تکنولوژی برش پلاسما

تکنولوژی برش پلاسما یک پروسه ذوبی است. در برش قوس پلاسما از جت گاز یونیزه استفاده می شود. این فرایند در دمای بالای 20000 درجه سانتیگراد برای ذوب و بیرون راندن مواد از برش استفاده می شود. در طی فرآیند، قوس الکتریکی بین الکترود (کاتد) و قطعه کار (آند) زده می شود. الکترود در یک نازل گاز خنک شده با آب یا هوا فرو رفته که قوس را منقبض می کند و باعث تشکیل جت پلاسمای باریک، دمای بالا و سرعت بالا می شود.

هنگامی که جت پلاسما به قطعه کار برخورد می کند، ترکیب مجدد صورت می گیرد و گاز به حالت عادی خود باز می گردد و در حین انجام این کار، گرمای شدیدی منتشر می کند. این گرما فلز را ذوب می کند و جریان گاز آن را از برش خارج می کند. گازهای پلاسما معمولاً آرگون، آرگون/هیدروژن یا نیتروژن هستند. آرگون و هلیوم گازهای بی اثر هستند. از هوا هم می توان بعنوان گاز مورد استفاده در این فرایند استفاده کرد. اگر بخواهیم از هوا برای این کار استفاده کنیم باید از الکترودهای هافنیوم و زیرکونیوم استفاده کرد. برای برش کربن-منگنز و فولادهای ضد زنگ تا ضخامت 20 میلی متر فرایند برش پلاسما و سوخت اکسی استفاده می شوند و این دو فرایند در این نوع پروژه ها مانند دو رقیب عمل می کنند. گازهای بی اثر برای برش های با کیفیت بالا در آلیاژهای راکتیو ترجیح داده می شوند.

قوس پلاسما می تواند طیف وسیعی از آلیاژهای رسانای الکتریکی از جمله کربن ساده و فولادهای ضد زنگ، آلومینیوم و آلیاژهای آن، آلیاژهای نیکل و تیتانیوم را برش دهد. این روش در ابتدا برای برش موادی که نمی‌توانستند به طور رضایت‌بخشی با فرآیند اکسی سوخت برش داده شوند، توسعه داده شد. به طور معمول، جزء یا ورقی که قرار است برش داده شود ثابت می ماند و مشعل پلاسما حرکت می کند. علاوه بر این، از آنجایی که هزینه مشعل پلاسما در مقایسه با قیمت تجهیزات دیگر مورد نیاز پایین است، قرار دادن چندین مشعل در یک میز برش معمول است. برش قوس پلاسما را می توان در زیر آب با استفاده از تجهیزات تخصصی انجام داد.

مزایای تکنولوژی برش پلاسما

دستگاه برش پلاسما قابل حمل است. کاتر را می توان تا حدی کوچک کرد که یک وسیله دستی باشد و به راحتی بین کارگاه ها جابه جا شود. یادگیری نحوه استفاده از مشعل برش پلاسما برای کارمندان جدید نیز بسیار آسان است.

• منحنی ها، اشکال عجیب و غریب و برش های متقاطع متعدد همگی می توانند توسط یک پرتو دقیق ترسیم شوند. مشعل‌های پلاسما را می‌توان به همان دقتی که با مداد خط می‌کشید، هدایت کنید، که توسط کنترل دستی یا به کمک رایانه هدایت می‌شوند.
• برش های پلاسما سریع و کارآمد برش می دهند. زمان‌های سریع فرآیند نیز خطر ساییدگی فلز، برش‌های اشتباهی یا اعوجاج را به حداقل می‌رساند.
• تکنولوژی برش پلاسما همه کاره است و با طیف وسیعی از مواد سازگار است. اینها عبارتند از مس، تیتانیوم، فولاد، آهن و آلیاژها. برش پلاسما نیز مقرون به صرفه و کم مصرف است.
• تجهیزات پلاسما نیز ارزش بیشتری نسبت به پولی که خرج می کنید دارند. مشعل های پلاسما نیاز کمی به تعمیر و نگهداری دارند و به ندرت نیاز به تعویض دارند.
• برش پلاسما نیز متکی بر گازهای بی اثر است که استفاده از آن را بسیار ایمن تر از برش مبتنی بر اکسیژن می کند. سوخت اکسی خطر انفجار یا احتراق تصادفی را در حین استفاده یا ذخیره سازی به همراه دارد. برعکس، گاز برش پلاسما تنها در زمانی که مشعل در حال استفاده است به یک جت پلاسما فوق گرم تبدیل می شود.

