برش پلاسما چیست ؟ چگونه عمل می کند ؟ عکس+ فیلم

برش پلاسما چیست ؟

پلاسما یکی از حالت های ماده مثل جامد, مایع و گاز است. در واقع حالت چهارم ماده پلاسما شبیه گاز است و از اتم هایی تشکیل شده است که تمام یا تعدادی از الکترونهای خود را از دست داده اند (یونیزه شده اند). با حرارت دادن ماده مولکول ها لرزش بیشتری پیدا کرده و با سرعت بیشتری حرکت می کنند. وقتی یک ماده جامد حرارت داده می شود, مولکول ها با شدت بیشتری شروع به لرزیدن می کنند. این روند ادامه می یابد تا سرانجام ماده از حالت جامد به مایع تبدیل شده و مولکول ها عملا حرکت کرده و به یکدیگر برخورد می کنند. با اضافه شدن مقدار انرژی و دمای بیشتر حرکت مولکول ها سریع تر و شدیدتر می شود و در نتیجه با شدت بیشتری به هم برخورد می کنند, تا جایی که از هم جدا شده و به فرم گاز در می آیند. اگر انرژی داده شده به گاز از این مقدار بیشتر شود, مولکول ها باز هم سریع تر حرکت کرده و در نتیجه شدت برخوردها باز هم بیشتر شده و گاز به پلاسما تغییر حالت می دهد. وقتی ماده به حالت پلاسما تبدیل می شود, برخورد مابین مولکول ها سرانجام به حدی زیاد می شود که در ابتدا, مولکول ها شکسته شده و به اتم های مجزا تبدیل شده و الکترون های لایه بیرونی بعضی از اتم ها از آنها جدا می گردد. وقتی تعداد خاصی از اتم ها الکترون های خود را از دست دهند و به یون تبدیل شوند, گاز به حالت پلاسما تغییر پیدا می کند.

حال در اینجا می خواهیم ببینیم برش پلاسما چیست ؟ بیشتر مواد جهان در حالت پلاسما هستند مانند خورشید که از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما اغلب بسیار گرم است و می توان آن را در میدان مغناطیسی به دام انداخت. اما در تعریفی کلی از پلاسما باید گفت که, پلاسما حالت چهارمی از ماده است که دانش امروزی نتوانسته آنها را جزء سه حالت دیگر پندارد و مجبور شده آنرا حالت مستقلی به حساب آورد. این ماده با ماهیت محیط یونیزه, ترکیبی از یونهای مثبت و الکترون با غلظت معین می باشد که مقدار الکترونها و یونهای مثبت در یک محیط پلاسما تقریبا برابر است و حالت پلاسمای مواد, تقریبا حالت شبه خنثایی دارد. پدیده های طبیعی زیادی در رده حالت پلاسمایی ماده قرار می گیرند. بعضی مواد طبیعی در حالت پلاسما عبارتند از انواع شعله, بخش خارجی جو زمین, اتمسفر ستارگان, بسیاری از مواد موجود در فضای سحابی و بخشی از دم ستاره دنباله دار و شفقهای قطبی شمالی که نمایش خیره کننده ای از حالت پلاسمایی ماده است که در میدان مغناطیسی جریان می یابد.

در این روش پیچیده یک نوع گاز نجیب (inert gas) به مجاورت یک قوس الکتریکی رانده می شود, به طوری که در این نقطه گاز توسط الکتریسیته باردار شده و اطراف نقطه ی جوش حصاری به وجود می آید. در این روش نقاط جوش یا برش خیلی تمیز و دقیق ترند و در اتصالات بسیار محکم تر عمل می کنند .

برش پلاسما روی هر نوع فلز رسانا , فولاد نرم , آلومینیوم , فولاد ضدزنگ (استاینلس استیل) و . . . می تواند انجام شود. در مورد فلزات غیر آهنی حد اکثر عمق برش یک اینچ می باشد.

برخورد این یون ها با قطعه کار تولید گرمای بسیار زیادی می کند که باعث ذوب شدن محل برخورد میشود و چون این یون ها دارای سرعت زیادی هستند بطور خودکار مذاب از سطح جدا می شود.

از دیگر مزایای استفاده از برش پلاسما می توان به عدم نیاز به مهارت اپراتور اشاره کرد( نسبت به هوا برش). به این صورت که اگر در هوابرش سرعت پیشروی توسط اپراتور مناسب انتخاب نشود ممکن است باعث اکسید شدن قطعه کار شود اما در مورد برش پلاسما انتخاب پیشروی نا مناسب تاثیر کمتری روی قطعه کار دارد.

