Wyposażenie stanowisk pracy

Cięcie plazmą

Opis metody cięcia plazmą


 
Cięcie plazmą

 

 

źródło: ESAB
 

Co to jest plazma

Plazma to zjonizowana materia o stanie skupienia przypominającym gaz. Dzięki specyficznym właściwościom zwana jest czwartym stanem materii. Plazma złożona jest zarówno z cząstek naładowanych elektrycznie, jak i obojętnych. W plazmie współwystępują zjonizowane atomy oraz elektrony, jednak cała objętość zajmowana przez plazmę jest elektrycznie obojętna.

Ze względu na obecność dużej ilości jonów o różnym ładunku oraz swobodnych elektronów, plazma przewodzi prąd elektryczny, ale jej opór, inaczej niż w przypadku metali, maleje ze wzrostem temperatury.
W zależności od natężenia przepływającego prądu w plazmie rozróżnia się trzy stany:
- przy bardzo małym natężeniu prądu nie widać świecenia (czarny prąd),
- przy większym natężeniu prądu plazma zaczyna wytwarzać światło - znamy to zjawisko z powszechnie występujących lamp jarzeniowych,
- gdy natężenie prądu wzrośnie i przekroczy pewną graniczną wartość to powstaje łuk elektryczny - i to jest ta właściwość, którą wykorzystujemy przy cięciu i spawaniu plazmą.
 

Cięcie plazmą (cięcie plazmowe) polega na topieniu i wyrzucaniu metalu ze szczeliny cięcia silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym o dużej energii kinetycznej, jarzącym się między elektrodą nietopliwą a ciętym przedmiotem. Plazma tworzona jest za pomocą palnika do cięcia plazmą. Przepuszczanie strumienia sprężonego gazu przez jarzący się łuk elektryczny powoduje jego jonizację i dzięki dużemu zagęszczeniu mocy wytwarza się strumień plazmy. Dysza zamontowana w palniku skupia łuk plazmowy. Chłodzone ścianki dyszy powodują zawężanie kolumny łuku. Zasada działania cięcia plazmą wykorzystuje wysoką temperaturę w jądrze łuku plazmowego (10000÷30000K) i bardzo dużą prędkość strumienia plazmy, co powoduje, że cięty materiał jest topiony i wydmuchiwany ze szczeliny.
Powszechnie stosowanym gazem plazmotwórczym jest powietrze. W urządzeniach o dużych mocach z reguły używa się argonu, azotu, wodoru, dwutlenku węgla oraz mieszanki argon-wodór i argon-hel Strumieniem plazmy jest możliwe cięcie materiałów przewodzących prąd elektryczny - wykonanych ze stali węglowych i stopowych, aluminium i jego stopów, mosiądzu, miedzi oraz żeliwa.

Schemat cięcia plazmą

 

 

Cechy użytkowe metody cięcia plazmą

  • Zalety:
    • znaczne prędkości cięcia - 5 do 7 razy większe niż w wypadku cięcia tlenowo-gazowego,
    • cięcie bez podgrzewania, szybkie przebijanie,
    • wąska strefa wpływu cięcia, małe odkształcenia cieplne - stosunkowo niewielki wpływ temperatury na cały materiał dzięki dużym prędkościom i silnie skoncentrowanemu działaniu temperatury,
    • niewielka szczelina cięcia,
    • dobra jakość powierzchni cięcia,
    • możliwość cięcia bez nadpalania materiałów cienkich,
    • duży zakres grubości cięcia - od 0,5mm do 160mm,
    • skuteczne cięcie w pionie i ukosowanie stali konstrukcyjnej o grubości do 30mm
    • łatwa automatyzacja procesu cięcia.
  • Wady:
    • duży hałas (nie dotyczy przypadku procesu cięcia pod wodą)
    • silne promieniowanie UV,
    • duża ilość gazów i dymów szkodliwych dla zdrowia,
    • zmiany w strefie wpływu cięcia,
    • trudności w utrzymaniu prostopadłości krawędzi.

Żłobienie plazmą

Przecinarki plazmowe stosowane do cięcia mogą być wykorzystywane również do żłobienia. Podczas żłobienia palnik skierowany jest pod kątem ostrym w stosunku do obrabianej powierzchni, dzięki czemu stopiony materiał jest wydmuchiwany na zewnątrz bez przecinania materiału. Przez żłobienie metal usuwany jest w sposób wydajny, precyzyjny i czysty. Korzyści stosowania żłobienia plazmowego to: redukcja hałasu i dymów w porównaniu z innymi cieplnymi metodami żłobienia, wysoka precyzja i duża wydajność usuwania metalu, redukcja ryzyka nawęglania w porównaniu z procesem żłobienia łukiem elektrycznym, możliwość żłobienia metali żelaznych i nieżelaznych.