نقد و بررسی برش پلاسما:

مقدمه

برش پلاسما، یکی از حالت های ماده مثل جامد، مایع و گاز است. در واقع حالت چهارم ماده پلاسما شبیه گاز است و از اتم هایی تشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترونهای خود را از دست داده‌اند (یونیزه شده‌اند). با حرارت دادن ماده مولکول ها لرزش بیشتری پیدا کرده و با سرعت بیشتری حرکت می کنند. وقتی یک ماده جامد حرارت داده می شود، مولکول ها با شدت بیشتری شروع به لرزیدن می کنند. این روند ادامه می یابد تا سرانجام ماده از حالت جامد به مایع تبدیل شده و مولکول ها عملا حرکت کرده و به یکدیگر برخورد می کنند. با اضافه شدن مقدار انرژی و دمای بیشتر حرکت مولکول ها سریع تر و شدیدتر می شود و در نتیجه با شدت بیشتری به هم برخورد می کنند، تا جایی که از هم جدا شده و به فرم گاز در می آیند. اگر انرژی داده شده به گاز از این مقدار بیشتر شود، مولکول ها باز هم سریع تر حرکت کرده و در نتیجه شدت برخوردها باز هم بیشتر شده و گاز به پلاسما تغییر حالت می دهد. وقتی ماده به حالت پلاسما تبدیل می شود، برخورد مابین مولکول ها سرانجام به حدی زیاد می شود که در ابتدا، مولکول ها شکسته شده و به اتم های مجزا تبدیل شده و الکترون های لایه بیرونی بعضی از اتم ها از آنها جدا می گردد. وقتی تعداد خاصی از اتم ها الکترون های خود را از دست دهند و به یون تبدیل شوند، گاز به حالت پلاسما تغییر پیدا می کند…..
برش پلاسما روی هر نوع فلز رسانا ، فولاد نرم ، آلومینیوم ، فولاد ضدزنگ (استاینلس استیل) و . . . می تواند انجام شود. در مورد فلزات غیر آهنی حداکثر عمق برش یک اینچ میباشد.
برخورد این یون ها با قطعه کار تولید گرمای بسیار زیادی می کند که باعث ذوب شدن محل برخورد میشود و چون این یون ها دارای سرعت زیادی هستند بطور خودکار مذاب از سطح جدا می شود.

برش پلاسما:

برش پلاسما

برش پلاسما

پلاسما فرایندی است که به موجب آن یک جت تسریع شده از پلاسمای گرم از طریق مواد رسانای الکتریکی مانند فولاد، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، برنج و مس برش می خورد. از این دستگا ها بیشتر در عملیات تعمیر خودرو ، ساخت و سازهای صنعتی ، نجات و ضایعات فلزات استفاده می شود.
پلاسما حالتی است كه گرما و بخار با هم مخلوط شوند و به گاز یونیزه و رسانای الكتریكی تبدیل می شوند. انواع دستگاه برش پلاسما از این گاز رسانای الکتریکی، برای انتقال انرژی از منبع تغذیه به یک ماده رسانا استفاده می کند.
قوس پلاسما وقتی به وجود می آید که گازی مانند اکسیژن ، نیتروژن یا آرگون از طریق یک روزنه نازل کوچک درون مشعل بیرون می آید. قوس الکتریکی تولید شده از منبع تغذیه خارجی به این جریان گاز فشار بالا وارد می شود و در نتیجه منجر به جت پلاسما می شود. جت پلاسما می تواند تا 40,000 درجه فارنهایت برسد و به راحتی مانند چاقوی داغ، فلزات را برش دهد.

نحوه عملکرد دستگاه برش پـلاسما:

برش پـلاسما

برش پـلاسما

در دستگاه برش پلاسما مدل hf هوا توسط جرقه ای با ولتاژ بالا در ابتدای مشعل یونیزه می شود و قوس الکتریکی شروع می گردد. این روش برای کنترل عددی یا همان سی ان سی استفاده می شود که در زمان شروع نیازی به تماس قطعه کار با تورچ نمی باشد. اما در دستگاه های برش پلاسما مدل پیشرفته تر برای اینکه ارتفاع مشعل را تنظیم نماییم باید پیش از شروع کار نوک تورچ به قطعه کار تماس داشته باشد و سپس یک گپ یا یک فضای خالی یا فاصله به وجود آید.
در این دستگاه های برش cnc پلاسما به مجرد اینکه نوک مشعل با قطعه کار تماس گرفت به سرعت یک فاصله ایجاد می شود. بخشی که مسئول کنترل کردن جرقه می باشد از نزدیکی دو سیستم برای تولید پلاسما استفاده می نماید. یک مدار با ولتاژ بالا و جریان پایین به کار رفته تا در یک زمان جرقه ای را داخل تورچ کند و کمی گاز پلاسما را به وجود آورد. قوس تولید شده به نام قوس هادی می باشد. این قوس راهی تا ابتدای مشعل به وجود آورده و تا ابتدای قطعه کار نزدیک می شود تا جایی که به قوص اصلی پلاسما برسد.
متد دستگاه برش پـلاسما برای شروع قوس
• روش اول: به وسیله قرار دادن مشعلی روی قطعه کار یک قوس ایجاد می شود و تماس به وجود می آید.
• روش دوم: با استفاده از مدار ولتاژ بالا که فرکانس بالایی دارد و قوس الکتریکی ایجاد می کند.
روش دوم احتمال خطر برق گرفتگی را دارد. این روش ممکن است باعث ایجاد تشعشعات فرکانس های رادیویی گردد. دستگاه های برش پـلاسما معمولاً در کنار سخت افزار cnc کار می کنند به همین دلیل برای کنترل نویز ها و جلوگیری از صدمه دیدن دستگاه برش پـلاسما باید از وسایلی استفاده نمود که قوس هادی را ایجاد کنند. این وسایل را در مکانی دورتر از سیستم های الکترونیکی نگهداری کرده و به آن مجموعه کنترل پـلاسما گفته می شود.

