Plasmabearbeitung und -schneiden

We use the PLASMA CUTTING and PLASMA MACHINING processes to cut and machine steel, aluminum, metals and other materials of unterschiedliche Dicken mit einem Plasmabrenner. Beim Plasmaschneiden (manchmal auch als PLASMA-ARC CUTTING bezeichnet) wird ein Inertgas oder Druckluft mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse geblasen und gleichzeitig ein Lichtbogen durch dieses Gas von der Düse zu gebildet die Oberfläche wird geschnitten, wodurch ein Teil dieses Gases in Plasma umgewandelt wird. Plasma kann vereinfacht als vierter Aggregatzustand bezeichnet werden. Die drei Aggregatzustände sind fest, flüssig und gasförmig. Für ein allgemeines Beispiel, Wasser, sind diese drei Zustände Eis, Wasser und Dampf. Der Unterschied zwischen diesen Zuständen bezieht sich auf ihre Energieniveaus. Wenn wir dem Eis Energie in Form von Wärme zuführen, schmilzt es und bildet Wasser. Wenn wir mehr Energie hinzufügen, verdampft das Wasser in Form von Dampf. Indem dem Dampf mehr Energie zugeführt wird, werden diese Gase ionisiert. Dieser Ionisationsprozess bewirkt, dass das Gas elektrisch leitfähig wird. Wir nennen dieses elektrisch leitfähige, ionisierte Gas ein „Plasma“. Das Plasma ist sehr heiß und schmilzt das zu schneidende Metall und bläst gleichzeitig das geschmolzene Metall vom Schnitt weg. Wir verwenden Plasma zum Schneiden von dünnen und dicken, eisenhaltigen und nicht eisenhaltigen Materialien. Unsere Handbrenner können normalerweise bis zu 2 Zoll dicke Stahlplatten schneiden, und unsere stärkeren computergesteuerten Brenner können Stahl mit einer Dicke von bis zu 6 Zoll schneiden. Plasmaschneider erzeugen einen sehr heißen und lokalisierten Kegel zum Schneiden und eignen sich daher sehr gut zum Schneiden von Metallblechen in gekrümmten und winkligen Formen. Die beim Plasmalichtbogenschneiden entstehenden Temperaturen sind sehr hoch und liegen beim Sauerstoffplasmabrenner bei etwa 9673 Kelvin. Dies bietet uns einen schnellen Prozess, eine geringe Schnittfugenbreite und eine gute Oberflächengüte. In unseren Systemen mit Wolframelektroden ist das Plasma inert und wird entweder mit Argon-, Argon-H2- oder Stickstoffgas gebildet. Wir verwenden jedoch manchmal auch oxidierende Gase wie Luft oder Sauerstoff, und in diesen Systemen ist die Elektrode Kupfer mit Hafnium. Der Vorteil eines Luftplasmabrenners besteht darin, dass Luft anstelle teurer Gase verwendet wird, wodurch die Gesamtkosten der Bearbeitung möglicherweise gesenkt werden .

 

 

 

Unsere HF-TYPE PLASMA CUTTING Maschinen verwenden einen hochfrequenten Hochspannungsfunken, um die Luft durch den Brennerkopf zu ionisieren und Lichtbögen zu initiieren. Unsere HF-Plasmaschneider erfordern zu Beginn keinen Kontakt des Brenners mit dem Werkstückmaterial und eignen sich für Anwendungen mit COMPUTER NUMERICAL CONTROL (CNC) cutting. Andere Hersteller verwenden primitive Maschinen, die zum Starten einen Spitzenkontakt mit dem Grundmetall erfordern, und dann tritt die Spalttrennung auf. Diese primitiveren Plasmaschneider sind beim Start anfälliger für Kontaktspitzen- und Schildschäden.

