دليل اختيار الغازات لقطع الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المطاوع بالبلازما

هل تستخدم أنظمة القطع بالبلازما الغاز؟ نعم. جميع أنظمة القطع بالبلازما تستخدم الغاز، بما في ذلك آلات القطع بالبلازما الهوائية. بالإضافة إلى استخدام نوع واحد من الغاز، يختار العديد من المصنّعين أنظمة البلازما المزودة بخاصية "الغاز المزدوج" أو "الغازات المتعددة". وهذا يعني أنه يمكن استخدام مجموعة متنوعة من غازات البلازما والغازات الواقية في تطبيقات مختلفة. توفر مشاعل الغازات المتعددة أقصى درجات المرونة للمصانع التي تقطع مواد متنوعة. تُستخدم أنواع مختلفة من الغازات، حسب نوع المادة وسُمكها، لتحقيق التوازن الأمثل بين جودة القطع وعمر المواد الاستهلاكية والإنتاجية والتكلفة الإجمالية للتشغيل. تسبب معظم أدلة أنظمة البلازما إرباكًا للمشغل بسبب المجموعة الكبيرة من جداول الأجزاء وخيارات الغاز. ويهدف هذا المقال إلى تقديم لمحة موجزة عن مزايا وعيوب كل نوع من أنواع الغاز، وتقديم توصيات بشأن "الحالة المثلى" لقطع المواد الثلاثة الأكثر شيوعًا: الفولاذ المطاوع والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم.

الهواء

الهواء هو غاز البلازما الأكثر تنوعًا في الاستخدامات؛ فهو يوفر جودة قطع عالية وسرعة جيدة عند قطع الفولاذ المطاوع والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. كما أن استخدام الهواء يقلل من تكلفة التشغيل لأنه لا يلزم شراء الغازات. ولكن الهواء ليس مجانيًا. حيث يجب تنقية هواء الورشة لإزالة الملوثات مثل الجسيمات ورذاذ الزيت والرطوبة. أفضل حل لأنظمة البلازما الهوائية، مثل أنظمة Powermax^® الخاصة بنا، هو استخدام ضاغط هواء مخصص ذي سعة كافية ومجفف هواء مبرد ومجموعة من المرشحات لإزالة الجسيمات ورذاذ الزيت وأي رطوبة متبقية. ومن بين المخاوف الأخرى المتعلقة بالبلازما الهوائية قابلية لحام حافة القطع. تحدث بعض النيترة والأكسدة لسطح القطع عند استخدام البلازما الهوائية؛ وقد يؤدي ذلك إلى ظهور مسام في اللحامات. عادةً ما يمكن حل هذه المشكلة بمجرد استخدام سلك لحام عالي الجودة يحتوي على مواد لإزالة النيتروجين والأكسدة. يُعد الهواء خيارًا جيدًا للعديد من الورش، نظرًا إلى تعدد استخداماته وسرعته الجيدة ومستويات الخبَث المنخفضة وعمر الأجزاء الذي يصل إلى 600 عملية تشغيل. يُعد غاز الحماية القائم على الهواء الخيار الأمثل عند استخدام البلازما الهوائية.

الأكسجين

عندما يتعلق الأمر بغاز البلازما، يُعد الأكسجين المعيار الصناعي لقطع الفولاذ المطاوع، لأنه يوفر أفضل جودة قطع نظيفة وأعلى سرعة قطع مقارنة بأي غاز بلازما آخر. (لا يُنصح بقطع ألواح الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام غاز البلازما والأكسجين). يتفاعل غاز بلازما الأكسجين مع الفولاذ الكربوني لينتج رذاذًا أدق من المعدن المنصهر، حيث تتميز كل قطرة بتوتر سطحي أقل. يُطرد هذا الرذاذ المنصهر بسهولة أكبر من شق القطع. من عيوب استخدام الأكسجين تكلفة الغاز وعمر الأجزاء الاستهلاكية. ومع ذلك، تستخدم أنظمة بلازما الأكسجين الحديثة غازات بدء خاملة (مثل النيتروجين) مع بلازما الأكسجين لتحقيق عمر تشغيلي للأجزاء مماثل لتلك التي تحققها أنظمة النيتروجين أو الهواء. قد تتراوح مدة صلاحية هذه الأنظمة بين 800 و1500 دورة تشغيل. عادةً ما يمكن تعويض ارتفاع تكاليف المواد الاستهلاكية والغاز بانخفاض تكاليف العمليات الثانوية المكلفة التي تهدف إلى إزالة الخبَث وتقويم الأجزاء المشطوفة. عادةً ما يُستخدم غاز وقاية قائم على الهواء مع بلازما الأكسجين.

