برش پلاسما چیست و چه کاربردی دارد

در دنیای صنعت، روش های مختلف بسیاری برای برشکاری استفاده می شود. از برش با گیوتین گرفته تا CNC و راه های پیشرفته ی دیگر. هر یک از این روش ها کاربرد، مزایا و معایب خاص خود را دارند. یکی از بهترین این روش ها برش پلاسما است. در این مقاله سعی داریم تا متوجه شویم برش پلاسما چیست و چه کاربردی دارد. در ادامه با ما همراه باشید.

برش پلاسما چیست

برش پلاسما فرایندی است که در آن فولاد یا دیگر فلزات (گاهی اوقات بعضی مواد دیگر) با قطرهای مختلف به وسیلهٔ یک مشعل یا torch  بریده می شوند. در این نوع برش یک گاز نجیب ( یا بعضا هوای فشرده) با سرعتی بالا از نازل خارج شده و در همان لحظه یک قوس الکتریکی (Electrical ARC) بین گازی که از سر نازل خارج می شود با سطح برش ایجاد می شود. سپس گاز به حالت پلاسما می رود. پلاسما حرارت کافی برای برش فلز را دارا است. هوای فشرده به اندازه ای فشار دارد که فلز ذوب شده را از مسیر برش دور می کند.

برش دهنده های پلاسما بسیار سریع پیشرفت کردند. این روش برش تا حدودی کند و گران قیمت است بنابراین بیشتر به کاربردهایی که نیاز به تکرار الگوی برش (در کاربردهای تولید انبوه) است اختصاص یافته اند. مانند دیگر ماشین های ابزار از سال ۱۹۸۰ تکنولوژی CNC برای ماشین های برش پلاسما استفاده گردید و از این طریق انعطاف  پذیری بیشتری در برابر اشکال مختلف مورد تقاضا از طریق برنامه  نویسی CNC از خود نشان داد. ولی باز هم با وجود تکنولوژی CNC برش پلاسما محدود به برش طرح ها والگوها در صفحات و ورقه های تخت است و فقط دارای دو محور(X,Y) می باشد.

مزایای برش پلاسما نسبت به برش فلز با فلز عبارتند از:

1) نداشتن تراشه فلزی

2) برش دقیق

يونيزاسيون

اگر انرژي گرمايي بسيار زيادي به آب وارد کنیم، به بخار تبديل مي شود و حاصل آن دو گاز اکسيژن و هيدروژن خواهد بود. اگر انرژي بيشتري اعمال شود، ذاتاً خصوصيات دمايي و الکتريکي بخار تغيير می کند. به اين فرايند، يونيزاسيون می گویند. در آن، الکترون و يون هاي آزاد در ميان اتم هاي گاز بوجود می آید. پس از این اتفاق، گازي تبديل شده به پلاسما، رساناي الکتريسيته خواهد شد. زيرا الکترون هاي آزاد، براي انتقال جريان برق در دسترس خواهند بود.

اصول رسانايي فلزات، در مورد رسانايي پلاسما نيز صدق می کند. مثلاً هر گاه شدت جرياني که از يک مقطع عبور مي کند کاهش يابد، مقاومت افزايش خواهد يافت. براي دست یافتن به ولتاژ بالاتر، باید همين مقدار الکترون از مقطع عرضي عبور کند و دماي فلز افزايش يابد. براي توليد گاز به همين مقدار پلاسما نياز داریم. اگر مقطع عرضي را کم کنیم گاز پلاسماي داغ  تري خواهیم داشت.

نحوه کار عملکرد دستگاه برش پلاسما چیست

در دستگاه برش پلاسما مدل hf هوا بوسیله ی جرقه ای با ولتاژ بالا در ابتدای مشعل یونیزه می گردد و قوس الکتریکی شروع می گردد. این روش برای کنترل عددی cnc استفاده می شود که در زمان استارت نیازی به تماس قطعه کار و تورچ نیست.اما در دستگاه های برش پـلاسمای پیشرفته تر برای اینکه بتوانیم ارتفاع مشعل را تنظیم کنیم باید قبل از شروع کار نوک تورچ به قطعه کار تماس داشته باشد و سپس یک گپ بوجود بیاید. منظور از گپ همان فاصله میباشد.

در این دستگاه های برش cnc پلاسما به مجرد اینکه نوک مشعل با قطعه کار تماس گرفت بلافاصله یک فاصله ایجاد می گردد. قسمتی که مسئول کنترل جرقه است از نزدیکی دو سیستم برای تولید پلاسما استفاده می کند. برای جرقه زنی از یک مدار الکترونیکی با ولتاژ بالا و جریان پایین استفاده می شود تا در یک زمان جرقه ای را داخل تورچ کند و کمی گاز پلاسما بوجود آورد. قوس ایجاد شد قوس هادی نام دارد. این قوس راهی تا ابتدای مشعل بوجود می آورد و تا ابتدای قطعه کار نزدیک می شود. تا جایی که به قوس اصلی پـلاسما برسد.