معایب تکنولوژی برش پلاسما

• متأسفانه، برش پلاسما دارای چند اشکال است.
• در حالی که گرمای محیط را محدود می کند، تکنولوژی برش پلاسما پر سر و صدا است و دود اضافی ایجاد می کند. اطمینان حاصل کنید که تمام برش های پلاسما در یک کارگاه باز و دارای تهویه انجام می شود.
• پلاسما همچنین به دلیل ایجاد فلاش های بسیار روشن در حالی که برش ادامه دارد، بدنام است. اطمینان حاصل کنید که همه کارکنان در نزدیکی کاتر پلاسما یا استفاده از آن دارای راهنمایی ایمنی و محافظ چشم مناسب هستند.
• اگرچه برش پلاسما در هر برش ارزان‌تر از سوخت اکسی است، اما برش پلاسما همچنان می‌تواند هزینه‌های قابل توجهی را متحمل شود. در صورت خرابی دستگاه، تهیه و جایگزینی الکترودها می تواند گران باشد. اگر تجهیزات تخصصی در محل ندارید، ساخت مخلوط پلاسما مورد نیاز بسیار دشوار است.

طرز کار دستگاه برش پلاسما

پلاسما به عنوان “مجموعه ای از ذرات باردار … حاوی تقریباً تعداد مساوی یون و الکترون مثبت و دارای برخی از خواص یک گاز اما متفاوت از گاز در رسانایی خوب الکتریسیته …” تعریف شده است. شما همچنین می توانید آن را به عنوان یک جریان گاز گرم شده الکتریکی در نظر بگیرید. صرف نظر از آنچه در داخل یک جریان پلاسما می گذرد، روش برش فلزات با آن بسیار ساده است. جریان الکتریسیته ای را که از میان گاز می گذرد، بگیرید و آن را از یک روزنه کوچک منقبض کنید. اکنون آن جریان واقعاً متراکم است و بسیار سریع در حال حرکت است. جریان حاصل می تواند به راحتی ذوب شود و در بیشتر فلزات دمیده شود. این یک مشعل پلاسما است.

مشعل های برش پلاسما معمولاً از یک نازل مسی برای منقبض کردن جریان گاز با قوس عبوری از آن استفاده می کنند. آن قوس از یک الکترود در مشعل به سطح کار وارد می شود و ماده رسانا بریده می شود. این یک “قوس انتقال یافته” است. برخی از سیستم ها وجود دارند که از قوس “غیر انتقالی” استفاده می کنند که در آن از الکترود به سمت نازل حرکت می کند. اما این قوس ها معمولاً برای برش استفاده نمی شوند. بنابراین این بدان معناست که برش پلاسما فقط برای موادی که رسانا هستند، عمدتاً فولاد ملایم، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم استفاده می شود. اما بسیاری از فلزات و آلیاژهای دیگر نیز رسانا هستند، مانند مس، برنج، تیتانیوم، مونل، اینکونل، چدن و ​​غیره. مشکل اینجاست که دمای ذوب برخی از آن فلزات برش آنها را با لبه با کیفیت خوب دشوار می کند. .

گاز مورد استفاده در  تکنولوژی برش پلاسما

الکترود مورد استفاده در این تکنولوژی معمولاً از مس ساخته شده است. مس خیلی سریع ذوب می شود. تنگستن یک ماده الکترود عالی می سازد، بنابراین بسیاری از الکترودها دارای یک درج تنگستن هستند. برخی از مشعل‌های کوچک‌تر از یک الکترود به سبک «مدادی» استفاده می‌کنند که تماماً از تنگستن ساخته شده و انتهای آن تیز شده است. مشکل تنگستن این است که در حضور اکسیژن می سوزد. بنابراین هنگام استفاده از اکسیژن یا هوای فشرده به عنوان گاز برش، درج از ماده ای به نام هافنیوم ساخته می شود. هافنیوم در حضور اکسیژن بسیار بیشتر دوام می آورد، اما همچنان با هر شروع قوس کمی ساییده می شود.

