دستگاه برش پلاسما چیست ؟

دستگاه برش پلاسما چیست و چگونه کار می­ کند؟

دستگاه برش پلاسما چیست در این فرآیند ذوب‌کردن فلز با استفاده از حرارت جایگزین برش، مکانیکی شده است. برش‌­دهنده‌­های پلاسما با ایجاد قوس الکتریکی از طریق گاز کار می‌­کنند. این گاز از یک باریکه‌ی محدود که به آن «نازل» می‌گویند به بیرون دمیده می­‌شود. باریکه‌ی محدود منجر به همگرا شدن گاز با سرعت خروج بالا شده که در نتیجه‌ی­ آن پلاسما تشکیل می­‌شود. از آن‌جایی‌که پلاسما خاصیت رسانایی دارد لذا توجه به این نکته حائز اهمیت است که به‌هنگام برش قطعه کار از طریق میز برش به زمین اتصال داشته باشد.

مای پلاسما بیش از 20000 درجه سانتی­گراد است که سرعت آن نزدیک به سرعت صوت است. هنگام برش، جریان پلاسما افزایش می‌­یابد، ‌طوری‌که جت پلاسما با عمق نفوذ بالا از ماده عبور می­‌کند و سرعت بالای آن مواد مذاب، درِ خروجی پلاسما را از سطح برش دور می­‌کند.

این فرآیند با فرآیند اکسیدی Oxy-fuel متفاوت است. در فرآیند برش پلاسما ذوب ماده با استفاده از قوس انجام می‌­گیرد درحالی‌که در فرآیند اکسیدی، ابتدا اکسیداسیون فلز توسط اکسیژن رخ می‌­دهد که در ادامه، گرمای حاصل از واکنش، منجر به ذوب‌شدن فلز می‌­شود. بنابراین، برخلاف فرآیند اکسیدی، فرآیند برش پلاسما می­‌تواند فلزاتی مانند فولاد زنگ‌نزن، چدن و آلیاژهای غیرآهنی که در برابر اکسیداسیون مقاوم هستند، برش دهد. تجهیزات مختلفی در فرآیند برش پلاسما به‌کار گرفته می­شود که در ادامه در کنار اشاره به برخی از این تجهیزات به نکات مهمی هم در ارتباط با این فرآیند، پرداخته خواهد شد.

کاربرد دستگاه برش پلاسما چیست؟

این دستگاه با برش لیزر چه تفاوتی دارد؟ کاربرد  چگونه میتوان با این دستگاه کار کرد؟ مشخصات فنی دستگاه برش پلاسما چیست  برای پاسخ به این سوالات فنی در ادامه همراه ما باشید. ما همه چیز در مورد دستگاه برش پلاسما گفته ایم پس با هم میخوانیم.

اساس کار دستگاه برش پلاسما

قبل از اینکه با کاربرددستگاه برش پلاسما چیست  آشنا شوید، بهتر است با طرز کار این دستگاه آشنا شوید. به طور کلی برش پلاسما بر اساس سرعت و دمای بالای گاز خارج شده از دستگاه است.  در واقع در دستگاه برش پلاسما، هوا و یا گاز با سرعت بسیار بالا خارج می شود که منجر به ایجاد یک قوس الکتریکی بین گاز در نازل میشود. که در این لحظه گاز خارج شده به حالت پلاسما تبدیل می گردد . همانطور که گفته شد؛ دمای این گازی یا همان پلاسما انقدر دمای بالایی دارد که باعث ذوب فلزات و در نهایت برش پلاسمایی می شود.

اجزاء تشکیل دهنده ی تورچ پلاسما

گردنه200 cp دستی که عملیات برش کاری را انجام می دهد.

دستگاه برش پلاسما چیست  الکترود– نازل- گپ

که روی گردنه ذکر شده بسته می شود و از اجزاء تشکیل دهنده گردنه می باشد بعد از عملیات های برش کاری باید تعویض گردد.

کابل شیلنگ اصلی آب برق

که از یک کابل افشان و یک شیلنگ و دو عدد کابشو تشکیل شده است.
به دلیل طولانی بودن برش کاری کابل ذکر شده گرم می شود و به همین دلیل از داخل آن آب جهت خنک کردن عبور می دهند. این آب عبور داده شده از شیلگ به منظور خنک کردن گردنه cp200 نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین این آب توسط یک شیلنگ کوچکتر دیگر عملیات برگشت را انجام می دهد و به سیستم واتر کول دستگاه برش پلاسما می رسد.
سیستم فرمان و جرقه زدن این تورچ توسط دو نوع سیم که یک سیم به سایز 2.75 به منظور فرمان میکرو سوییچ (دستی) و یک سیم 2.5 تک رشته ای به منظور پایلوت (جرقه) صورت می گیرد.