دستگاه برش پـلاسما برای شروع قوس از چه متدهایی استفاده می کند

• بوسیله قرار دادن مشعلی روی قطعه کار یک قوس ایجاد می شود و تماس به وجود می آید.
• با استفاده از مدار ولتاژ بالا که فرکانس بالایی دارد و ایجاد کردن قوس الکتریکی

روش دوم احتمال خطر برق گرفتگی بالایی دارد. این روش ممکن است منجر به ایجاد تشعشعات فرکانس های رادیویی شود. دستگاه های برش پـلاسما معمولاً با سخت افزار cnc کنار یکدیگر کار می کنند. به همین دلیل برای کنترل نویز ها و جلوگیری از آسیب دیدن دستگاه برش پـلاسما باید از وسایلی استفاده کرد که قوس هادی را ایجاد کنند. این وسایل را در مکانی دورتر از سیستم های الکترونیکی نگهداری می کنند و به آن مجموعه کنترل پـلاسما می گویند.

ضخامت برش پلاسما

برش پلاسما معمولاً برای ضخامت های دو میلیمتر و بیشتر توصیه می گردد. در  هر برش دهنده پلاسمایی دو عدد برای برش وجود دارد. عدد اول، کات نامید می شود. کانت ضخامت برشی است که با شروع از لبه ورق می توان برش زد. عدد دوم که پیرس نام دارد. این عدد ضخامت برشی است که با شروع برش از وسط ورق می توان برش داد. به عنوان مثال در یک مدل پلاسما عدد کات ۴۰ میلیمتر است اما عدد پیرس ۱۰ میلیمتر می باشد. برش دهنده های پلاسمایی ساخته شده اند که می توانند ضخامت های بالایی در حدود ده سانتیمتر را هم برش دهند. اما درعمل برش دهنده پلاسما با ضخامت بالاتر از پنج سانتیمتر صرفه اقتصادی ندارد.

برش هواگاز بهتر است یا برش پـلاسما

هر دو روش برش هواگاز و پـلاسما جهت برش فلزات استفاده می شوند. ولی نسبت به یکدیگر مزایا و معایبی هم دارند. مزایا و معایبی که هر یک را برای کاربردهای خاصی مناسب می سازد.

برش هوا گاز

این روش، روشی بی نظیر جهت کار بر روی آهن می باشد.شاید باور پذیر نباشد که با این روش می توان شمش فولادی با ضخامت ۲.۵ متر!!! را برش داد. اما باور کنید. نه به صورت آزمایشی، بلکه این اتفاقی است که هر روز در کارخانه های فولاد صورت می گیرد. کیفیت سطح برش هوا عمود و تقریباً صاف است. برای سیستم هوا گاز به سرمایه اولیه زیادی نیاز ندارید. در واقع (شلینگها، مشعل، شیربرقی ها و لوله ها) اجزا تشکیل دهنده آن هستند. تعمیر و نگهداری این قطعات برای هرکس با اندک اطلاعات فنی کاری ساده است. یادگیری و تنطیم آن برای افراد غیر ماهر نیز آسان است.

برش پلاسما چیست؟

برش پلاسما فرایند برش با قوس الکتریکی است. این برش سرعتی بسیار بالاتر از هوا گاز دارد (بین ۵ تا ۱۰ برابر!!) پلاسماهایی ساخته شده اند که تا ۱۷۰ میلیمتر استیل را می برند. برش هر گونه فلزی با پلاسما وجود دارد (بر خلاف هوا که تنها اهن را می برد). این روش دقت بالاتری نسبت به هوا گاز دارد. همچنین گپ برش کمتر خواهد بود.

کاربرد

برش پلاسما روی هر نوع فلز رسانا، فولاد نرم، آلومینیوم، استنلس استیل… انجام می شود. اما این تکنولوژی برای فولاد ایده  آل است. در مورد فلزات غیر آهنی حداکثر عمق برش یک اینچ می  باشد.

نکات ضروری در کار با برش پلاسما چیست

• گاز تولیدی از پلاسما بسیار سمی است. لذا خارج کردن این گاز به روشی بهینه بسیار ضروری است. یکی از بهترین روش ها استفاده از میزهای مکنده دود است.این میزها به چند قسمت تقسیم می شوند و دستگاه در هر قسمت که کار کند دریچه های آن قسمت باز می شود و دود با استفاده از فن های مکنده خارج می گردد. روش دیگر استفاده از یک هود در بالای دستگاه یا بالای تورچ برش می باشد. همچنین حتماً می بایست از عینک محافظ چشم استفاده گردد.
• در برش پلاسما بخصوص در ضخامت های بالا انتهای پایین برش هلالی می گردد.
• برش پلاسما بسیار آلود است. (به دلیل ایجاد بخارات فلز و گاز ازت)
• برای خرید دستگاه هایی که ضخامت های بالا را می برند سرمایه اولیه بسیار بالایی نیاز است.
• نیاز به تعمیرات و نگهداری بالایی دارد.
• ایجاد امواج زیر صوت که برای انسان خطرناک است.

سخن آخر

در دنیای صنعت همواره بکارگیری بهترین و بروز ترین روش های کار، یکی از عوامل مهم برای رقابت با سایر افراد است. یکی از تکنولوژی های پر کاربرد در صنعت، برش پلاسما است. در این مقاله با یکدیگر بررسی کردیم که برش پلاسما چیست و چه کاربردی دارد. امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد. سوالات خود را در نظرات با ما در میان بگذارید.