 

 

 

Unsere PILOT-ARC TYPE PLASMA Maschinen verwenden ein zweistufiges Verfahren zur Plasmaerzeugung, ohne dass ein erster Kontakt erforderlich ist. Im ersten Schritt wird ein Hochspannungs- und Niederstromkreis verwendet, um einen sehr kleinen, hochintensiven Funken im Brennerkörper zu initialisieren, der eine kleine Plasmagastasche erzeugt. Dies wird als Pilotlichtbogen bezeichnet. Der Pilotlichtbogen hat einen elektrischen Rückweg, der in den Brennerkopf eingebaut ist. Der Pilotlichtbogen wird aufrechterhalten und aufrechterhalten, bis er in die Nähe des Werkstücks gebracht wird. Dort zündet der Pilotlichtbogen den Hauptlichtbogen zum Plasmaschneiden. Plasmalichtbögen sind extrem heiß und liegen im Bereich von 25.000 °C = 45.000 °F.

 

 

 

Eine traditionellere Methode, die wir ebenfalls anwenden, ist OXYFUEL-GAS CUTTING (OFC) wo wir einen Brenner wie beim Schweißen verwenden. Die Operation wird beim Schneiden von Stahl, Gusseisen und Stahlguss verwendet. Das Schneidprinzip beim Autogenschneiden beruht auf Oxidation, Verbrennung und Schmelzen des Stahls. Schnittfugenbreiten beim Autogenschneiden liegen in der Nähe von 1,5 bis 10 mm. Als Alternative zum Oxy-Fuel-Verfahren wird das Plasma-Arc-Verfahren gesehen. Das Plasma-Arc-Verfahren unterscheidet sich vom Oxy-Fuel-Verfahren dadurch, dass es unter Verwendung des Lichtbogens zum Schmelzen des Metalls arbeitet, während beim Oxy-Fuel-Verfahren der Sauerstoff das Metall oxidiert und die Wärme aus der exothermen Reaktion das Metall schmilzt. Daher kann das Plasmaverfahren im Gegensatz zum Autogenverfahren zum Schneiden von Metallen eingesetzt werden, die hochschmelzende Oxide bilden, wie z. B. Edelstahl, Aluminium und Nichteisenlegierungen.

 

 

 

PLASMA-GOUGING ein ähnlicher Prozess wie das Plasmaschneiden, wird typischerweise mit der gleichen Ausrüstung wie das Plasmaschneiden durchgeführt. Anstatt das Material zu schneiden, wird beim Plasmafugenhobeln eine andere Brennerkonfiguration verwendet. Die Brennerdüse und der Gasdiffusor sind normalerweise unterschiedlich, und zum Abblasen von Metall wird ein größerer Abstand zwischen Brenner und Werkstück eingehalten. Plasma-Fugenhobeln kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich dem Entfernen einer Schweißnaht zur Nacharbeit.

 

 

 