دستگاه برش پلاسما چیست  سانترال نری تورچ

که شامل 9 عدد سوزن می باشد. که این سوزن ها هر کدام فرمان دستی, فرمان جرقه عملیات برش کاری را انجام می دهد. برای فرمان دستی سوزن های9و1 برای فرمان جرقه سوزن 6-5 بسته می شود.

شیلنگ گاز

دستگاه برش پلاسما چیست  کلیه تورچ های برش پلاسما اعم از هوای خنک و آب خنک باید حتماً از باد استفاده شود تا عملیات برش کاری صورت گیرد.

آب خنک اتوماتیک (عمودی) دستگاه برش پلاسما چیست

• دستگاه برش پلاسما چیست  این تورچ فقط روی دستگاه های برش CNC که قابلیت برنامه ریزی و بریدن ورق ها با ضخامت و دقت زیاد استفاده می گردد.
• تفاوت تورچ اتوماتیک و دستی, در گردنه و روکش بیرونی آن می باشد.
• گردنه این تورچ اتوماتیک به صورت عمودی که روی دستگاه CNC نصب می شود و از طریق دستگاه فرمان اتوامتیک می گیرد.
• روکش این تورچ باید حتماً زرهی باشد. برای اینکه این تورچ روی دستگاه CNC نصب می شود. و دستگاهCNC یک سیستم کامپیوتری دارد و عدم استفاده از این نوع
• روکش باعث نویز و اختلال در سیستم برش کاری می شود.
• کلیه اجزاء تشکیل دهنده تورچ اتوماتیک همانند تورچ دستی می باشد که قبلاً توضیح داده شد.
• لازم به ذکر است که در بند 6 تنها تفاوت در سوزن ها می باشد.که سوزن 2-4 در تورچ اتوماتیک به همدیگر اتصال دارند.

قوس (Arc) دستگاه برش پلاسما چیست

پلاسما هادی جریان الکتریسته است. با واردکردن انرژی الکتریکی از طریق یک الکترود (عنصر فلزی Hafnium یا تنگستن Tungsten), گاز حالت خود را از دست داده و هادی الکتریسیته می شود. با افزایش مقدار انرژی قوس پلاسمای داغ شکل می گیرد. ماشین برش پلاسما با جمع کردن (منقبض کردن) قوس ایجادشده و فشردن آن از طریق یک محیط متمرکز (یعنی نازل) این انرژی نیرومند را کنترل می کند. با افزایش فشار هوا و افزایش شدت ولتاژ, قوس داغ تر شده و قابلیت بریدن فلزات ضخیم تر با حداقل تمیزکاری لازم را پیدا می کند.

با یک منبع نیرو, ترچ یا مشعل پلاسما, هوای فشرده, نیروی الکتریکی و الکترودهای مناسب, ماشین های پلاسما توانایی برش سریع و دقیق هرگونه فلز مانند آلومینیوم, فولاد ضدزنگ, برنج و مس را با ضخامت بیش از 5 سانتیمتر دارا هستند. در برش پلاسما نیاز به گرم کردن اولیه قطعه وجود ندارد. پلاسما عرض برش باریکی را ایجاد می کند. در برش پلاسما ناحیه کوچکی از قطعه تحت تاثیر حرارت قرار می گیرد که این از تابیدن قطعه جلوگیری می کند.

انواع فرآیندهای برش پلاسما

دستگاه برش پلاسما چیست  نحوه‌ی عملکرد سیستم‌­های مختلف برش پلاسما به یک شکل انجام نمی‌گیرد و فرآیندهای متعددی برای بهبود کیفیت برش، پایداری قوس، کاهش نویز و افزایش سرعت برش تحت مکانیزم‌­های مختلف طراحی شده­‌اند.

گاز دوگانه (Dual gas)

دستگاه برش پلاسما چیست  این فرآیند اساسا به همان روش سیستم مرسوم برش پلاسما عمل می­‌کند با این تفاوت که یک حفاظ گاز ثانویه در اطراف نازل قرار داده شده است. ازجمله مزیت حضور گاز ثانویه، افزایش انقباض قوس و دور کردن مواد ذوب‌شده از روی سطح برش است.

