Hypertherm — Cut with Confidence

Jeśli nie masz nazwy logowania, możesz zarejestrować konto zapewniające dostęp do witryny Hypertherm Xnet.

Pomoc Zapomniałem(-am) mojej nazwy użytkownika lub hasła.

Co to jest plazma?

Co to jest plazma? Czwarty stan materii

Plazma jest często nazywana czwartym stanem materii. Zwykle myślimy o trzech stanach skupienia materii: stałym, ciekłym i gazowym. W przypadku dobrze nam znanej substancji, jaką jest woda, te trzy stany to lód, woda i para wodna. Różnią się one poziomem energii. Doprowadzenie do lodu energii w formie ciepła powoduje jego topnienie i przejście w stan ciekły — wodę. Doprowadzenie jeszcze większej ilości energii powoduje parowanie wody, która przekształca się w wodór i tlen, tworząc parę wodną. Dalsze doprowadzanie energii do pary spowoduje jonizację tych gazów. Proces jonizacji sprawia, że gazy przenoszą ładunki elektryczne. Taki elektrycznie przewodzący zjonizowany gaz jest nazywany plazmą.


W jaki sposób plazma przecina metal

W procesie cięcia plazmowego, stosowanym do cięcia metali będących przewodnikami elektryczności, do przekazywania energii ze źródła elektrycznego przez palnik cięcia plazmowego na obrabiany materiał jest wykorzystywany elektrycznie przewodzący gaz.

Podstawowy system do cięcia łukiem plazmowym składa się z zasilacza, obwodu zajarzenia łuku i palnika. Te elementy zapewniają energię elektryczną, zdolność jonizacji i sterowania procesem niezbędne do uzyskania wysokiej jakości i wydajności cięcia materiałów różnego typu.

Urządzenie zasilające to źródło prądu stałego (DC). Napięcie obwodu otwartego jest zwykle z zakresu od 240 do 400 V DC. Szybkość cięcia i maksymalna grubość ciętego materiału zależy od prądu wyjściowego (natężenia prądu) zasilacza. Główną funkcją zasilacza jest dostarczanie energii w ilości niezbędnej do utrzymania łuku plazmowego po jonizacji.

Obwód zajarzenia łuku to obwód generatora wysokich częstotliwości, który wytwarza napięcie prądu zmiennego z zakresu od 5000 do 10 000 V przy częstotliwości ok. 2 MHz. To napięcie jest wykorzystywane do wytworzenia wewnątrz palnika łuku o dużej intensywności, który jonizuje gaz, tworząc w ten sposób plazmę.

Palnik pełni funkcję uchwytu materiałów eksploatacyjnych, takich jak dysza i elektroda, a także zapewnia chłodzenie tych elementów (gazem lub wodą). Dysza i elektroda zwężają i utrzymują strumień plazmy.

Zasada działania przecinarki plazmowej

Zasilacz i obwód zajarzenia łuku są połączone z palnikiem za pomocą kabli i przewodów połączeniowych. Te przewody i kable zapewniają prawidłowy przepływ gazu i prądu elektrycznego oraz przenoszą wysoką częstotliwość, co umożliwia aktywację palnika i realizację procesu.