برش پلاسما

برش پلاسما

تاریخچه برش CNC پلاسما:

در سال ۱۹۶۰ برش پلاسما از جوش پلاسما به وجود آمد و بیست سال بعد برش پلاسما به عنوان یک روش بسیار عالی برای برش ورق و فلزات استفاده شد. برش پلاسما مزیت های بسیاری نسبت به برش فلز دارد که شامل موارد زیر است:
دستگاه برش پلاسما برای زمان هایی که نیاز به تکرار الگوی برش وجود دارد، بسیار مفید می باشد.
برای مثال برای تولید بسیار زیاد از یک نمونه از برش پلاسما استفاده می شد. از روش CNC برای دستگاه های برش پلاسما در سال 1980 استفاده شد و این امر باعث شد انعطاف بیشتری برای تولیدات مورد نیاز بازار به وجود بیاید. برش پلاسما هنوز دارای محورهای x و y فقط بود و تنها قادر به برش الگوهای تخت و صاف بود.
قوس (Arc) برش پلاسما
پلاسما هادی جریان الکتریسته می باشد. با واردکردن انرژی الکتریکی از طریق یک الکترود (عنصر فلزی یا تنگستن)، گاز حالت خود را از دست داده و هادی الکتریسیته می گردد. با افزایش مقدار انرژی قوس پلاسمای داغ شکل می گیرد. ماشین برش پلاسما با جمع کردن (منقبض کردن) قوس ایجاد شده و فشردن آن از طریق یک محیط متمرکز (یعنی نازل) این انرژی نیرومند را کنترل می نماید.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 ۵ سانتیمتر دارا می باشند. در برش پلاسما نیاز به گرم کردن اولیه قطعه وجود ندارد. پلاسما عرض برش باریکی را ایجاد می نماید. در برش پلاسما ناحیه کوچکی از قطعه تحت تاثیر حرارت قرار می گیرد که این از تابیدن قطعه جلوگیری می کند. برش پلاسما بیشتر برای برش قطعات فلزی با ضخامت کم (تا ۲ اینچ) استفاده می شود.

مزایای برش پلاسما:

برش پلاسما روی هر نوع فلز رسانا، فولاد نرم، آلومینیوم، استنلس استیل و… می تواند انجام گردد.
می توان برای رفع مشکل دقت دستگاه های هوابرش از برش پلاسما CNC استفاده نمود. در مورد فلزات غیر آهنی حداکثر عمق برش یک اینچ است.
از دیگر مزایای این روش می توان به عدم نیاز به مهارت اپراتور اشاره کرد (نسبت به هوابرش).
در هوابرش اگر سرعت پیشروی مناسب انتخاب نگردد ممکن می باشد که باعث اکسید شدن قطعه کار شود.
اما در مورد CNC برش پلاسما انتخاب پیشروی نامناسب تأثیر کمتری روی قطعه کار دارد. مزیت دیگر کیفیت لبه های برش در CNC برش پلاسما می باشد که در بعضی موارد با این روش می توان دیواره ی براق و با کیفیت سطح بالا را به دست آورد.

معایب برش پلاسما

برش پلاسما CNC بسیار گران و پر هزینه می باشد و نیاز به مصرف برق بالایی می باشد.
محدودیت عمق برش نیز در این روش بیشتر از هوابرش می باشد.
برش پلاسما برای فولاد ایده آل نمی باشد.
به دلیل رفع مشکل حرارت و دمای بالایی که بر روی نازل برش هست، در صنعت CNC برش پلاسمای زیر آب وارد صنعت شد. در این تیپ دستگاه ها به دلیل وجود گازهای واکنشی در زیر آب و عدم انفجار، آبِ سیستم به طور مستمر در جریان می باشد تا گازهای واکنشی آزاد شوند و خطر انفجار به حداقل خود برسد.

نکات ضروری:

پلاسما گازی بسیار سمی تولید می نماید. بنابراین الزامی می باشد که به روشی بهینه این گاز از محیط خارج شود. یک روش استفاده از میزهای مکنده دود می باشد. این میزها به چند قسمت تقسیم می شود و دستگاه در هر قسمت که کار می کند دریچه های آن قسمت باز می گردد و دود با استفاده از فن های مکنده خارج می شود. روش دیگر استفاده از یک هود در بالای دستگاه یا بالای تورچ برش می باشد. حتما باید از عینک محافظ چشم استفاده شود.
• در برش پلاسما به ویژه در ضخامت های بالا انتهای پایین برش هلالی می شود.
• برش پلاسما بسیار آلوده می باشد. (به دلیل ایجاد بخارات فلز و گاز ازت)
• برای خرید دستگاه هایی که ضخامت های بالا را برش بزنند سرمایه اولیه بسیار بالایی نیاز می باشد.
• نیاز به تعمیرات و نگهداری بالایی دارد.
• ایجاد امواج زیر صوت که برای انسان خطرناک می باشد.

برش پلاسما

برش پلاسما

مقالات

توضیح برش پلاسماویژگی برش پلاسما

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

خانه درباره ماتماس با ما