с энергией, генерируемой плазменной струей. Тепловая энергия, генерируемая плазменным потоком, коррелирует с электрической энергией, производимой катодом. Нормальная температура для плазменной электродуговой сварки может превышать 14 500 ° F — 45 000 ° F по сравнению с типичной температурой сварочной дуги около 11 000 ° F. Распространенное заблуждение состоит в том, что плазменная дуговая сварка отличается от традиционной электросварки, однако каждая сварка включает частично ионизированную плазму; разница между ними в том, что при плазменной сварке возникает одна дуга с ограниченным объемом.

При плазменно-дуговой сварке переносимая плазменная дуга возникает, когда отрицательно заряженный электрод контактирует с положительно заряженным куском металла. Проще говоря, дуга передается от катода к обрабатываемому куску металла. Транзитная дуга содержит плазменную струю с высокой скоростью и плотностью.

Скорость и скорость дуги делают традиционную плазменную сварку идеальной для резки и плавления металлических материалов в случае выхода из строя кислородно-ацетиленовой горелки. Скорость достигается путем размыкания цепи с помощью ограничительного резистора, который пропускает только около 60 ампер. Этот разрыв цепи создает передающуюся дугу между соплом пистолета-распылителя и электродом, и между электродом и соплом создается вспомогательная дуга. Когда предварительная дуга касается поверхности свариваемого металла, между электродом и поверхностью металла протекает ток, тем самым зажигая перенесенную дугу, которая представляет собой в основном легковоспламеняющийся порошок. Заключительная стадия розжига происходит при отключении блока предпускового зажигания от металла шва. Преддуга гаснет, когда перенесенная дуга входит в электрод и рабочую зону металла. Наиболее распространенными металлами, которые можно сваривать с помощью плазменной дуговой сварки, являются алюминий, медь, медь, никель, инконель, монель, никель, группы драгоценных металлов, низкоуглеродистая сталь, низкоуглеродистая сталь, средне- и высокоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь, Титан и вольфрам. Металлы, не рекомендуемые для плазменной электродуговой сварки, включают бронзу, литье, пластичные, пластичные, кованые, свинцовые и магниевые сплавы.

Новые технологии плазменной сварки

Другие виды сварки, которые разрабатываются или используются крупными производителями автомобилей:

Рота Плазма: Этот процесс плазменно-дуговой сварки был разработан Sulzer Metco и состоит из системы плазменного напыления порошка с завихрением в атмосфере. Эта технология в настоящее время используется Volkswagen.

Двойная дуговая проволока: Это наиболее распространенное и экономичное применение плазменной сварки двух вращающихся проволок. Эта технология была разработана корпорацией AMG и используется в Daimler AG.

Высокоскоростное кислородное топливо: General Motors разработала системы высокоскоростной кислородно-топливной сварки, которые нагнетают больше кислорода в плазменную подложку. В этой системе также используется традиционная одинарная система подачи проволоки.

Проволочная дуга с переносом плазмы была изобретена в 2009 году компанией Flame Spray Industries и усовершенствована Ford Motor Company. Фактически, плазменно-дуговая сварка с переносом проволоки была удостоена награды IPO National Inventor of the Year 2009 года. Технология PTWA в настоящее время используется Nissan в автомобилях Nissan GTR, Ford Mustang GT500 и Caterpillar для восстановления двигателей большой мощности.

Официальные лица Ford заявили, что эта технология снизила выбросы CO2 на 50% по сравнению со стоимостью производства нового двигателя. Использование переработанных материалов сокращает время простоя заказчика и снижает производственные затраты. Будет интересно увидеть, насколько точной становится сварка, поскольку технология продолжает повышать эффективность и долговечность при одновременном снижении затрат в ближайшие годы.

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Похожее

Рецензия: Ильич об обществе освобождения от школьного образованияРецензия: Ильич об обществе освобождения от школьного образования

Перед тем как прочитать о смерти Ивана Ильича, я начал писать комментарий к его вкладу и идее Школьного общества. Я чувствовал, что многие школьники на дому и даже многие фанаты

Рецензия на книгу BBC TopGear «У моего папы был один из них»Рецензия на книгу BBC TopGear «У моего папы был один из них»

Один из лучших способов вспомнить минувшие дни — посмотреть на старые фотографии. Когда мы просматриваем семейные фотоальбомы, все мы легче вспоминаем прошлое. И снова вы можете почувствовать ностальгию по книге

Секреты аюрведического долголетияСекреты аюрведического долголетия

Вечная молодость — тема, которая веками интересовала человечество. В настоящее время ученые ищут способы обрести вечную молодость, изучая процессы старения. Процессы, которые сопровождают или вызывают старение, называются «маркерами старения». Вот