التحكم في ارتفاع الشعلة للقطع بالبلازما

وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) الأوتوماتيكية، والتي تُعد عادةً جزءًا من طاولة البلازما المدعومة بأنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC)، هي أحد أهم عناصر أداة قطع الأشكال الآلية. وهي أيضًا قطعة من المعدات الموجودة على نظام القطع بالبلازما المدعوم بأنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) والذي من المرجح أن يُساء استخدامه أو يتعطل أو حتى يُفقَد. في العديد من متاجر التصنيع، قد ترى مشغل الطاولة يدفع الشعلة يدويًا لأعلى ولأسفل أثناء قطع العروات على الشعلة ويضع إبهامه على مفتاح التشغيل. هذه هي الطريقة اليدوية. ويرجع السبب في ذلك إما لأن وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) للبلازما لا تعمل بشكل صحيح أو أن المشغل لم يتدرب على كيفية استخدام الجهاز. وفي كلتا الحالتين، لا يُحقق المتجر أقصى استفادة من عملية القطع.
توجد مجموعة متنوعة من أنظمة التحكم في ارتفاع الشعلة، أو "أدوات التحكم في المسافة" في السوق، والتي يمكن استخدامها مع مجموعة متنوعة من الماكينات المدعومة بأنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC). تحتوي كل وحدة من وحدات التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) الأوتوماتيكية هذه على مجموعة متنوعة من الوظائف والخصائص، ولكن جميعها تستخدم نفس عناصر التحكم الأساسية في الحركة للتحكم في موضع الشعلة بالنسبة إلى المادة التي يتم قطعها. هذه المسافة "من الشعلة إلى قطعة الشغل" أو "مسافة التباعد" ضرورية لضمان كل من جودة القطع وعمر المواد الاستهلاكية.

عناصر التحكم في ارتفاع شعلة البلازما

• محدد موضع الشعلة الذي يعمل بمحرك. هذا الجهاز يُحرك الشعلة لأعلى ولأسفل بحسب الإشارات الواردة من لوحة التحكم. تُستخدم المحركات اللولبية والحامل والترس وآليات السير المدفوع لنقل الحركة.

• لوحة التحكم. هذه هي عقل النظام. فهي تتلقى أوامر الإدخال من جهاز التحكم عن بُعد، وترسل أوامر الإخراج إلى أداة ضبط موضع الشعلة، وتراقب ملاحظات الموضع وإشارات الجهد في الوقت الفعلي.

• واجهة نظام البلازما. يتكون هذا الجهاز عادةً من بطاقة تقسيم جهد مثبتة داخل وحدة الإمداد بالطاقة الخاصة بالبلازما. تعمل بطاقة تقسيم الجهد على مراقبة جهد وحدة الإمداد بالطاقة أثناء عملية القطع. حيث "تقسم" إشارة الجهد وترسل إشارة جهد بلازما أصغر إلى لوحة التحكم.

• جهاز التحكم عن بُعد. جهاز التحكم عن بُعد هو واجهة التفاعل بين الإنسان والآلة (HMI). وهنا يضبط المشغل معلمتين أساسيتين للقطع: الارتفاع الأولي وجهد القوس. قد يوجد داخل وحدة التحكم المدعومة بالكمبيوتر (CNC) أو في صندوق منفصل يعمل عن بُعد.

من المهم جدًا فهم الفرق بين نظام IHS (استشعار الارتفاع الأولي) وإعداد الجهد الكهربائي، وغالبًا ما يحدث خلط بينهما.

الاستشعار الأولي للارتفاع (IHS) عبارة عن معلمة قابلة للتعديل تحدد الارتفاع الذي ستبدأ عنده الشعلة في الإشعال واختراق اللوح. لضبط الارتفاع الأولي (يُسمى أيضًا مسافة السحب)، يجب العثور على موضع اللوح في وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) أولًا. تستخدم مجموعة متنوعة من المخططات لاستشعار اللوحة بدءًا من الأجهزة الآلية البسيطة ووصولًا إلى تقنية إيقاف المحرك ومستشعرات التقارب والدوائر الكهربائية التي تستشعر ملامسة الفوهة أو الواقي. وبغض النظر عن الطريقة المستخدمة، فالأمر الأهم هو أن تجد الشعلة اللوح وتتراجع بدقة حتى ارتفاع الثقب المناسب، سواء كان اللوح سميكًا أو رقيقًا، صدئًا أو نظيفًا، فوق الماء أو تحته.

الشكل 1

حساب ارتفاع الثقب الصحيح أمرٌ ضروري. إذا كانت ثقوب الشعلة منخفضة للغاية، فستتلف الأجزاء الاستهلاكية. وهذا هو السبب الرئيسي لتعطل الأجزاء والمشاعل في وقتٍ مبكر (انظر الشكل 1). إذا حاولت الثقب بقوس البلازما على ارتفاع عالٍ للغاية، فلن يتحرك قوس البلازما، ما يتسبب في حدوث اختلالات في الإشعال. القاعدة العامة هي أن يتم الثقب عند 150-200 بالمائة من ارتفاع القطع. يتم الثقب في الأعلى والقطع في الأسفل.

