چه شما کارگر یک کارخانه کشتی‌سازی باشید که کشتی‌های باری می‌سازد یا هنرمندی که سعی می‌کند آخرین دیدگاه خود را به یک شاهکار فلزی تبدیل کند، به احتمال زیاد در مرحله‌ای از فرآیند از برش پلاسما استفاده خواهید کرد.
جای تعجب نیست که برش پلاسما در سراسر جهان بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. این احتمال وجود دارد که هر روز از محصولاتی استفاده کنید که تا حدی با برش پلاسما ساخته شده‌اند.
حالا برش پلاسما چیست و دقیقا چگونه کار می‌کند؟
پلاسما چیست؟
ابتدا باید اصول برش پلاسما را بدانید. بیایید با پاسخ به یک سوال ساده شروع کنیم: پلاسما چیست؟
پلاسمایی که ما به آن اشاره می‌کنیم یک گاز یونیزه است – گازی که به حدی انرژی داده شده است که الکترون‌ها از اتم‌های خود رها می‌شوند اما همچنان با هسته حرکت می‌کنند.
این گاز پرانرژی پلاسما است.
پلاسما به‌عنوان چهارمین حالت ماده در کنار سه حالت دیگر شناخته شده و به‌طور گسترده آموزش داده می‌شود.
درست است، حالات ماده در واقع عبارتند از: جامد، مایع، گاز و پلاسما.
جالب اینجاست که طبق علم، پلاسما در واقع رایج‌ترین حالت ماده در جهان است! ما در اینجا روی زمین به‌شدت به پلاسما متکی هستیم. مطمئنم که شما با خورشید آشنا هستید. خوب، دوست بزرگ زرد ما در آسمان، همراه با بیشتر ستارههای دیگر، در واقع یک توپ غول‌پیکر از پلاسما است. یه جورایی باحاله، درسته؟!
چندین راه مختلف وجود دارد که یک گاز می‌تواند به پلاسما تبدیل شود، اما همیشه شامل پمپاژ گاز پر از انرژی است.
در این مورد، جرقه یک منبع انرژی بسیار موثر است. وقتی گازهای تحت فشار (مانند اکسیژن، نیتروژن، آرگون یا حتی هوای مغازه) را از یک جرقه بزرگ عبور می‌دهیم، گاز را یونیزه می‌کند و جریان کنترل شده‌ای از پلاسما ایجاد می‌کند.
ممکن است از خود بپرسید، “چگونه از گاز برای بریدن سخت‌ترین موادی که بشر شناخته است استفاده کنیم؟” خوب، مشعل‌های پلاسما می‌توانند تقریباً بلافاصله به دمای خیره‌کننده 40000 درجه فارنهایت برسند. جریانی از پلاسما در آن دما می‌تواند به سرعت و به راحتی از بیشتر مواد عبور کند.
هر سیستم برش پلاسما از این سه جزء تشکیل شده است:
منبع تغذیه
- منبع تغذیه پلاسما وظیفه حفظ قوس پلاسما را در تمام مدت برش دارد.
Arc Starting Console یا ASC
- جرقه را در داخل مشعل پلاسما ایجاد و قوس پلاسما را تولید می‌کند.
مشعل پلاسما
- مشعل پلاسما تراز مورد نیاز برای برش دقیق و همچنین خنک کردن مواد مصرفی را فراهم می‌کند.
انواع برش پلاسما
تقریباً تمام سیستم‌های برش پلاسما در دو دسته قرار می‌گیرند: سیستم‌های پلاسما معمولی و دقیق.
سیستم‌های پلاسما معمولی – معمولاً از هوای مغازه به‌عنوان گاز پلاسما استفاده می‌کنند و شکل قوس توسط نازل روی مشعل تعیین می‌شود.
سیستم‌های دستی در دسته سیستم‌های پلاسما معمولی قرار می‌گیرند و همچنین کاربردهایی که مواد برش داده شده تحمل کمتری دارند. در حالی‌که این انواع رایج هستند، اما دقت کمتری نسبت به شکل دیگر برش پلاسما دارند.
سیستم‌های پلاسمای دقیق- از انواع گازها مانند اکسیژن، نیتروژن یا ترکیبی از هیدروژن، آرگون، نیتروژن برای دستیابی به برش‌های بهینه روی طیف وسیعی از مواد رسانا استفاده می‌شود. این نوع سیستم‌ها با کنترل CNC هستند و برای ایجاد دقیق‌ترین برش‌های قابل دستیابی با استفاده از پلاسما طراحی شده‌اند. مشعل‌ها و طرح‌هایی که برش می‌دهند پیچیده‌تر هستند و شکل قوس برای افزایش دقت منقبض شده است.
چرا از پلاسما استفاده کنیم؟
در این مرحله، شما باید درک خوبی از چیستی پلاسما و نحوه عملکرد برش پلاسما داشته باشید، اما این هنوز یک سوال بسیار مهم را بدون پاسخ می‌گذارد – چرا؟
راه‌های زیادی برای برش فلز وجود دارد – اره‌ها ، لیزرها ، واترجت‌ها و سیستم‌های سوخت اکسی.