پس چرا از اکسیژن در مشعل پلاسما استفاده کنیم؟ همان دلیلی که از اکسیژن در مشعل استیلن استفاده می کنید – اکسیژن موجود در جریان پلاسما با فولاد ملایم واکنش می دهد. به همین دلیل است که اکسیژن خالص تنها در هنگام برش فولاد ملایم یا “فولاد کربنی” استفاده می شود. این واکنش شیمیایی بین اکسیژن موجود در گاز پلاسما و فلز پایه به سرعت بخشیدن به فرآیند برش و بهبود کیفیت لبه کمک می کند. اما از آنجایی که اکسیژن واکنش مشابهی با فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم ندارد، می‌توان از گازهای ارزان‌تری برای آن فلزات مانند نیتروژن یا هوای فشرده استفاده کرد.

گازهای تخصصی دیگر گاهی برای مقاصد دیگر استفاده می شوند. گاز آرگون هنگام علامت گذاری پلاسما استفاده می شود. مخلوطی از آرگون و هیدروژن اغلب برای برش فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم ضخیم تر استفاده می شود. برخی از افراد از مخلوط هیدروژن و نیتروژن یا متان و نیتروژن هنگام برش فولاد ضد زنگ نازک تر استفاده می کنند. هر مخلوط دارای مزایا (کیفیت برش بهبود یافته) و معایب آن (هزینه و جابجایی) است.

تبدیل دستگاه جوش به برش پلاسما

آیا می توان از یک دستگاه جوشکاری TIG به عنوان برش دهنده پلاسما استفاده کرد؟ جواب این سوال بله و خیر است.  می‌توانید بر روی انواع خاصی از ورق‌های فلزی نازک، برش پلاسما فلزات مناسبی را با دستگاه تیگ انجام دهید. اما نمی توان گفت نتیجه کار به اندازه کاتر پلاسما خوب باشد.

برای ورق آلومینیوم نازک در محدوده 0.063 اینچی و نازک‌تر، می‌توانید از دستگاه جوشکاری تیگ برای برش ورق استفاده کنید. اما برای فولادهای ضد زنگ، برای آماده کردن لبه برش، باید سنگ زنی زیادی انجام دهید.

اما اگر مشعل tig تمام چیزی است که دارید  و اگر دستگاه برش پلاسما ندارید به هر حال با هر سختی هم که شده می توان این کار را انجام داد.

نحوه برش پلاسما با دستگاه جوشکاری tig

ابتدا باید یک کاپ تیگ واقعاً کوچک، مانند کاپ شماره 3 یا 4 پیدا کنید. هر چه اندازه آن کوچکتر باشد بهتر است.

یک الکترود  1/8 اینچی معمولاً بهترین عملکرد را دارد، آن را تیز کنید، اما نه مانند یک سوزن. ما به مقدار زیادی آرگون نیاز داریم که انتهای مشعل قرار بگیرد. فلومتر را روی حداکثر تنظیم کنید. تنظیمات دستگاه تیگ به نوع جوشکاری که دارید بستگی دارد، اما در بیشتر موارد، فقط دستگاه جوشکاری را به جز آمپر، مانند جوشکاری فولاد تنظیم کنید،.

تجربه ثابت کرده که هرچه آمپر بیشتر استفاده شود، برش سریعتر و بهتر انجام می شود. اما اگر تمام چیزی که دارید همین باشد، 200 آمپر نیز خوب کار می کند. 250 آمپر برای برخی از کاربردها خیلی خوب کار می کند، 200 آمپر فقط کندتر حرکت می کند.

اگر از پدال پا استفاده می‌کنید، می‌توانید دستگاه را طوری تنظیم کنید که تمام آمپر را به یکباره به شما بدهد. اگر از سوئیچ مشعل استفاده می‌کنید، فقط مطمئن شوید که شیب را خاموش کرده‌اید یا آن را در جایی تنظیم کنید که زمان شیب وجود نداشته باشد. شما به یک آمپراژ شدید نیاز دارید.

بقیه دستورالعمل ها تقریباً شبیه استفاده از تکنولوژی برش پلاسما هستند. یک لبه صاف را روی ورق بچسبانید تا یک راهنما داشته باشید و فقط کاپ تیگ را درست مانند مشعل برش پلاسما حرکت دهید.

به یاد داشته باشید، این برش تقریباً به خوبی یک برش پلاسما نخواهد بود، اما در صورتی که تجهیزات آن را نداشته باشید کار شما را راه میاندازد.

