برش پلاسما چیست؟

پلاسما در وبستر به عنوان مجموعه ای از ذرات باردار تعریف شده است که حاوی تعداد مساوی از یونهای مثبت و الکترون است . برخی از خصوصیات یک گاز را نشان می دهد اما برخلاف گاز می تواند الکتریسیته را هدایت کند یا به عبارتی هادی الکتریکی است. شما همچنین می توانید آن را به عنوان یک جریان گاز که بصورت الکتریکی گرما داده شده است تصور کنید. می توان اینطور تصور کرد که در آن همه الکترون های یک اتم، به جای اینکه فقط در حال چرخش باشند از اتمی به اتم دیگر در حال جریان هستند. صرف نظر از آنچه در داخل جریان پلاسما می گذرد ، روش برشکاری پلاسما فلزات با استفاده از آن بسیار ساده است. اگر جریان الکتریسیته را که از طریق این گاز جریان دارد بگیرید و آن را از طریق یک روزنه کوچک مجتمع کنید می توانید از نیروی آن استفاده کنید. این جریان در این شرایط واقعاً متراکم است و بسیار سریع حرکت می کند. جریان حاصل می تواند به راحتی مواد را ذوب کند و از بین اکثر فلزات عبور کند. به این فرایند برش پلاسما می گویند.

مشعل برشکاری پلاسما

مشعلهای برشکاری پلاسما معمولاً از یک نازل مسی استفاده می کنند تا جریان گاز را با قوسی که در آن جریان دارد منقبض کند. این قوس از یک الکترود در مشعل به مورد دیگری وارد می شود – این مورد معمولاً ماده رسانا در حال برش است. به این فرایند “قوس منتقل شده” گفته می‌شود. برخی از سیستم ها وجود دارند که از قوس “غیر انتقال یافته” استفاده می کنند. در این شرایط قوس از الکترود به سمت نازل برمی گردد. از این سیستم ها معمولاً برای برش استفاده نمی شوند. بنابراین این بدان معنی است که برش پلاسما فقط برای موادی که رسانا هستند استفاده می شود. در درجه اول فولاد خفیف ، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم و … از مواردی هستند که برای آن ها می توان برش پلاسما انجام داد. اما بسیاری از فلزات و آلیاژهای دیگر نیز رسانا هستند ، مانند مس ، برنج ، تیتانیوم ، مونل ، اینکونل ، چدن و غیره .

جنس نوک الکترودها در برش پلاسما

الکترودها معمولاً از مس ساخته شده اند، اما در نقطه اتصال قوس، فلز وجود دارد. این اتصال فلزی به این دلیل است که اگر قوس مستقیماً به آن متصل شود ، مس خیلی سریع ذوب می شود. تنگستن یک ماده عالی برای ساخت الکترود است ، بنابراین تعداد زیادی از الکترودها دارای یک نقطه اتصال تنگستن هستند. برخی از مشعلهای کوچکتر از الکترودی شبیه به “مداد” استفاده می کنند که کاملاً از تنگستن ساخته شده و انتهای آن تیز است. مشکل تنگستن این است که در حضور اکسیژن می سوزد. بنابراین هنگام استفاده از اکسیژن یا هوای فشرده به عنوان گاز برش ، نقطه اتصال از ماده ای به نام هافنیوم ساخته می شود. ماندگاری هافنیوم در حضور اکسیژن بسیار بیشتر است ، اما با هر شروع قوس کمی فرسوده می شود.

گاز مورد استفاده در پلاسما کاتینگ

چرا باید از اکسیژن در مشعل پلاسما استفاده کرد؟ به همان دلیلی که از اکسیژن در مشعل استیلن استفاده می کنید – اکسیژن موجود در جریان پلاسما با فولاد ملایم واکنش نشان می دهد. به همین دلیل اکسیژن خالص فقط هنگام برش فولاد خفیف یا “فولاد کربن” استفاده می شود. این واکنش شیمیایی بین اکسیژن موجود در گاز پلاسما و فلز پایه به سرعت بخشیدن به روند برشکاری پلاسما و بهبود کیفیت لبه کمک می کند. اما از آنجا که اکسیژن با فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم واکنش یکسانی ندارد ، می توان از گازهای کم هزینه تری برای این فلزات استفاده کرد. این گازها می توانند نیتروژن یا هوای فشرده باشند که به هر حال بیشتر نیتروژن استفاده می شود.

از گازهای خاص دیگر گاهی برای اهداف دیگر استفاده می شود. از گاز آرگون هنگام علامت گذاری در پلاسما استفاده می شود. هنگام برش فولاد ضد زنگ ضخیم تر یا آلومینیوم ، اغلب از مخلوط آرگون و هیدروژن استفاده می شود. بعضی از افراد هنگام برش فولاد ضد زنگ نازک تر ، از مخلوطی از هیدروژن و نیتروژن یا متان و نیتروژن استفاده می کنند. هر مخلوط دارای مزایای (کیفیت برش بهبود یافته) و معایبی (هزینه و نحوه کار) است.

مزایا و معایب برشکاری پلاسما

مزایای برش پلاسما

• برش کلیه مواد رسانای الکتریکی
• برش مواد فولادی و آلومینیوم با آلیاژ بالا در ضخامت های متوسط ​​و ضخیم
• عملکرد عالی در ضخامت های فولادی خفیف و متوسط
• برش فولاد سازه ای با مقاومت بالا با ورودی حرارت کمتر
• سرعت برش بالا (تا 10 برابر بیشتر از اکسیژن)
• هرگونه پردازش خلأهای با کیفیت بالا برای ورق های متوسط ​​و ضخیم
• برش پلاسما می تواند بصورت اتوماسیون انجام شود
• برش پلاسما در زیر آب امکان قرار گرفتن در معرض حرارت بسیار کم و سطح سر و صدای کم را در محل کار فراهم می کند

معایب برش پلاسما

• محدودیت استفاده تا 160 میلی متر (180 میلی متر) برای برش خشک و 120 میلی متر برای برش زیر آب
• مصرف برق نسبتاً زیاد
• لیزرها کیفیت برش بالاتری را ارائه می دهند
• گران تر از سیستم های برش اکسی استیلن
• سر و صدای بیشتر در زمان برش های خشک

کاربردهای برش پلاسما

برش های دستی پلاسما به طور کلی توسط کارگاه های پردازش فلزات نازک ، تعمیر و نگهداری کارخانه، تعمیر و نگهداری تجهیزات کشاورزی ، مراکز تعمیر جوشکاری ، مراکز خدمات فلزی (قراضه فروشی و جوشکاری ) ، کارهای ساختمانی (به عنوان مثال ساختمانها و پل ها) ، ساخت کشتی های تجاری ، تولید تریلر، تعمیر ماشین، تعمیر و کارهای هنری (جوشکاری) و … استفاده می شود.

کاترهای مکانیزه پلاسما معمولاً بسیار بزرگتر از برش دهنده های دستی پلاسما هستند و بهمراه جداول برش مورد استفاده قرار می گیرند. برش های مکانیزه پلاسما می توانند در سیستم برش پانچ ، لیزر یا روبات ادغام شوند. اندازه برش پلاسمای مکانیزه به جدول و پورتال استفاده شده بستگی دارد.

تولید کنندگان واحدهای ترکیبی را هم برای برش پلاسما و هم برای جوشکاری ارائه می دهند. در بخش صنعت ، قاعده کلی این است: هرچه الزامات برش پلاسما پیچیده تر باشد، هزینه ها بیشتر است.

منابع : esabna – etmm