Plazemska obdelava in rezanje

We use the PLASMA CUTTING and PLASMA MACHINING processes to cut and machine steel, aluminum, metals and other materials of različnih debelin z uporabo plazemskega gorilnika. Pri plazemskem rezanju (včasih imenovanem tudi  PLAZMA-LOČNO REZANJE) se inertni plin ali stisnjen zrak z visoko hitrostjo izpihuje iz šobe, hkrati pa se skozi ta plin oblikuje električni oblok od šobe do površina, ki se reže, spremeni del tega plina v plazmo. Če poenostavimo, lahko plazmo opišemo kot četrto agregatno stanje. Tri agregatna stanja so trdno, tekoče in plinasto. Za pogost primer, vodo, so ta tri stanja led, voda in para. Razlika med temi stanji je povezana z njihovimi energetskimi ravnmi. Ko ledu dodamo energijo v obliki toplote, se ta stopi in tvori vodo. Ko dodamo več energije, voda upari v obliki pare. Z dodajanjem več energije pari se ti plini ionizirajo. Ta proces ionizacije povzroči, da plin postane električno prevoden. Ta električno prevodni, ionizirani plin imenujemo "plazma". Plazma je zelo vroča in tali kovino, ki jo režemo, hkrati pa odpihuje staljeno kovino stran od reza. Plazmo uporabljamo za rezanje tankih in debelih, železnih in neželeznih materialov. Naši ročni gorilniki običajno lahko režejo do 2 palca debelo jekleno ploščo, naši močnejši računalniško vodeni gorilniki pa lahko režejo jeklo do 6 palcev debelo. Plazemski rezalniki proizvajajo zelo vroč in lokaliziran stožec za rezanje, zato so zelo primerni za rezanje kovinskih plošč v ukrivljenih in kotnih oblikah. Temperature, ki nastanejo pri rezanju s plazemskim oblokom, so zelo visoke in okoli 9673 Kelvinov v kisikovem plazemskem gorilniku. To nam omogoča hiter postopek, majhno širino rezov in dobro površinsko obdelavo. V naših sistemih, ki uporabljajo volframove elektrode, je plazma inertna, nastala z uporabo argona, argona-H2 ali dušikovih plinov. Vendar včasih uporabljamo tudi oksidativne pline, kot sta zrak ali kisik, in v teh sistemih je elektroda baker s hafnijem. Prednost zračnega plazemskega gorilnika je, da uporablja zrak namesto dragih plinov, kar potencialno zmanjša skupne stroške strojne obdelave.

 

 

 

Naši HF-TIPE PLAZMA REZANJE stroji uporabljajo visokofrekvenčno visokonapetostno iskro za ionizacijo zraka skozi glavo gorilnika in sprožijo oblok. Naši VF plazemski rezalniki ne zahtevajo, da je gorilnik na začetku v stiku z materialom obdelovanca, in so primerni za aplikacije, ki vključujejo RAČUNALNIŠKO NUMERIČNO UPRAVLJANJE (CNC) rezanje. Drugi proizvajalci uporabljajo primitivne stroje, ki zahtevajo stik konice z osnovno kovino za zagon in nato pride do ločitve vrzeli. Ti bolj primitivni plazemski rezalniki so bolj dovzetni za poškodbe kontaktne konice in ščita ob zagonu.

 

 

 

Naši PILOT-ARC TYPE PLASMA stroji uporabljajo dvostopenjski postopek za proizvodnjo plazme, brez potrebe po začetnem stiku. V prvem koraku se visokonapetostno vezje nizkega toka uporabi za inicializacijo zelo majhne visokointenzivne iskre v ohišju gorilnika, ki ustvari majhen žep plazemskega plina. To se imenuje pilotni lok. Pilotni oblok ima povratno električno pot vgrajeno v glavi gorilnika. Pilotni lok se vzdržuje in ohranja, dokler se ne približa obdelovancu. Tam pilotni oblok vžge glavni plazemski rezalni oblok. Plazemski loki so izjemno vroči in so v območju 25.000 °C = 45.000 °F.

 

 

 

Bolj tradicionalna metoda, ki jo prav tako uporabljamo, je REZANJE S PLINOM OXYFUEL (OFC) kjer uporabljamo gorilnik kot pri varjenju. Operacija se uporablja pri rezanju jekla, litega železa in jeklene litine. Princip rezanja pri rezanju s plinom s kisikom temelji na oksidaciji, žganju in taljenju jekla. Širina rezov pri rezanju s kisikovim plinom je v bližini 1,5 do 10 mm. Postopek s plazemskim oblokom je veljal za alternativo postopku s kisikom. Postopek s plazemskim oblokom se od postopka s kisikom razlikuje po tem, da deluje z uporabo obloka za taljenje kovine, medtem ko pri postopku s kisikom kisik oksidira kovino, toplota iz eksotermne reakcije pa stopi kovino. Zato je za razliko od postopka s kisikovim gorivom mogoče uporabiti plazemski postopek za rezanje kovin, ki tvorijo ognjevzdržne okside, kot so nerjavno jeklo, aluminij in neželezne zlitine.