هنگام تصمیم‌گیری در مورد اینکه از کدام روش برش استفاده شود، عوامل متعددی وارد عمل می‌شوند. مهم است که ضخامت ماده‌ای را که می‌برید، کیفیت لبه مورد نیاز و اینکه آیا بهره‌‌وری یا هزینه مهم‌تر است را در نظر بگیرید.
قابل توجه‌ترین تفاوت بین برش پلاسما با سایر روش‌های برش، زمان و هزینه است.
پلاسما سریعتر از روش‌های دیگر است، به‌ویژه زمانی که با مواد ضخیم‌تر سروکار داریم و پیشرفت‌های اخیر در فناوری برش پلاسما تأثیری را که برش پلاسما بر روی محصول شما می‌گذارد کاهش می‌دهد.
هزینه واترجت یا برش لیزری در مقایسه با آن بسیار گران‌تر است. به‌طور کلی هزینه برش واترجت سه برابر پلاسما و برش لیزری می‌تواند تا هشت برابر بیشتر باشد! پلاسما یک روش برش بسیار کاربردی است و برای تقریباً هر نیاز برش به اندازه کافی دقیق است.
برش پلاسما که گاهی اوقات به‌عنوان برش قوس پلاسما شناخته می‌شود، یک فرآیند ذوب است. در این فرآیند از یک جت گاز یونیزه در دمای بیش از 20000 درجه سانتیگراد برای ذوب کردن مواد و بیرون راندن آن از برش استفاده می‌شود.
در طی فرآیند برش پلاسما، یک قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار (به ترتیب کاتد و آند) برخورد می‌کند. سپس الکترود در یک نازل گازی که خنک شده است فرو رفته و قوس را محدود می‌کند و باعث ایجاد جت پلاسمای باریک، سرعت بالا و دمای بالا می‌شود.
برش پلاسما چگونه کار می کند؟
هنگامی‌که جت پلاسما تشکیل می‌شود و به قطعه کار برخورد می کند، نوترکیبی رخ می‌دهد و باعث می‌شود که گاز به حالت اولیه خود برگردد و گرمای شدیدی را در طول این فرآیند منتشر کند. این گرما فلز را ذوب کرده و با جریان گاز آن را از برش خارج می‌کند.
برش پلاسما می‌تواند طیف گسترده‌ای از آلیاژهای رسانای الکتریکی مانند کربن ساده، فولاد ضد زنگ، آلیاژهای آلومینیوم و آلومینیوم، آلیاژهای تیتانیوم و نیکل را برش دهد. این تکنیک در ابتدا برای برش موادی ایجاد شد که با فرآیند اکسی سوخت قابل برش نبودند.
چرا از برش پلاسما استفاده کنیم؟
مزایای کلیدی برش پلاسما
برش پلاسما برای برش‌های ضخامت متوسط نسبتاً ارزان است.
برش پلاسما را می‌توان بر روی تمام مواد رسانا انجام داد، برخلاف برش شعله‌ای که فقط برای فلزات آهنی مناسب است.
در مقایسه با برش شعله، برش پلاسما دارای یک برش قابل توجه کوچکتری است.
برش پلاسما موثرترین وسیله برای برش فولاد ضد زنگ و آلومینیوم با ضخامت متوسط است.
سرعت برش سریعتر از سوخت اکسی است.
دستگاه‌های برش پلاسما CNC می‌توانند دقت و تکرارپذیری عالی را ارائه دهند.
برش پلاسما را می‌توان در آب انجام داد که منجر به ایجاد مناطق کوچکتر تحت تأثیر گرما و همچنین به حداقل رساندن سطح سر و صدا می‌شود.
برش پلاسما می‌تواند اشکال پیچیده‌تری را برش دهد، زیرا از دقت بالایی برخوردار است.
برش پلاسما منجر به حداقل رسوب شده، زیرا خود فرآیند از شر مواد اضافی خلاص می‌شود، به این معنی که کارهای تکمیلی بسیار کمی مورد نیاز است.
برش پلاسما منجر به تاب برداشتن نمی‌شود، زیرا سرعت سریع انتقال حرارت را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
معایب اصلی برش پلاسما
برش پلاسما منجر به ایجاد یک منطقه تحت تأثیر حرارت بسیار بزرگتر از برش لیزری می‌شود (اما همانطور که قبلاً ذکر شد، می‌توان این را با برش در آب کاهش داد)
با ورق‌ها و صفحات نازک‌تر، کیفیت به خوبی برش لیزری نیست.
برش لیزری دقیق‌تر است.
نمی‌توان ضخامت‌هایی را به اندازه برش واترجت یا شعله برش داد.
برش پلاسما نسبت به برش لیزری باعث پهن‌تر شدن پوسته می‌شود.
سخن آخر
برش پلاسما مزایای زیادی دارد و می‌تواند در بسیاری از کاربردها بسیار مفید باشد. برش پلاسما دارای قابلیت‌های قوی‌تر و مقرون به صرفه است، با این حال، در برخی موارد، ممکن است به اندازه سایر اشکال برش دقیق نباشد.
توسط شبکه AZo، 20 اکتبر 2021، https://masteel.co.uk/news/the-advantages-and-disadvantages-of-plasma-cutting
