1.0 Hva er plasma
Når gassen varmes opp til omtrent 2000 °C, brytes de gassformige molekylene ned til atomer. Rundt 3000 °C er temperaturen der atomene blir ionisert. Plasma beskriver denne gassformige tilstanden.
I de tidlige stadiene ble plasmagass til maskinering brukt til å skjære rustfritt stål, aluminium og andre ikke-jernholdige metaller i stedet for å bruke en oksyflamme. Prosesskapasiteten ble utvidet med utviklingen til å omfatte metalliske og ikke-ledende materialer.
1.1 Hvordan fungerer en plasmaskjærer?
Termisk skjæring er en teknikk som brukes i plasmaskjæringsprosedyren. Dette indikerer at metallet smeltes i stedet for å fysisk skjæres. Systemets grunnleggende virkemåte endres aldri. Trykkluft eller andre gasser, inkludert nitrogen, brukes i plasmaskjærere. Disse gassene ioniseres for å produsere plasma. Normalt, når komprimerte gasser kommer i kontakt med en elektrode, ioniserer de for å øke trykket. En plasmastrøm tvinges mot skjærehodets retning når trykket øker. En plasmastrøm produseres ved å begrense strømningen med skjærepunktet. Denne påføres deretter arbeidsstykket.
Arbeidsstykket er koblet til bakken via skjærebordet siden plasma er elektrisk ledende. Metallet smelter når plasmabuen kommer i kontakt med det på grunn av den høye temperaturen. Det smeltede metallet blåses også bort samtidig av høyhastighetsgassene.
1.2 Maskineringssystemet
Plasmaskjæringsmetoden er basert på generering av en kontinuerlig lysbue mellom en vannkjølt kobberanode og en wolframkatode. Etter å ha blitt introdusert i katoden, strømmer gassen gjennom anoden. En høytemperatur plasmabue produseres når temperaturen i det smale området av katoden når rundt 28 000 °C. Under effekten av en så høy temperatur smelter og fordamper stoffet raskt. Maskineringsavfallet vaskes deretter bort av en ionisert gassstrøm. Sammenlignet med andre tradisjonelle teknikker som dreiing, er materialfjerningshastigheten i plasmaskjæringsprosessen betydelig høyere. Plasmaskjæringsmaskineringssystemer inkluderer følgende komponenter: plasmastråle, plasmabue, luftplasma og skjermet plasma.
Plasmabue
Lysbuen dannes ved plasmabrennerens bakelektrode. Den tente lysbuen går deretter videre til den ledende prøven. Temperaturer på rundt 33 300 °C genereres. Skade på elektroden og arbeidsstykkematerialet oppstår som følge av den doble lysbueeffekten som oppstår mellom arbeidsstykket og dysen. Høye varmeoverføringshastigheter oppnås når varme overføres fra anoden til arbeidsstykket.
På grunn av sin høyere effektivitet brukes plasmaskjæringsteknikken til CNC-maskinering av metall. Plasmaskjæring er ikke avhengig av den kjemiske interaksjonen som oppstår mellom arbeidsmetallet og gassen. Plasmaskjæringsteknikken er også egnet for alle elektrisk ledende materialer som ikke kan bearbeides med oksygengasskjæring.
Plasmastråle
Plasmabrenneren sender ut plasma, en ionisert gass. Temperaturen på strålen er ekstremt høy, rundt 1600 °C. Strålen som slippes ut kalles en plasmastråle. Brennerens anode kjøles ned med kjølevann. Vann deltar ikke effektivt i materialfjerningsprosessen siden det absorberer mye varme fra den anodiske plasmabrenneren. Ikke-ledende materialer kan maskineres ved hjelp av plasmastråleteknologi, selv om det er utfordrende. Oksygengasskjæring kan ikke brukes til å frese elektrisk ledende materialer.
Luftplasma
Plasmaskjæringsmetoden bruker trykkluft som maskineringsgass. Under påvirkning av plasmabuens høye temperatur går luften i oppløsning i komponentene.
På grunn av oksygenets evne til å reagere med jernholdige materialer økes maskineringshastighetene. Hovedproblemet med plasmaskjæring er at overflaten oksiderer kraftig.
Hafniumzirkonium eller hafniumkobber brukes som erstatning for wolfram som elektrodemateriale. Elektrisk ledende materialer som kobber, rustfritt stål og aluminium kan maskineres ved hjelp av luftplasma.
