تقنيات الحفر باستخدام قاطع البلازما

الحفر بقوس البلازما (PAG) هو عملية إزالة المعدن باستخدام الغاز والتيار الكهربائي لتوليد قوس بلازما. يُعد الحفر بالبلازما أحد أشكال القطع بالبلازما، حيث "يُزال تركيز" القوس الكهربائي من خلال تغيير حجم الفتحة في فوهة شعلة البلازما. ويوجّه قوس القطع نحو الأسفل عبر المعدن لدفع المعدن المنصهر إلى الأسفل وإخراجه عبر عرض القطع، ما يؤدي إلى فصل قطعتَي المعدن عن بعضهما. بدلاً من توجيه الشعلة بحيث يعمل القوس الكهربائي على صهر المعدن وإبعاده بعد انصهاره عن قطعة الشغل لفصلها، في عملية الحفر بالبلازما توجّه الشعلة بزاوية مائلة تجاه قطعة الشغل، حيث يحفر القوس أخدود على سطح المعدن، بينما تعمل الغازات على إبعاد المعدن المنصهر إلى الجانب. يمكن استخدام غازات مختلفة، حسب المادة الأساسية، لتحقيق التشطيب المعدني المطلوب. 

تتمثل التقنيات السائدة المستخدمة في هذه الصناعة في الحفر بقوس الكربون وبقوس البلازما، وذلك نظرًا إلى مزاياهما النسبية.

مزايا الحفر بالبلازما

يتميز الحفر بالبلازما بالعديد من المزايا مقارنةً بالحفر بالوقود الأكسجيني والحفر بقوس الكربون. وهي تعمل على أي معدن موصل، بما في ذلك الفولاذ المطاوع والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس. الحفر بالبلازما أسرع من الحفر بالوقود الأكسجيني والحفر بقوس الكربون، ما يوفر إنتاجية أعلى. إنه يوفر مقطع حفر أكثر اتساقًا وقابلية للتكرار، ما يقلل من الحاجة إلى الأعمال الثانوية مثل الصقل. يخلو الحفر بالبلازما من الملوثات الكربونية، ما يمنع حدوث التقصف الكربوني في المعدن.

يوفر التجريف بالبلازما لحامات أقوى وسلامة أفضل للمادة بشكل عام.

الحفر بالبلازما يعد خيارًا أفضل للمشغلين. فهو يتطلب وقتًا أقل للتدريب ويتميز بمسار تعلم أسرع، ما يتيح للمشغلين الجدد اكتساب الكفاءة بسرعة. أدى الحفر بالبلازما إلى تحسين سلامة العمال مقارنةً بالحفر بالوقود الأكسجيني والحفر بقوس الكربون، حيث يتسم بانخفاض مستويات الضوضاء والحطام، ما يلبي المتطلبات التنظيمية ومتطلبات السلامة في مكان العمل.  

التحضير للحفر بالبلازما

يستخدم المشغلون مجموعة متنوعة من التقنيات للحصول على مقاطع وأحجام مختلفة للحفر، سواء كان ذلك باستخدام شعلة محمولة يدويًا أو بطريقة آلية مثل قاطع المسار. عند إجراء عملية الحفر يدويًّا، من المهم التأكد أولاً من أن نظام القطع بالبلازما مجهّز بشكل صحيح.

للبدء، تأكد من أن شعلة البلازما وكابل التشغيل ومصدر الغاز موصولين بشكل صحيح وأن مشبك الأرضي مثبت على قطعة الشغل أو أرضية الطاولة. تذكر دائمًا ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة عند تشغيل نظام البلازما، بما في ذلك القفازات وواقيات العين ذات الدرجة المناسبة وواقيات السمع والملابس الواقية.

بعد ذلك، ركّب المواد الاستهلاكية المناسبة للحفر على الشعلة وفقًا لنوع الحفر الذي تريد إنتاجه. يستخدم نظام البلازما مثلPowermax^® من Hypertherm مواد استهلاكية للحفر مصممة لتحسين أداء الحفر.

• صُممت المواد الاستهلاكية لأقصى تحكم لإزالة المعادن بدقة أكبر وغسل المواد الخفيفة، وعندما يكون المطلوب هو الحفر الضحل. إذا كنت تتعلم الحفر، فقد ترغب في البدء باستخدام مواد استهلاكية تتيح أقصى قدر من التحكم لتجنب إتلاف قطعة الشغل.

• صُممت المواد الاستهلاكية لأقصى إزالة لتطبيقات إزالة المعادن القوية والحفر العميق وغسل المعادن المكثف. يُنصح باستخدام سرعات حفر أعلى للتحكم في قوس البلازما المركّز.

• صُممت المواد الاستهلاكية للحفر الدقيق لإزالة كميات صغيرة من المعدن أو اللحام باستخدام تيار خرج منخفض جدًّا.