پلاسمای هوا (Air plasma)

دستگاه برش پلاسما چیست  گاز تشکیل‌دهنده‌ی پلاسما، خنثی و یا عدم واکنش‌پذیر (آرگون و یا نیتروژن) می‌­تواند با هوا جایگزین شود اما، در این شرایط نیاز به استفاده از الکترود خاص با هافنیم و یا زیرکونیم نصب‌شده در یک نگهدارنده‌ی مسی است. هوا همچنین می­‌تواند جایگزین آب برای خنک کردن مشعل شود. مزیت یک مشعل پلاسما هوا این است که از هوا به‌جای گازهای گران‌قیمت استفاده می‌­شود. لازم به ذکر است اگرچه الکترود و نازل بعد از اتمام طول عمر مفید تعویض می­‌شوند اما الکترودهای هافنیم در مقایسه با الکترودهای تنگستن گران‌قیمت هستند.

گازهای مورداستفاده دردستگاه برش پلاسما چیست

نوع گاز مورد‌استفاده در برشکاری پلاسما به عواملی چون مواد و ضخامت برش و نوع روش برش بستگی دارد. این گاز علاوه­بر این‌که پلاسمای مورد‌نیاز برای برش را تولید می­کند، به دور کردن مواد مذاب و اکسید از سطح برش کمک‌کننده است. در ادامه به واکاوی رایج‌ترین گازهای مورد‌استفاده برای برش پلاسما می‌پردازیم.

1- آرگون (Ar)

دستگاه برش پلاسما چیست  آرگون گازی خنثی با قوس پلاسما پایدار است. منظور از پایداری گاز آرگون، عدم واکنش‌پذیری این گاز با فلزات در دماهای بالا است. الکترودها و نازل­‌های مورد‌استفاده برای برش گاز آرگون اغلب عمر مفید طولانی­‌تری نسبت به گازهای دیگر دارند.

گاز آرگون به‌دلیل قوس پلاسمایی کم و آنتالپی آن، هنگام برش محدودیت­‌هایی دارند. علاوه‌­بر این در برش با گاز آرگون مشکلات سرباره­ای وجود دارد که این مسئله در وهله‌­ی اول به‌دلیل کشش سطحی مذاب بوده که تقریبا 30% بیشتر از کشش سطحی موجود در محیط نیتروژن است. این مشکلات ازجمله دلایلی است که باعث استفاده بسیارکم از آرگون در برش پلاسما می­‌شود.

2- نیتروژن (N₂)

دستگاه برش پلاسما چیست  نیتروژن، پایداری قوس پلاسمایی بهتر و جریان انرژی بالاتری به‌خصوص با منبع ولتاژ بالا نسبت به آرگون دارد. در استفاده از نیتروژن حداقل سرباره در لبه‌­های پایینی برش تشکیل می­‌شود، حتی در برش فلزاتی مانند آلیاژ پایه نیکل و فولاد زنگ‌نزن که ویسکوزیته بالایی دارند. نیتروژن می‌­تواند به‌عنوان یک گاز مستقل و یا در ترکیب با گازهای دیگر در فرآیند برش پلاسما استفاده شود.

3- هوا

هوا دارای 78% حجمی نیتروژن و 21% حجمی اکسیژن است که آن را به گاز مناسبی برای برش پلاسما تبدیل می‌­کند. اکسیژن موجود در هوا آن را به گاز با سرعت برش بالا در برش فولاد کم کربن تبدیل کرده است. گفتنی است که به‌دلیل در دسترس بودن هوا، این گزینه از جنبه‌ی اقتصادی مطلوبی هم برخوردار است. در مقابل، الکترود و نازل­‌های مورد‌استفاده برای این فرآیند تحت این گاز عمر مفید کوتاهی دارند، درنتیجه باعث افزایش هزینه­‌ها و کاهش کارایی می‌شوند. البته توجه به این نکته حائز اهمیت است که برخلاف نیتروژن استفاده از هوا به‌عنوان گاز مستقل با مشکلاتی ازجمله معلق ماندن سرباره و اکسیداسیون سطح برش همراه است.

4- اکسیژن (O₂)

دستگاه برش پلاسما چیست  مانند هوا، اکسیژن نیز سرعت برش فولاد کم کربن را افزایش می‌­دهد با این حال، بهتر است که از الکترودهای مقاوم به اکسیداسیون و دما بالا در برش تحت گاز اکسیژن استفاده شوند.

5- هیدروژن (H₂)

هیدروژن به‌عنوان گاز کمکی در ترکیب با دیگر گازهای پلاسمایی استفاده می­‌شود. یکی از رایج­‌ترین این گازها، ترکیب گاز هیدروژن با آرگون است که منجر به تولید گازی قدرتمند در برش پلاسما می‌­شود. ترکیب گاز هیدروژن با گاز آرگون به‌طور قابل‌توجهی ولتاژ قوس، آنتالپی و قدرت برش جریان پلاسمای آرگون را افزایش می‌­دهد.