Skjermet plasma
Her tar vann rollen som beskyttelsesgass. Vann danner en radial kappe rundt plasmabrenneren. Den kjølende effekten vannet gir reduserer skjærekvaliteten og skjæresonens bredde. Reduksjonshastighetene forblir imidlertid uendret. Gassbeskyttet plasma: Ved skjæring av forskjellige materialer er hjelpegasser nødvendige for å produsere kutt av passende kvalitet. En ytre beskyttelsesgass, som nitrogen eller argon, tilføres rundt dysen for å skjerme hjelpegassene fra omgivelsene. Avhengig av materialet som bearbeides, vil en bestemt beskyttelsesgass bli brukt. Ved skjæring av aluminium, rustfritt stål eller andre ikke-jernholdige metaller brukes ofte hydrogen. For mildt stål kan du bruke luft eller oksygen.
Materialfjerningshastighet
Det er arbeidsstykkets overflates absorpsjon av termisk energi fra plasmastrålen som forårsaker fjerning av materiale. Plasmabrenneren blåser bort det smeltede og fordampede metallet. Materialet i arbeidsstykket som bearbeides, vil avgjøre hvor maskinbar prosedyren er. I tillegg påvirker typen skjermingsgasser og maskineringsgasser som brukes i prosessen hastigheten som maksimal temperatur overføres med, noe som igjen påvirker hvor maskinbar prosessen er. Maskineringshastigheten avtar etter hvert som metalltykkelsen øker. For å fjerne det smeltede metallet fra maskineringssonen er det nødvendig med en større gassstrømningshastighet sammen med en økning i effekt.
2.0 Tips for bedre resultater med plasmaskjæring
Når du velger og bruker en plasmaskjærer, kan ytelsen forbedres hvis du tar hensyn til noen anbefalinger og beste praksis.
I. Velg riktig plasmaskjærer
Når du velger en plasmaskjærer, er viktige parametere å huske på utgangseffekt, skjærehastighet og driftssyklus. Tenk på jobbene du utfører oftest når du velger datamaskin.
II. Før du kutter, tegn opp ruten.
Følg ruten du ønsker å kutte uten å trykke på avtrekkeren. For å sikre at du har tilstrekkelig bevegelsesfrihet til å lage et kontinuerlig kutt mens du gjør lange kutt, bør du øve på bevegelsene dine før du trykker på avtrekkeren. Ujevnheter i kuttekanten er ofte en konsekvens av at du stopper og begynner på samme sted, noe som er utfordrende. Materialet du skal jobbe med kan også brukes til å kutte et design. På denne måten kan du være sikker på at marsjfarten og innstillingene er perfekte.
III. Undersøk forbruksartiklene
Kvaliteten på skjæret vil bli svekket hvis spissen eller elektroden er slitt eller ødelagt. Så sørg for å sjekke forbruksdelene ofte. Kast hullet i spissen hvis det er skjevt eller har sprutmerker på seg. Kast elektrodespissen hvis det dannes en grop. Forbruksdeler forringes med hvert snitt, men forhold som fuktighet i lufttilførselen, for tykke skjærematerialer eller utdatert teknologi fremskynder denne prosessen. For best mulig skjærekvalitet anbefales det å bytte spiss og elektrode samtidig. Holderen for forbruksdeler bør ikke strammes for mye. For å generere en lysbue må de indre komponentene faktisk bevege seg. Stram derfor bare koppen med fingeren.
IV. Observer bevegelseshastigheten
Spesielt med metall vil raskere kutting resultere i et renere kutt. Å stille inn maskinen på maksimal effekt og variere driftshastigheten kan hjelpe deg med å skjære gjennom tykkere materiale. Reduser strømstyrken når du arbeider med tynnere materiale, og bytt til en spiss med lavere strømstyrke for å produsere et smalere snitt. Buen skal gå ut av materialet i en vinkel på 15 til 20 grader som er vinkelrett på bevegelsesretningen hvis bevegelseshastigheten er passende. Det indikerer at du beveger deg for sakte hvis den faller rett ned. Du beveger deg for fort hvis den spruter tilbake mot deg. Et veldig rent kutt med minimalt rusk på snittets underside og liten eller ingen deformasjon av metallet kan oppnås ved å bevege deg med riktig hastighet og bruke riktig mengde varme.
3.0 Anvendelser av plasmaskjæring
Plasmaskuttere kan enten betjenes manuelt eller mekanisk. For å skjære gjennom bestemte typer metall, er manuelle kuttere vanligvis håndholdte. Disse verktøyene gjør sveisearbeidet mer praktisk fordi de ofte er bærbare, tilpasningsdyktige og på den mindre siden. De genererer mye skjærestrømstyrke, selv om de vanligvis brukes til å trimme ekstra materiale i lettmetallapplikasjoner.