• تتيح المواد الاستهلاكية للقطع والحفر الممتد الوصول بسهولة أكبر عند الحفر في أماكن العمل التي يصعب الوصول إليها أو الضيقة  

العديد من قاطعات البلازما تتميز بوضع تشغيل مخصص لعملية الحفر، حيث يُضبط مقدار الضغط الذي يصل إلى الشعلة. إذا كان نظام القطع بالبلازما الخاص بك مزودًا بوضع تشغيل مخصص لعملية الحفر، فتأكد من ضبط النظام على وضع الحفر قبل البدء.

الحفر باستخدام شعلة بلازما محمولة  

تتمثل أكثر تقنيات الحفر شيوعًا في وضع الشعلة بزاوية مع قطعة الشغل، مع تشكيل القوس التجريبي ونقله إلى اللوحة. بمجرد إحداث التلامس، يوجه المشغل القوس الكهربائي أو يحركه نحو الاتجاه الذي يرغب في الحفر فيه. 

1.  أمسك شعلة قاطع البلازما بحيث تكون الفوهة على مسافة لا تزيد عن 1,5 مم (1/16 بوصة) من قطعة الشغل قبل تشغيل الشعلة.

2.  أمسك الشعلة بزاوية 40 درجة بالنسبة لقطعة الشغل مع ترك فجوة صغيرة بين طرف الشعلة وقطعة الشغل. اضغط على زر التشغيل لتوليد قوس كهربائي تجريبي. انقل القوس إلى قطعة الشغل.

3.  حافظ على زاوية تبلغ حوالي 40 درجة بالنسبة لقطعة الشغل أثناء تحريك الشعلة على طولها، مع دفع قوس البلازما في الاتجاه الذي تريد الحفر فيه. احرص على ترك مسافة صغيرة بين طرف الشعلة والمعدن المنصهر لتجنب تقليل عمر المواد الاستهلاكية أو إتلاف الشعلة.  

تغيير مقطع الحفر

بشكل عام، يمكنك تعديل مقطع الحفر ومعدل إزالة المعدن من خلال تغيير سرعة الشعلة أثناء تحركها على طول قطعة الشغل، والمسافة بين الشعلة وقطعة الشغل، وزاوية الشعلة بالنسبة لقطعة الشغل، والتيار الناتج (A) لمصدر طاقة البلازما. وفيما يلي ملخص لتأثيرات كل منها:  

العوامل التالية هي "العوامل المؤثرة" الرئيسية المتوفرة في نظام الحفر بقوس البلازما والتي تؤثر على عمق الحفر. ورغم وجود قيم أولية لجميع المعلمات، فمن المرجح أن تُجرى تجارب على كل عامل من هذه العوامل للحصول على النتائج المرجوة لتطبيق معين.  

المعلمات التي تؤثر على عمق الحفر عند استخدام البلازما  

ارتفاع الشعلة 

يحدد ارتفاع الشعلة "تمدد القوس" أو "شكل القوس" المطلوبين للحصول على مقطع منحني سلس للحفر. يرجى ملاحظة أن تمدد القوس يرتبط أيضًا بقوة التيار الكهربائي لمصدر طاقة البلازما (الذي سنتناوله أدناه)، فكلما زاد التيار الكهربائي، زاد طول القوس الذي يمكنك الحصول عليه. استخدم ارتفاع الشعلة وقوة التيار الكهربائي معًا لتشكيل مقطع الحفرة بالشكل المطلوب. يجب أن تكون هناك دائمًا مسافة صغيرة بين طرف الشعلة والمعدن المنصهر لزيادة عمر المواد الاستهلاكية ومنع تلف الشعلة، على الرغم من أن هذه المسافة تختلف باختلاف النظام وقوة التيار الكهربائي.

أبعِد الشعلة عن قطعة الشغل لجعل الحفرة أوسع وأقل عمقًا وأكثر نعومة في قاعها (1). قرّب الشعلة من قطعة الشغل لجعل الحفرة أضيق وأعمق (2).

تأثير ارتفاع الشعلة على مقطع الحفر

زاوية الشعلة

تؤثر زاوية الشعلة تأثيرًا كبيرًا على عمق الحفر. عادةً ما تُضبط زاوية الشعلة بزاوية تتراوح بين 30 و35 درجة من المستوى الأفقي، ويمكن ضبطها بزاوية حادة تصل إلى 50 درجة، لكن سرعة الحركة وإدارة الخبث تصبحان عاملين حاسمين حيث يمكن أن "يغوص" القوس في المعدن.

ضع الشعلة في وضع أكثر استقامة لجعل الحفرة أضيق وأعمق (1). قم بإمالة الشعلة لأسفل بحيث تصبح أقرب إلى قطعة الشغل لجعل الحفرة أوسع وأقل عمقًا (2).

