تکنولوژی برش پلاسما چیست؟
به زبان ساده برش پلاسما فرآیندی است که از یک جت پر سرعت گازهای یونیزه شده که از روزنه تنگ‌کننده (constricting orifice) عبور می‌کنند استفاده میکند. گاز یونیزه شده سرعت بالا یا همان پلاسما، الکتریسیته را از مشعل دستگاه برش پلاسما به قطعه کار منتقل میکند. پلاسما با گرم کردن قطعه کار، ماده را ذوب میکند. بخار پرسرعت گاز یونیزه شده ماده مذاب را پراکنده کرده و ماده را برش می‌زند.
فلزات را می توان به دو صورت مکانیکی و حرارتی برش داد. برش پلاسما روش برش حرارتی است که در آن از گاز یونیزه برای برش مواد رسانای الکتریکی با استفاده از پلاسمای داغ استفاده می شود، که این یک روش بسیار مورد استفاده براش ورقه های فلزی ضخیم است و نسبت به برش های سنتی برش های دقیقی ارائه می دهد. برش پلاسما امکانات نامحدودی را برای برش آلومینیوم ، فولاد ضد زنگ و موارد دیگر ارائه می دهد.
جنس نوک الکترودها در برش پلاسما
الکترودها معمولاً از مس ساخت می شوند، اما در نقطه اتصال قوس، فلز وجود دارد. این اتصال فلزی به این دلیل است که اگر قوس مستقیماً به آن متصل بشود، 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.
مزایا و معایب دستگاه برش پلاسما
با وجود مزایای بسیار زیادی که برای دستگاه برش پلاسما ذکر میشود، این دستگاه با توجه به پیچیدگی های آن معایبی نیز دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره می شود.
مزایا دستگاه برش پلاسما
- این دستگاه همانطور که اشاره شد، امکان برش تمام مواد رسانا را ممکن میسازد.
- عملکرد دستگاه برش پلاسما در ضخامت متوسط و کوچک فولاد بسیار عالی است.
- این دستگاه امکان برش سازه های فولادی با استحکام بالا را با گرمای کم فراهم میکند.
- این روش سرعت بسیار بالایی دارد. سرعت این روش تا ۱۰ برابر بیشتر از اکسی سوخت است.
- دستگاه برش پلاسما کاملا اتومات عمل میکند.
- دستگاه برش پلاسما به دلیل سهولت قرارگیری در زیر آب، در روش تر باعث ایجاد حرارت و صدای کمی در محل کار میشود.
معایب دستگاه برش پلاسما
- از جمله معایب دستگاه برش پلاسما می‌توان به محدودیت در ضخامت برش اشاره کرد. این روش امکان برش خشک را ۱۶۰ میلیمتر و برش تر را تا ۱۲۰ میلی لیتر فراهم میکند.
- این دستگاه مصرف انرژی بسیار بالایی دارد.
- در مقایسه با لیزر کیفیت برش با دستگاه برش پلاسما پایین است.
- نسبت به برش اکسی استیلن برش دستگاه پلاسما گرانتر است. این دستگاه در برش خشک سر و صدای خیلی زیاد ایجاد میکند.
گاز مورد استفاده در پلاسما کاتینگ
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.
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 .