Når de kombineres med skjærebord, er mekaniske plasmaskjærere ofte betydelig større enn manuelle plasmaskjærere. Stanse-, laser- eller robotskjæresystemer kan alle kobles til mekaniserte plasmaskjærere. Bordet og portalen som brukes bestemmer størrelsen på en mekanisert plasmaskjærer. Siden disse systemene er vanskelige å manøvrere, bør systemets utforming samt alle komponentene tas i betraktning før installasjon. CNC-maskinerings- og produksjonstjenester tilbyr også kombinasjonssystemer som kan brukes til både sveising og plasmaskjæring.
4.0 Fordeler og ulemper med plasmaskjæring
Fordeler
Plasmaskjæringens bærbarhet er utmerket. Selve kutteren kan gjøres så liten at den kan brukes som et bærbart instrument og er enkel å flytte mellom arbeidssteder. Betjeningen av en plasmaskjærebrenner er også ganske enkel for helt nytt personell å mestre. Følgelig har plasmaskjærerne følgende fordeler å tilby.
- En presisjonsstråle kan tegne kurver, uvanlige former og flere kryssende snitt. Plasmabrennere kan styres manuelt eller ved hjelp av en datamaskin for å bli rettet like nøyaktig som du ville tegnet en linje med en blyant.
- I tillegg gir plasmaskjærere raske og effektive kutt. Å lage en ren splitt i et stykke bearbeidet metall ved hjelp av plasma tar bare en fjerdedel av tiden sammenlignet med andre sammenlignbare prosesser. Raske prosesseringsperioder reduserer sjansen for deformasjon, feil kutt eller metallslitasje.
- Plasmaskjæring er tilpasningsdyktig og fungerer med en rekke materialer. Med et forhold på 1:2 sammenlignet med oksygenskjæring er plasmaskjæring også mer økonomisk og energieffektiv.
- Dessuten antas plasmautstyr å tilby overlegen valuta for pengene. Plasmabrennere trenger lite vedlikehold og må nesten alltid byttes ut.
- Inerte gasser brukes også i plasmaskjæring, noe som gjør det betydelig tryggere å bruke enn skjæring som bruker oksygen. Når oksygenbrensel brukes eller lagres, utgjør det en alvorlig fare for eksplosjon eller utilsiktet antennelse. På den annen side, når brenneren virkelig er i bruk, omdannes plasmaskjæregass bare til en overopphetet plasmastråle.
- Høy nøyaktighet og reproduserbarhet kan oppnås ved bruk av CNC-maskiner.
- Det er ingen kjemiske problemer eller vedlikeholdskrav for prosedyren.
- Siden prosedyren antas å være ren, er det ikke lenger behov for løsemiddeltørking, ultralydrengjøring eller sandblåsing.
- Det er ikke lenger noen sjanse for å bli utsatt for farlige stoffer.
Ulemper
Dessverre er det noen ulemper med plasmaskjæring.
- For tykkere eller tettere metaller er de fleste plasmaskjærere ineffektive. Plasma kan bare gå ned til en dybde på rundt én tomme på grunn av sin forbigående natur. Du må kanskje ty til standard industriell saging eller metallfresing hvis du trenger å skjære gjennom enorme stålpilarer eller -blokker.
- Selv om plasmaskjæring reduserer omgivelsesvarme, er det støyende og produserer for mye forurensende stoffer. Sørg for at all plasmaskjæring skjer i et verksted som er godt ventilert og åpent.
- Plasma er også kjent for å produsere ekstremt skarpe blink under skjæreprosessen. Sørg for at du gir sikkerhetsinstruksjoner og passende øyevern til alle ansatte som jobber i nærheten av eller bruker plasmaskjæreren.
- Selv om plasmaskjæring er billigere per kutt enn oksygenbasert skjæring, kan det fortsatt være svært dyrt. Hvis utstyret ikke fungerer som det skal, kan det være kostbart å finne og bytte ut elektroder. I tillegg må du kanskje betale for en profesjonell gassforsyning. Å lage den nødvendige plasmablandingen kan være svært utfordrende uten spesialutstyr for hånden.
- Varme fra prosedyren skader og forringer arbeidsstykkets overflate.
- For ekstremt tykke plater av mildt stål er det behov for stor kraft.