نحوه برش پلاسما با دستگاه جوشکاری mig

می توان از دستگاه جوشکاری MIG به عنوان دستگاه برش پلاسما استفاده کرد. شما به یک کمپرسور هوا و الکترود کربن به جای سیم به همراه تعدادی اقلام کوچک نیاز دارید. آمپر را بین 25 تا 50 نگه دارید و سرعت تغذیه سیم را افزایش دهید. از CO2 اجتناب کنید و هوا یا نیتروژن را انتخاب کنید.

به غیر از یک دستگاه جوش MIG، شما به برخی لوازم ویژه نیاز دارید.

• کمپرسور هوا
• الکترود کربن
• لوله مسی
• مته
• جت برنجی، درپوش و شیر لوله کشی

لوله مسی را بردارید و یک کاپ درپوش برنجی را محکم روی یکی از انتهای آن و یک شیر لوله کشی را روی طرف دیگر وصل کنید. یک سوراخ کوچک در آن کلاهک دریل کنید که این امکان را برای شما فراهم می کند تا مانند جت کاربراتوری برنجی کار کند. نقش شیر لوله کشی این است که به شما اجازه می دهد حجم هوا را تنظیم کنید. لوله مسی را با زیپ بست های پلاستیکی روی دسته جوشکار خود محکم کنید.

الکترود کربن را وصل کنید و مطمئن شوید که نوک الکترود شکل مخروطی پیدا کرده و تیز بماند. نازل را با دقت به سمت نوک آن خم کنید. یک کوپلینگ شلنگ کمپرسور را به شیر لوله کشی خود وصل کنید. کوپلینگ برای کمپرسور هوا مورد نیاز خواهد بود.

قطعات فلزی خود را برای برش پلاسما آماده کنید

فراموش نکنید که قطعات فلزی باید برای برش آماده شوند. از آنجایی که می خواهید برش نسبتاً صاف باشد، از یک تکه گچ برای علامت گذاری مسیری که می خواهید برش ها انجام شود، استفاده کنید. فلز را در جای خود محکم کنید تا در حین برش حرکت نکند.

آمپر را برای برش پلاسما با دستگاه جوش mig تنظیم کنید

به عنوان یک قاعده کلی برای برش پلاسما، اگر قصد برش فلزات ضخیم تر از 1/8 اینچ را ندارید 20 آمپر کمترین مقداری است که می توانید برای یک سیستم پلاسما استفاده کنید. اگر قطعات فلزی ضخیم‌تری را انتخاب کنید، باید به ازای هر 1/8 اینچ ضخامت بیشتر 10 آمپر برق اضافه کنید.

به عنوان مثال، 40 و 50 آمپر باید به ترتیب برای قطعات 3/8 اینچی و 1/2 اینچی کافی باشد. با این حال، این ایده می تواند به خوبی کار کند، اما نه در همه شرایط. دستگاه‌های جوشکاری با آمپراژ 25 تا ،50 قوسی تولید می‌کنند که به اندازه کافی داغ است و قادر به اکسیداسیون بیش از حد برای دمیدن در صفحات فلزی با ضخامت استاندارد است. بنابراین، این را به عنوان یک سرنخ برای شروع کار در نظر بگیرید.

سرعت تغذیه سیم را در برش پلاسما با دستگاه جوش میگ تنظیم کنید

شما باید یک یا دو چیز در مورد سرعت تغذیه بدانید زیرا آمپراژ و نفوذ جوش را کنترل می کند. اما از آنجایی که در حال برش هستیم، در این مورد از تنظیمات سرعت توصیه شده فراتر خواهیم رفت. سرعت را افزایش دهید تا آنقدر بالا برود تا مطمئن شوید که فلز می سوزد. ممکن است آن را بسیار عجیب بیابید، اما ضروری است.

شروع به برش پلاسما با دستگاه mig کنید

اگر ضخامت قطعات فلزی شما از 1/4 اینچ بیشتر نیست، می‌توانید تمام طول آن‌ها را در یک حرکت برش دهید. برای قطعات فلزی ضخیم تر، ممکن است نتوانید در یک زمان به طور کامل برش دهید. یک میله جوش را در برش خود فرو کنید تا فلز مذاب تشکیل شده توسط شیار که در این فرآیند رایج است را جدا کنید.