Плазмове зварювання

Електронною плазмою називають дуже іонізований газ стовпа дуги, який складається з нейтральних атомів і молекул, іонів і електронів. Щоб одер­жати плазмову дугу, яка горить між катодом і анодом, через вузький канал водоохолоджувального мідного сопла 3 спеціального плазмового паль­ника (рис. V.14) пропускають потік газу. При збільшенні струму стовп дуги в обмеженому стінками каналу соплі пальника розширятися не може, тому за рахунок його стиснення, а також за рахунок стиснення газовим потоком температура стовпа дуги і ступінь іонізації газу різко підвищу­ється. Практично майже весь газ, який проходить крізь стовп стисненої дуги, іонізується і перетворюється в плазму.

Розрізняють плазмову дугу прямої і побічної дії. Дуга 4 прямої дії (рис. V.14, а) горить між вольфрамовим електродом (катодом) 1 і виробом (анодом) 5. Температура такої дуги становить 20 000... 30 000 °С. Дуга

побічної дії (рис. V.14, 6) го­рить між вольфрамовим елек­тродом 1 і мідним соплом 3 пальника. Тиском струменя газу іонізований газовий по­тік видувається із сопла паль­ника у вигляді яскравого кон­центрованого полум'я 4. Його температура досягає 15 000 °С і вище. Струм до вольфрамо­вого електрода підводять крізь мундштук 2, а до корпусу паль­ника - близько від сопла. Як плазмоутворювальний газ для зварювання використовують в основному аргон. Плазмовою дугою зварюють вуглецеві і корозієстійкі сталі, тугоплавкі й кольорові метали, а також деякі неметалеві матеріали.

Лазерне зварювання

Для лазерного зварювання джерелом теплової енергії є потужний скон­центрований світловий промінь, який утворюють в спеціальних установ­ках, що називаються лазерами. Основне використання тепер мають рубі­нові лазери зі штучним рубіном, до складу якого входить оксид алюмінію А1₂О₃ і невелика домішка оксиду хрому Сr₂О₃. Такий лазер складається з циліндричного рубінового стрижня 1 (рис. V. 15), ксенонової лампи 2, лін­зи 4 і охолоджувальної системи 3. Торці стрижня відполіровані і посріб­лені. Той, що призначений для виходу назовні світлового променя, част­ково прозорий. Під час спалаху ксенонової лампи, яка живиться розряд­ним струмом конденсаторів, атоми хрому рубінового кристала переходять з нормального в збуджувальний стан. Однак через кілька мілісекунд вони знову повер­таються в попередній стан, безпорядно випроміню­ючи фотони червоного світла. Потік їх уздовж осі стриж­ня спричинює випромінювання нових фотонів, які по-перемінно відбиваються від дзеркальних торцевих граней, збільшуючи цим інтенсивність загального ви­промінювання. При накопиченні певного рівня фото­нів вони у вигляді потоку червоного світла прорива­ються крізь напівпрозорий торець стрижня назовні.

Пройшовши крізь лінзу 4, сфокусований потік 5 попадає на виріб 6. Тривалість імпульсу випромінювання лазерного променя дорівнює ти­сячним і мільйонним часткам секунди. Окремими точками лазерним променем можна зварювати різні метали завтовшки до 0,5 мм. Його ви­користовують для виготовлення отворів у твердих сплавах, тугоплавких металах, алмазах, рубінах, а також для термообробки різального інстру­менту.