Прообразом современной плазменной сварки является атомно-водородная сварка. При атомно-водородной сварке (рис. 5.8) в столбе дуги молекулярный водород переходит в атомарный. При этом поглощается теплота. По выходе из зоны дуги на поверхности свариваемого металла протекает обратная реакция превращения атомарного водорода в молекулярный, и ранее поглощенная теплота выделяется.
Эта теплота и теплота плазмы столба независимой дуги, горящей между двумя вольфрамовыми электродами, используются для нагрева и плавления металла. Водород в этом процессе выполняет функции: переносит теплоту и обеспечивает защиту металла сварочной ванны от взаимодействия с азотом и кислородом воздуха.
В практике вместо чистого водорода для этого процесса обычно применяют менее опасную и более экономичную азотоводородную смесь.
Благодаря применению независимой дуги создаются хорошие условия для дозирования теплоты, вводимой в ванну. Это делает процесс весьма удобным для сварки металла небольшой толщины.
Недостатки процесса, ограничивающие его применение, — рассредоточенный нагрев металла и ограничения в номенклатуре свариваемых металлов, определяющиеся наличием атмосферы водорода. Атомно-водородная сварка имеет в основном историческое значение как один из первых вариантов плазменной сварки.
В настоящее время находит применение сварка плазменной струей, выделенной из столба дуги, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом н охлаждаемым медным соплом горелки (рис. 5.9). Образование плазмы начинается с возбуждения слаботочной дуги. Плазменная струя с высокой температурой и скоростью генерируется в канале сопла и стабилизируется его стенками н холодным плазмообразующим газом.
Основные параметры режима плазменной сварки аналогичны параметрам дуговой сварки. Размеры ванны и шва зависят главным образом от мощности дуги. К дополнительным параметрам относят диаметр сопла, расход плазмообра-аующего газа и его теплофизическне свойства.
Рис. 5.8. Схема процесса атомно-водородной сварки: 1 — сварочная горелка; 2 — вольфрамовые электроды; 3 — дуга; 4 — сварочная ванна
Рис. 5.9. Схема плазменной сварки струей, выделенной из столба дуги: 1 — вольфрамовый электрод; 2 — изоляционная втулка; 3 — вход плазмообразующего газа; 4 — водяное охлаждение; 5 — защитный газ; 6 — корпус горелки; 7 — плазменная струя; 8 — струя защитного газа