1. Do zasilacza jest wysyłany sygnał uruchomienia. W wyniku tego następuje jednoczesna aktywacja napięcia obwodu otwartego i przepływu gazu do palnika (zob. rys. 2). Napięcie obwodu otwartego można zmierzyć między elektrodą (–) a dyszą (+). Należy zauważyć, że dysza jest połączona z zaciskiem dodatnim zasilacza przez rezystor i przekaźnik (przekaźnik łuku pilota), natomiast cięty metal (element obrabiany) jest połączony z zaciskiem dodatnim bezpośrednio. Gaz przepływa przez dyszę i uchodzi przez otwór. Na tym etapie łuk nie występuje, ponieważ nie ma ścieżki prądowej odpowiadającej napięciu prądu stałego.
2. Po ustabilizowaniu przepływu gazu następuje aktywacja obwodu wysokiej częstotliwości. Prąd o wysokiej częstotliwości przepływa między elektrodą a dyszą w palniku w taki sposób, że strumień gazu musi przeciąć ten łuk zanim opuści dyszę. Energia przekazywana z łuku wysokiej częstotliwości do gazu powoduje jego jonizację, sprawiając, że zaczyna on przewodzić elektryczność. Ten elektrycznie przewodzący gaz umożliwia utworzenie ścieżki prądowej między elektrodą a dyszą, w wyniku czego powstaje łuk plazmowy. Przepływ gazu wypycha łuk przez otwór dyszy, tworząc łuk pilota.
3. Przyjmując, że dysza znajduje się w niewielkiej odległości od elementu obrabianego, łuk pilota zetknie się z nim, gdyż w przeciwieństwie do zacisku dodatniego na dyszy ścieżka prądowa do zacisku dodatniego (w zasilaczu) nie jest ograniczona rezystancją. Przepływ prądu do elementu obrabianego jest elektronicznie rejestrowany w zasilaczu. Po wykryciu przepływu prądu obwód wysokiej częstotliwości jest wyłączany i następuje otwarcie przekaźnika łuku pilota. Proces jonizacji jest podtrzymywany energią z głównego łuku prądu stałego.
4. Wysoka temperatura łuku plazmowego powoduje topnienie metalu, łuk przecina element obrabiany, a strumień gazu o dużej szybkości usuwa stopiony materiał z dna szczeliny cięcia. W tym momencie palnik zostaje wprawiony w ruch i rozpoczyna się proces cięcia.



Rodzaje procesów cięcia plazmowego

Konwencjonalne cięcie plazmowe
W tym procesie jest zazwyczaj stosowany jeden gaz (zwykle powietrze lub azot), który jednocześnie tworzy plazmę i zapewnia chłodzenie. Większość tych systemów ma moc wyjściową poniżej 100 A i jest przeznaczona do cięcia materiałów o grubości poniżej 1,5 cm. Są one wykorzystywane głównie w zastosowaniach ręcznych.




Cięcie plazmowe z zastosowaniem dwóch gazów
W tym procesie są wykorzystywane dwa gazy: plazmowy i osłonowy. Gaz osłonowy tworzy atmosferę ochronną wokół obszaru cięcia, zapewniając czystsze krawędzie cięcia. Jest to prawdopodobnie najpopularniejsza metoda cięcia plazmowego, gdyż w celu uzyskania optymalnej jakości cięcia określonego materiału można stosować wiele różnych kombinacji gazów.



Cięcie plazmowe w osłonie mgły wodnej
Jest to odmiana systemu dwugazowego, w której zamiast gazu osłonowego stosuje się wodę.
Zapewnia ona lepsze chłodzenie dyszy i elementu obrabianego oraz lepszą jakość cięcia stali nierdzewnej. Ten proces jest przeznaczony tylko do zastosowań zmechanizowanych.




Cięcie plazmowe z wtryskiem wody
W tym procesie jest stosowany jeden gaz plazmowy oraz woda wtryskiwana bezpośrednio do łuku — promieniowo lub wirowo. Zapewnia to znacznie lepsze zacieśnienie łuku, którego gęstość i temperatura wzrastają. Ten proces jest stosowany w urządzeniach o mocy wyjściowej od 260 do 750 A i zapewnia wysoką jakość cięcia materiałów różnego typu i różnej grubości. Ten proces jest przeznaczony tylko do zastosowań zmechanizowanych.



Precyzyjne cięcie plazmowe
Ten proces zapewnia niezrównaną jakość cięcia cienkich materiałów (o grubości poniżej 1,3 cm) przy małych szybkościach. Lepsza jakość wynika z zastosowania najnowszych technologii umożliwiających maksymalne zacieśnienie łuku, które powoduje gwałtowny wzrost jego gęstości. Do uzyskania lepszej precyzji przycinania krawędzi jest wymagane zachowanie mniejszej szybkości urządzenia ruchomego. Ten proces jest przeznaczony tylko do zastosowań zmechanizowanych.

Połącz się z nami