Einige unserer Plasmaschneider sind in den CNC-Tisch eingebaut. CNC-Tische verfügen über einen Computer zur Steuerung des Brennerkopfs, um saubere, scharfe Schnitte zu erzeugen. Unsere moderne CNC-Plasmaanlage ist in der Lage, dicke Materialien mehrachsig zu schneiden und ermöglicht komplexe Schweißnähte, die sonst nicht möglich wären. Unsere Plasma-Lichtbogen-Schneidgeräte sind durch den Einsatz von programmierbaren Steuerungen hochgradig automatisiert. Bei dünneren Materialien ziehen wir das Laserschneiden dem Plasmaschneiden vor, vor allem wegen der überlegenen Lochschneidefähigkeiten unseres Laserschneiders. Wir setzen auch vertikale CNC-Plasmaschneidemaschinen ein, die uns eine kleinere Stellfläche, mehr Flexibilität, mehr Sicherheit und einen schnelleren Betrieb bieten. Die Qualität der Plasma-Schnittkante ist ähnlich wie beim Autogen-Schneidverfahren. Da das Plasmaverfahren jedoch durch Schmelzen schneidet, ist ein charakteristisches Merkmal der stärkere Schmelzgrad des Metalls zur Oberseite hin, was zu einer Abrundung der oberen Kante, einer schlechten Kantenrechtwinkligkeit oder einer Fase an der Schnittkante führt. Wir verwenden neue Modelle von Plasmabrennern mit einer kleineren Düse und einem dünneren Plasmalichtbogen, um die Lichtbogeneinschnürung zu verbessern und eine gleichmäßigere Erwärmung am oberen und unteren Rand des Schnitts zu erzeugen. Dies ermöglicht es uns, lasergeschnittene und bearbeitete Kanten nahezu mit Laserpräzision zu erzielen. Unsere HIGH TOLERANCE PLASMA ARC CUTTING (HTPAC) Anlagen arbeiten mit einem stark eingeschränkten Plasma. Die Fokussierung des Plasmas wird erreicht, indem das sauerstofferzeugte Plasma gezwungen wird, zu wirbeln, wenn es in die Plasmaöffnung eintritt, und ein sekundärer Gasstrom stromabwärts der Plasmadüse injiziert wird. Wir haben ein separates Magnetfeld, das den Lichtbogen umgibt. Dadurch wird der Plasmastrahl stabilisiert, indem die durch das wirbelnde Gas induzierte Rotation aufrechterhalten wird. Durch die Kombination einer präzisen CNC-Steuerung mit diesen kleineren und dünneren Brennern sind wir in der Lage, Teile herzustellen, die wenig oder gar keine Nachbearbeitung erfordern. Die Materialabtragsraten bei der Plasmabearbeitung sind viel höher als bei den Verfahren Elektroerosionsbearbeitung (EDM) und Laserstrahlbearbeitung (LBM), und die Teile können mit guter Reproduzierbarkeit bearbeitet werden.

 

 

 

PLASMA-LICHTBOGENSCHWEISSEN (PAW) ist ein Prozess, der dem Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) ähnlich ist. Der Lichtbogen wird zwischen einer Elektrode, die im Allgemeinen aus gesintertem Wolfram besteht, und dem Werkstück gebildet. Der Hauptunterschied zum GTAW besteht darin, dass beim PAW durch die Positionierung der Elektrode im Brennerkörper der Plasmalichtbogen von der Schutzgashülle getrennt werden kann. Das Plasma wird dann durch eine fein gebohrte Kupferdüse gepresst, die den Lichtbogen einschnürt und das Plasma bei hohen Geschwindigkeiten und Temperaturen von annähernd 20.000 °C aus der Öffnung austritt. Das Plasmalichtbogenschweißen ist eine Weiterentwicklung gegenüber dem WIG-Verfahren. Das PAW-Schweißverfahren verwendet eine nicht abschmelzende Wolframelektrode und einen Lichtbogen, der durch eine fein gebohrte Kupferdüse eingeschnürt wird. Mit PAW können alle GTAW-schweißbaren Metalle und Legierungen gefügt werden. Mehrere grundlegende Variationen des PAW-Prozesses sind möglich, indem der Strom, die Plasmagasflussrate und der Öffnungsdurchmesser variiert werden, einschließlich:

 

Mikroplasma (< 15 Ampere)

 

Einschmelzmodus (15–400 Ampere)

 

Keyhole-Modus (>100 Ampere)

 

Beim Plasmalichtbogenschweißen (PAW) erzielen wir im Vergleich zum GTAW eine höhere Energiekonzentration. Je nach Material ist eine tiefe und schmale Penetration mit einer maximalen Tiefe von 12 bis 18 mm (0,47 bis 0,71 Zoll) möglich. Eine größere Lichtbogenstabilität ermöglicht eine viel längere Lichtbogenlänge (Abstand) und eine viel größere Toleranz gegenüber Änderungen der Lichtbogenlänge.

 

Als Nachteil erfordert PAW jedoch eine relativ teure und komplexe Ausrüstung im Vergleich zu GTAW. Auch die Brennerwartung ist kritisch und anspruchsvoller. Weitere Nachteile von PAW sind: Schweißverfahren sind in der Regel komplexer und weniger tolerant gegenüber Variationen in der Anpassung usw. Die erforderlichen Fähigkeiten des Bedieners sind etwas höher als beim GTAW. Ein Düsenaustausch ist erforderlich.