1. الکترود پلاسما

2. راس پلاسما

3. سپر مخزن

4. صفحه کار

5. سرباره و سطح برش

6. گاز نیتروژن پلاسما

7. گاز پلاسما

8. افشانه آب

9. هیدروژن در کاهش اتمسفر و خراش دادن اکسید ها نتیجه می گیرد

ساختمان داخلی یک برش دهنده ی پلاسمایی

برش دهنده های پلاسمایی در شکل ها و ساختمان های گوناگونی عرضه شده اند . در حال حاضر بازو های روباتی غول پیکر و یا کوچکی در کارخانه ها وجود دارد که قادر به ایجاد برش های بسیار کوچک و دقیق است.

هنگامی که تغذیه را به الکترود منفی متصل می یابد, و نوک نازل را بر روی فلز قرار می گیرد, یک مدار (Circuit) بسته به وجود می آید. یک جرقه ی قوی بین الکترود و فلز ایجاد می شود. در این هنگام است که گاز به داخل کانال فرستاده می شود و در تا زمانی که به حالت چهارم ماده تبدیل شود در آنجا می ماند. این واکنش جریانی از پلاسما را ایجاد می کند که دمای آن به حدود ° 20,000C و سرعت آن به سرعتی نزدیک به سرعت صوت می رسد.

خود پلاسما هم قادر به هدایت الکتریسیته است و تا زمانی که منبع جریان به الکترود وصل و قوس الکتریکی برقرار است , عمل برش و ذوب کردن فلز ادامه دارد . در عمل برش, با توجه به طبیعت غیر قابل پیش بینی پلاسما امکان اکسید شدن نازل و پایین آمدن بازده دستگاه وجود دارد. علاوه بر این در محل اتصال آن مقداری گاز محافظ (shielding gas) آن را احاطه کرده است .

تورچ های برش کاری پلاسما به دو گروه آب خنک و هوای خنک تقسیم می گردد. و کلیه ی تورچ های برش کاری پلاسما به دو مدل دستی و اتوماتیک تقسیم می شود.

جهت مطالعه بیشتر به مقالات زیر مراجعه نمایید.

• انواع برش ورق
• برش ورق با گیوتین چگونه انجام می شود ؟
• برش لیزر چیست ؟ برش ورق با CNC چیست ؟
• برش واترجت چیست ؟ انواع کاربرد آن چیست ؟
• برشکاری ورق و انواع هوا برش دستی و هوا برش برقی

تورچ های برش پلاسما آب خنک دستی

این تورچ برای برش ورق های با ضخامت بالا و کارهای طولانی استفاده می گردد. که سیستم کاردهی آن به صورت فرمان دستی از طریق اپراتور آن صورت می گیرد.

اجزاء تشکیل دهنده ی تورچ پلاسما

گردنه200 cp دستی که عملیات برش کاری را انجام می دهد.

الکترود- نازل- گپ

که روی گردنه ذکر شده بسته می شود و از اجزاء تشکیل دهنده گردنه می باشد بعد از عملیات های برش کاری باید تعویض گردد.

کابل شیلنگ اصلی آب برق

که از یک کابل افشان و یک شیلنگ و دو عدد کابشو تشکیل شده است.
به دلیل طولانی بودن برش کاری کابل ذکر شده گرم می شود و به همین دلیل از داخل آن آب جهت خنک کردن عبور می دهند. این آب عبور داده شده از شیلگ به منظور خنک کردن گردنه cp200 نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین این آب توسط یک شیلنگ کوچکتر دیگر عملیات برگشت را انجام می دهد و به سیستم واتر کول دستگاه برش پلاسما می رسد.
سیستم فرمان و جرقه زدن این تورچ توسط دو نوع سیم که یک سیم به سایز 2.75 به منظور فرمان میکرو سوییچ (دستی) و یک سیم 2.5 تک رشته ای به منظور پایلوت (جرقه) صورت می گیرد.

سانترال نری تورچ

که شامل 9 عدد سوزن می باشد. که این سوزن ها هر کدام فرمان دستی, فرمان جرقه عملیات برش کاری را انجام می دهد. برای فرمان دستی سوزن های9و1 برای فرمان جرقه سوزن 6-5 بسته می شود.

شیلنگ گاز

کلیه تورچ های برش پلاسما اعم از هوای خنک و آب خنک باید حتماً از باد استفاده شود تا عملیات برش کاری صورت گیرد.

آب خنک اتوماتیک (عمودی)

• این تورچ فقط روی دستگاه های برش CNC که قابلیت برنامه ریزی و بریدن ورق ها با ضخامت و دقت زیاد استفاده می گردد.
• تفاوت تورچ اتوماتیک و دستی, در گردنه و روکش بیرونی آن می باشد.
• گردنه این تورچ اتوماتیک به صورت عمودی که روی دستگاه CNC نصب می شود و از طریق دستگاه فرمان اتوامتیک می گیرد.
• روکش این تورچ باید حتماً زرهی باشد. برای اینکه این تورچ روی دستگاه CNC نصب می شود. و دستگاهCNC یک سیستم کامپیوتری دارد و عدم استفاده از این نوع
• روکش باعث نویز و اختلال در سیستم برش کاری می شود.
• کلیه اجزاء تشکیل دهنده تورچ اتوماتیک همانند تورچ دستی می باشد که قبلاً توضیح داده شد.
• لازم به ذکر است که در بند 6 تنها تفاوت در سوزن ها می باشد.که سوزن 2-4 در تورچ اتوماتیک به همدیگر اتصال دارند.