المسافة من الشعلة إلى قطعة الشغل

تُضبط المسافة بين الشعلة وقطعة الشغل أو المسافة الفاصلة أثناء عملية القطع عن طريق مراقبة جهد القوس والتحكم فيه. يجب مراعاة أن جهد القوس هو نفس جهد خرج وحدة الإمداد بالطاقة. مصادر طاقة البلازما تعتبر مصدرًا للتيار، فهي تولد تيار تشغيل ثابتًا جدًا عند القطع بالشعلة. ويختلف الجهد، من ناحية أخرى، بحسب المسافة بين القطب السالب (القطب الكهربائي في الشعلة) والقطب الموجب (المادة التي يتم قطعها). الجهد يتناسب مباشرةً مع المقاومة (ينص قانون أوم على أن فرق الجهد = شدة التيار × المقاومة). المقاومة في القوس هي دالة المسافة. عندما تزيد المسافة بين الشعلة وقطعة الشغل، يرتفع الجهد، وعندما تقل المسافة بين الشعلة وقطعة الشغل، ينخفض الجهد.

يستخدم التحكم في ارتفاع الشعلة جهد القوس للحفاظ على مسافة ثابتة من اللوح أثناء القطع بالشعلة. ويسمح ذلك للنظام بالحفاظ على ارتفاع الشعلة المناسب بغض النظر عن الاختلافات في المادة أو استواء سطح القطع. يضبط المشغل جهد القوس على جهاز التحكم عن بُعد وفقًا لمخططات القطع في دليل تشغيل نظام البلازما. عادةً ما يكون إعداد الجهد هذا بين 100 و200 فولت تيار مستمر.

بعد اكتمال التحكم في ارتفاع الشعلة في عملية استشعار الارتفاع الأولي واختراق الشعلة للوح، تتاح حركة ماكينة القطع بالبلازما وتبدأ الشعلة في التحرك. بمجرد بدء القطع، تبدأ وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) في سحب عينات من جهد القوس من وحدة الإمداد بالطاقة ومقارنته بالجهد المستهدف الذي حدده المشغل. ويضبط الشعلة لأعلى أو لأسفل للحفاظ على هذا الجهد المستهدف.
يتوافق كل إعداد للجهد مع ارتفاع محدد يعمل على تحسين خصائص القوس لتحقيق عملية قطع نظيفة ومستقيمة. يؤثر ارتفاع الشعلة بشكل أكبر على زاوية الشطف لجزء قطع البلازما. يؤدي ضبط الجهد على مستوى مرتفع للغاية إلى إزالة المزيد من المواد من أعلى الشق مقارنةً بالأسفل. هذا يؤدي إلى حدوث تقوس علوي مفرط وزاوية شطف إيجابية (انظر الشكل 2). يؤدي ضبط الجهد على مستوى منخفض جدًا إلى إزالة كمية كبيرة جدًا من المواد من أسفل اللوح. هذا يؤدي إلى حدوث قطع ناقص أو زاوية شطف سلبي (انظر الشكل 3).

الشكل 2	الشكل 3

تتميز عناصر التحكم في ارتفاع الشعلة حاليًا بالعديد من الميزات والإمكانيات. إلا أن أهم أمرين يجب فهمهما هما الاستشعار الأولي للارتفاع والتحكم في جهد القوس. الثقب بالارتفاع الصحيح سيوفر لك المال الذي تنفقه على تكلفة الأجزاء. يضمن القطع بالارتفاع الصحيح جودة قطع جيدة وتقليل عمليات إعادة المعالجة المكلفة. وعند استخدام وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة بشكل صحيح، فإنها ستكون مجدية في وقت قصير.

3 توصيات للتحكم في ارتفاع الشعلة:

• إذا كانت وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) معطلة، فأصلحها، وإذا كانت قديمة، فحدّثها بأخرى جديدة

• إذا لم يكن لديك وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) في ماكينة القطع بالبلازما، ادمجها.

• إذا كنت تشتري ماكينة جديدة، فاحصل على أفضل وحدة تحكم في ارتفاع الشعلة (THC) يمكنك تحمّل تكلفتها. لتحقيق أقصى استفادة من استثمارك، درّب مشغليك على استخدام جميع وظائف وحدة التحكم الأوتوماتيكي في ارتفاع الشعلة (THC).

وحدة التحكم في ارتفاع الشعلة (THC) الجيدة إلى جانب المشغل المدرب جيدًا على استخدامها من الأمور المجدية، حيث تُحسن عمر الأجزاء وجودة القطع وتقيل وقت التعطل.