 

 

 

PLAZMA GOUGING podoben postopek kot plazemsko rezanje, se običajno izvaja z isto opremo kot plazemsko rezanje. Namesto rezanja materiala plazemsko dolbenje uporablja drugačno konfiguracijo gorilnika. Šoba gorilnika in plinski difuzor sta običajno drugačna, za odpihovanje kovine pa je ohranjena daljša razdalja od gorilnika do obdelovanca. Plazemsko dolbenje se lahko uporablja v različnih aplikacijah, vključno z odstranjevanjem zvara za ponovno obdelavo.

 

 

 

Nekateri naši plazemski rezalniki so vgrajeni v CNC mizo. CNC mize imajo računalnik za krmiljenje glave gorilnika za čiste ostre reze. Naša sodobna CNC plazemska oprema je sposobna večosnega rezanja debelih materialov in omogoča možnosti za zapletene varilne šive, ki drugače niso mogoči. Naši rezalniki s plazemskim oblokom so visoko avtomatizirani z uporabo programabilnih krmilnikov. Pri tanjših materialih imamo raje lasersko rezanje kot plazemsko, predvsem zaradi vrhunskih sposobnosti rezanja lukenj našega laserskega rezalnika. Uvajamo tudi vertikalne CNC stroje za plazemsko rezanje, ki nam nudijo manjši odtis, večjo fleksibilnost, večjo varnost in hitrejše delovanje. Kakovost plazemsko rezanega roba je podobna tisti, ki jo dosežemo s postopki rezanja s kisikom. Ker pa plazemski postopek reže s taljenjem, je značilna večja stopnja taljenja proti vrhu kovine, kar ima za posledico zaokroženost zgornjega roba, slabo pravokotnost roba ali poševnino na odrezanem robu. Uporabljamo nove modele plazemskih gorilnikov z manjšo šobo in tanjšim plazemskim oblokom za izboljšanje zožitve obloka za bolj enakomerno segrevanje na vrhu in dnu reza. To nam omogoča skoraj lasersko natančnost na plazemsko rezanih in strojno obdelanih robovih. Naši HIGH TOLERANCE PLAZMA ARC CUTTING (HTPAC) sistemi delujejo z močno zoženo plazmo. Fokusiranje plazme se doseže tako, da se plazma, ki jo ustvari kisik, prisili, da se vrtinči, ko vstopi v plazemsko odprtino, sekundarni tok plina pa se vbrizga dolvodno od plazemske šobe. Imamo ločeno magnetno polje, ki obdaja lok. To stabilizira plazemski curek z ohranjanjem rotacije, ki jo povzroči vrtinčenje plina. S kombinacijo natančnega CNC krmiljenja s temi manjšimi in tanjšimi gorilniki smo sposobni izdelati dele, ki zahtevajo malo ali nič končne obdelave. Stopnje odstranjevanja materiala pri obdelavi s plazmo so veliko višje kot pri postopkih obdelave z električnim praznjenjem (EDM) in obdelave z laserskim žarkom (LBM), dele pa je mogoče obdelati z dobro ponovljivostjo.

 

 

 

PLAZMA ARC WELDING (PAW) je postopek, podoben plinsko obločnemu varjenju (GTAW). Električni oblok se oblikuje med elektrodo, običajno izdelano iz sintranega volframa, in obdelovancem. Ključna razlika od GTAW je v tem, da je pri PAW z namestitvijo elektrode v telo gorilnika plazemski oblok mogoče ločiti od ovojnice zaščitnega plina. Plazma je nato potisnjena skozi bakreno šobo s finimi izvrtinami, ki zoži oblok in plazmo, ki izstopa iz odprtine pri visokih hitrostih in temperaturah, ki se približujejo 20.000 °C. Plazemsko obločno varjenje je napredek v primerjavi s postopkom GTAW. Postopek varjenja PAW uporablja neporabno volframovo elektrodo in oblok, zožen skozi bakreno šobo s finimi izvrtinami. PAW se lahko uporablja za spajanje vseh kovin in zlitin, ki jih je mogoče variti z GTAW. Možnih je več osnovnih različic postopka PAW s spreminjanjem toka, pretoka plazemskega plina in premera odprtine, vključno z:

 

Mikroplazma (< 15 amperov)

 

Način za taljenje (15–400 amperov)

 

Način ključavnice (>100 amperov)

 

Pri varjenju s plazemskim oblokom (PAW) dobimo večjo koncentracijo energije v primerjavi z GTAW. Dosegljiva je globoka in ozka penetracija z največjo globino od 12 do 18 mm (0,47 do 0,71 in), odvisno od materiala. Večja stabilnost obloka omogoča veliko daljšo dolžino obloka (odmik) in veliko večjo toleranco do sprememb dolžine obloka.

 

Kot pomanjkljivost pa PAW zahteva razmeroma drago in zapleteno opremo v primerjavi z GTAW. Tudi vzdrževanje gorilnika je kritično in zahtevnejše. Druge slabosti PAW so: varilni postopki so ponavadi bolj zapleteni in manj tolerantni do variacij v namestitvi itd. Zahteva se nekoliko več spretnosti operaterja kot pri GTAW. Potrebna je zamenjava odprtine.