این تورچ ها مانند آب خنک به صورت دستی و توماتیک می باشند و نیز در آمپرهای مختلف در بازار بسته به نوع کاربرد صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند که از نظر تقسیم بندی به آمپر به (A141 ) (80),(50),(30) و (150CB) تقسیم می گردد. (جهت خرید و بررسی به قیمت ورق آجدار مراجعه نمایید)
تورچ های (30,50,80 ) برای کارهای سبک و ورقهای نازک کم حجم مورد استفاده قرار می گیرد.
که در صنعت از این نوع تورچ کمتر استفاده می شود به دلیل عمر کوتاه تورچ و مقرون به صرفه نبودن آن تورچ 141A و 150CB برای کارهای صنعتی و برش ورق های با ضخامت بالا و حجم کاری زیاد مورد استفاده است.
اجزاء تشکیل دهنده ی این تورچ ها همانند تورچ های آب خنک می باشد, با این تفاوت که سیستم خنک کننده تورچ از هوا به جای آب استفاده می شود. به همین دلیل تورچ های هوای خنک از یک شیلنگ و دو سیم تشکیل شده و سیستم اتوماتیک هوا خنک همانند آب خنک عمل می کند. لولزم مصرفی تورچ های پلاسما های ذکر شده و سیستم اتوماتیک هوا خنک همانند آب خنک عمل می کند. لوازم مصرفی تورچ های برش پلاسما های ذکر شده اعم از الکترود نازل گپ و گاز پخش کن با یکدیگر متفاوت هستند.

هشدار: تورچ های پلاسما در مقابل رطوبت و چربی کمپروسور آب پذیر می باشد و موجب سوختن گردنه و اصطکاک بالای لوازم مصرفی ذکر شده می شود و که باید برای جلوگیری از این مشکل از رطوبت گیر استفاده شود.
کلیه موارد اجزاء تشکیل دهنده تورچ, و قطعات در فروشگاه تخت جمشید موجود می باشد.

قوس (Arc) برش پلاسما

پلاسما هادی جریان الکتریسته است. با واردکردن انرژی الکتریکی از طریق یک الکترود (عنصر فلزی Hafnium یا تنگستن Tungsten), گاز حالت خود را از دست داده و هادی الکتریسیته می شود. با افزایش مقدار انرژی قوس پلاسمای داغ شکل می گیرد. ماشین برش پلاسما با جمع کردن (منقبض کردن) قوس ایجادشده و فشردن آن از طریق یک محیط متمرکز (یعنی نازل) این انرژی نیرومند را کنترل می کند. با افزایش فشار هوا و افزایش شدت ولتاژ, قوس داغ تر شده و قابلیت بریدن فلزات ضخیم تر با حداقل تمیزکاری لازم را پیدا می کند.

با یک منبع نیرو, ترچ یا مشعل پلاسما, هوای فشرده, نیروی الکتریکی و الکترودهای مناسب, ماشین های پلاسما توانایی برش سریع و دقیق هرگونه فلز مانند آلومینیوم, فولاد ضدزنگ, برنج و مس را با ضخامت بیش از 5 سانتیمتر دارا هستند. در برش پلاسما نیاز به گرم کردن اولیه قطعه وجود ندارد. پلاسما عرض برش باریکی را ایجاد می کند. در برش پلاسما ناحیه کوچکی از قطعه تحت تاثیر حرارت قرار می گیرد که این از تابیدن قطعه جلوگیری می کند.
برش پلاسما بیشتر برای برش قطعات فلزی با ضخامت کم (تا 2 اینچ) به کار برده می شود. (جهت خرید و بررسی به قیمت ورق مراجعه نمایید)

رعایت موارد ایمنی در هنگام کار با دستگاه برش پلاسما

در برش پلاسما امکان برق گرفتگی, اشتعال از طریق جرقه ها و آتش گرفتن مواد اشتعال پذیر و آسیب چشم ها در اثر شعله قوس پلاسما وجود دارد. پس حتما در هنگام کار با دستگاه همیشه از پوشش محافظ مناسب استفاده نمایید.

جهان فولاد کاویان می تواند هرگونه خدمات درباره انواع برش ورق را به مشتریان گرامی ارائه بدهد.

جهت مطالعه بیشتر به ویکی پدیا مراجعه فرمایید.