النيتروجين

كان النيتروجين يُستخدم في معظم مشاعل البلازما القديمة. ولا يزال هذا هو الخيار الأفضل إذا كنت تقطع كميات كبيرة من الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ. وتعتبر جودة القطع وعمر المواد الاستهلاكية ممتازة، حيث يدوم كل من القطب الكهربائي والفوهة لأكثر من 1000 عملية تشغيل. ومع ذلك، يُفضل استخدام خليط غازي من الأرجون والهيدروجين عند قطع المواد التي يزيد سمكها عن ½ بوصة، أي عند الحد الأقصى لقدرات نظام البلازما. بشكل عام، يُعد الهواء أفضل غاز ثانوي عند استخدام البلازما القائمة على النيتروجين. يعمل ثاني أكسيد الكربون بشكل جيد، حيث يحسن بشكل طفيف جودة السطح وسرعة القطع وعمر الأجزاء مقارنة بالهواء. إلا أن تكلفة ثاني أكسيد الكربون أعلى من الهواء وتتطلب استخدام عدة أسطوانات غاز متصلة بمشعب أو نظام توزيع بالجملة لتوفير التدفق الكافي. يُعد الماء مادة ثانوية جيدة للاستخدام مع بلازما النيتروجين إذا كان النظام يسمح بذلك. حيث يؤدي استخدامه عند قطع الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ إلى الحصول على سطح قطع أملس ولامع للغاية. يجب استخدام الماء كغاز ثانوي مع وجود مستوى تشبع بالماء.

الأرجون الهيدروجيني

الأرجون الهيدروجيني هو الخيار الأمثل لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم السميك (أكثر من 1/2 بوصة). المزيج المستخدم عادةً يتكون من 35% هيدروجين و65% أرجون، ويُعرف غالبًا باسم H-35. يُعد غاز الأرجون الهيدروجيني أكثر غازات البلازما اشتعالاً، ويوفر أقصى قدرة على القطع. (يُستخدم الأرجون الهيدروجيني في مشاعل حقن الماء التي تصل قدرتها إلى 1000 أمبير لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك يصل إلى 6 بوصات). في مشاعل الغازات المتعددة، يوفر الأرجون الهيدروجيني قطعًا مستقيمًا وسطحًا أملسًا للغاية يكاد يكون مصقولاً على الفولاذ المقاوم للصدأ. قد يظهر بعض الخبَث الخشن على طول الحافة السفلية. يُستخدم النيتروجين عادةً كغاز واقٍ مع الأرجون الهيدروجيني. عيب هذا المزيج هو تكلفته الباهظة.

دليل مصور لاختيار غاز البلازما:

اختيار أفضل نوع من الغاز يعتمد بشكل أساسي على ثلاثة عوامل: جودة القطع والإنتاجية والتكلفة المناسبة.

• بالنسبة إلى الفولاذ المطاوع، استخدم غاز البلازما الأكسجيني وغاز الوقاية الهوائي للحصول على أفضل جودة قطع نظيفة وأقل مستويات من الخبث وأقل قدر من إعادة العمل وقابلية لحام ممتازة وأعلى سرعة قطع وإنتاجية.
• للحصول على أفضل جودة قطع للفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم بسمك أقل من 1/2 بوصة، استخدم بلازما النيتروجين مع الهواء الثانوي لتحقيق توازن جيد بين جودة القطع والتكلفة المعقولة. للحصول على قطع أفضل وأسرع قليلاً، استخدم ثاني أكسيد الكربون CO₂ كغاز ثانوي. إذا كان النظام الخاص بك يسمح بذلك، فسيوفر واقي الماء أفضل جودة للحواف.
• للحصول على أفضل جودة للقطع على الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم السميك، استخدم الأرجون الهيدروجيني مع النيتروجين كغاز ثانوي. تحذير: يجب أن يكون النظام مجهزًا للتشغيل الآمن باستخدام غاز الأرجون الهيدروجيني.
• للحصول على أفضل نتائج قطع من حيث التكلفة، يُعد الهواء النظيف والجاف المُستخرج من الورشة الخيار الأمثل لقطع الألومنيوم والفولاذ المطاوع والفولاذ المقاوم للصدأ.

هل يحتاج نظام القطع بالبلازما إلى الغاز؟ كما قرأت للتو، الإجابة الصحيحة هي نعم.