تأثير زاوية الشعلة على الحفر

ملاحظة: في عملية الحفر الآلي، تُضبط الزاوية 1 عادةً على 52.5 درجة؛ وتُعد الزوايا التي تزيد عن 50 درجة هي الزوايا المعتادة.

شدة التيار

يؤثر التيار الكهربائي تأثيرًا كبيرًا على عمق الحفر، وهو التغيير الأسهل والذي يمكن التحكم فيه بصورة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط قوة التيار الكهربائي للبلازما أيضًا بمدى تمدد القوس الكهربائي، فكلما زاد التيار، زاد طول القوس الذي يمكنك تمديده. استخدم ارتفاع الشعلة (المذكور أعلاه) وقوة التيار الكهربائي معًا لتشكيل مقطع الحفر بالشكل المطلوب. قلل شدة التيار الكهربائي لجعل الحفرة أضيق وأقل عمقًا (1). قم بزيادة شدة التيار الكهربائي لجعل الحفرة أوسع وأعمق (2).

تأثير قوة تيار مصدر الطاقة على مقطع الحفر

سرعة السير

ترتبط سرعة تحرك قطعة الشغل و/أو الشعلة ارتباطًا مباشرًا بعمق الحفر. ومع ذلك، عند خفض سرعة الحركة، تصبح إدارة الخبث أمرًا مهمًا، حيث يمكن أن "يغوص" القوس الكهربائي، ما يؤدي إلى إنتاج المزيد من الخبث الذي يلتصق بقطعة الشغل. قم بزيادة سرعة الشعلة لجعل الحفرة أضيق وأقل عمقًا (1). قلل سرعة الشعلة لجعل الحفرة أوسع وأعمق (2).

تأثير سرعة الحركة على مقطع الحفر

المعلمات التي تؤثر على عرض الحفر مع البلازما

العوامل التالية هي "العوامل المؤثرة" الرئيسية المتوفرة في نظام الحفر بقوس البلازما والتي تؤثر على عرض الحفر. ورغم وجود قيم أولية لجميع المعلمات، فمن المرجح أن تُجرى تجارب على كل عامل من هذه العوامل للحصول على النتائج المرجوة لتطبيق معين.

انحراف الشعلة

يُعرف أيضًا باسم الزاوية العرضية أو زاوية الإزاحة. يؤثر انحراف الشعلة، الذي يتراوح عادةً بين 3 و5 درجات، على عرض الحفرة وشكلها عند الحفر في خط مستقيم. ويساعد انحراف الشعلة أيضًا في إزالة الخبث من الأخدود، ولكنه قد يؤدي إلى تشكيل أخدود غير متماثل إذا كانت الزاوية كبيرة جدًّا. أدر الشعلة بالنسبة لخط الوسط الخاص بها لجعل الحفرة أكثر استواءً وأكثر انحدارًا من أحد الجوانب (1). سيكون مقطع الحفر أكثر استواءً/انحدارًا على الجانب الأقرب إلى الاتجاه الذي يتم فيه تدوير جسم الشعلة.

تأثير دوران الشعلة على مقطع الحفر

عرض النسيج

ستؤدي زيادة عرض النسيج إلى زيادة عرض الحفرة، بينما سيؤدي تقليل عرض النسيج إلى تقليل عرض الحفرة. للحفاظ على عمق حفر ثابت، سيتطلب زيادة عرض النسيج خفض سرعة الحركة، بينما سيتطلب تقليل عرض النسيج زيادة سرعة الحركة. يمكن زيادة عرض الحفر بشكل كبير عن طريق تحريك الشعلة بحركة دائرية أو بحركة نسج محدودة في أثناء عملية الحفر. 

معدل النسج

ستتعين مواءمة تردد النسج المنخفض مع سرعة تحرك أبطأ. وإلا، فقد يترك ذلك "خشونة" أوضح في أخدود الحفر، وقد لا تكون حواف الأخدود مستقيمة ونظيفة. عادةً ما يُفضل استخدام سرعة نسج عالية، حيث يكون الأخدود أنعم ويتطلب قدرًا أقل من الصقل. وستجعل حواف الأخدود أنعم وأكثر استقامة أيضًا.

للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً حول تحقيق مقاطع محددة للحفر، يرجى الرجوع إلى دليل المشغل الخاص بنظامك. للحصول على نصائح حول كيفية تحسين نتائج الحفر، تفضل بزيارة مكتبة الوثائق ومكتبة الفيديو الشاملة لشركة Hypertherm.

للتعرف على كيفية تحقيق أقصى أداء للحفر باستخدام نظام القطع بالبلازما Powermax، تواصل مع أحد خبراء القطع لدى شركة Hypertherm.