نظام القطع بالبلازما مقارنة بالمشعل - القرار في يدك

عندما يتعلق الأمر بقطع المعادن، يشير معظم المصنّعين إلى القطع بالبلازما أو القطع بالوقود الأكسجيني باعتبارهما التقنيتين الأكثر شيوعًا. ولكل من التقنيتين الإيجابيات والسلبيات والمزايا والعيوب ومن يثني عليها ومن ينتقدها. وكما هو متوقع، فإن اختيار نظام القطع الأنسب لهذه المهمة ليس بالضرورة أمرًا سهلاً. يعتمد الاختيار على الاستخدام ونوع المادة المراد قطعها وسُمكها وجودة القطع وتكاليف التشغيل وموقع العمل والعديد من العوامل الأخرى.

وفي هذا المنشور، سنستعرض بعض هذه العوامل. ولكن أولاً، دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل كل تقنية.

كيف تعمل أنظمة القطع بالبلازما

تستخدم ماكينة قاطع البلازما أو نظام القطع بالبلازما تيار البلازما لنقل الطاقة إلى مادة العمل الموصلة. يتشكل تيار البلازما عادةً عن طريق دفع غاز، مثل النيتروجين أو الأكسجين أو الأرجون - أو حتى الهواء - عبر فوهة ضيقة. يضيف التيار الكهربائي الناتج عن مصدر طاقة خارجي طاقة كافية إلى تدفق الغاز لتأيينه، ما يحوله إلى قوس بلازما. ولذلك، يُطلق على هذه العملية غالبًا اسم القطع بقوس البلازما. يقطع قوس البلازما قطعة الشغل عن طريق صهرها أولاً، ثم نفخ المعدن المنصهر بعيدًا. يُعد القطع بالبلازما مناسبًا لمجموعة واسعة من الاستخدامات، مثل القطع المستقيم والشطف والتجريف وقطع الثقوب وقطع التفاصيل الدقيقة ووضع العلامات. يمكنك معرفة المزيد عن القطع بالبلازما هنا في صفحة "تقنية قطع البلازما".

كيفية عمل مشاعل الوقود الأكسجيني

القطع بالوقود الأكسجيني هو تفاعل كيميائي بين الأكسجين النقي والصلب لتشكيل أكسيد الحديد. ويمكن وصفه بأنه صدأ سريع ومحكوم. يُستخدم لهب التسخين المسبق لرفع درجة حرارة سطح الفولاذ إلى حوالي 962 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت، مع لون أحمر فاقع). ثم يُوجَّه الأكسجين النقي نحو المنطقة الساخنة في شكل تيار دقيق عالي الضغط. ومع تأكسد الفولاذ وانفجاره لتشكيل تجويف، يتم تحريك جهاز التسخين المسبق وتيار الأكسجين بسرعة ثابتة لتشكيل قطع متواصل. هناك أربعة غازات وقود أساسية تُستخدم بشكل شائع مع الأكسجين لهذه العملية: الأسيتيلين والبروبان والبروبيلين والغاز الطبيعي. تشمل الاستخدامات والتطبيقات الرئيسية (على سبيل المثال لا الحصر) قطع الفولاذ لأغراض التصنيع أو التفكيك وتسخين الأجزاء من أجل الثني أو التقويم أو المعالجة الحرارية وفك الأجزاء والمسامير العالقة أو الصدئة أثناء أعمال الإصلاح.

تُستخدم كلتا التقنيتين على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك شركات التصنيع العامة وورش التصنيع التي تعمل حسب الطلب وورش تجديد السيارات والبناء وتكييف الهواء والتصنيع الميكانيكي والتعدين وبناء السفن وحتى الأعمال الفنية واللافتات والزينة. ويمكن أيضًا استخدام هذه التقنيات مع أنظمة التحكم في الحركة التي تعمل بالبرمجيات على طاولة CNC.

والآن، دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض نقاط القوة والضعف في كل منها بالنسبة لأنواع مختلفة من الوظائف.

نوع المواد المطلوب قطعها

يمكن استخدام أنظمة القطع بالبلازما في العمل على معظم المعادن الموصلة للكهرباء، بما في ذلك المعادن الحديدية مثل الفولاذ الكربوني والحديد الزهر والفولاذ المقاوم للصدأ، والمعادن غير الحديدية مثل الألومنيوم والنحاس الأصفر والنحاس. تعمل أنظمة القطع بالوقود الأكسجيني فقط مع المعادن التي تتأكسد بسهولة، ما يستبعد النحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم، وهي معادن شائعة الاستخدام في ورش العمل على المعادن.

سُمك المعدن

تُستخدم مشاعل البلازما عادةً لقطع المعادن التي يصل سمكها إلى 2 بوصة، على الرغم من أن البلازما قادرة على قطع المواد التي يصل سمكها إلى 6 بوصات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للبلازما قطع المعادن الرقيقة بسرعة أكبر من مشاعل الوقود الأكسجيني، مع إحداث تشوه طفيف أو معدوم في المعدن. يُستخدم القطع بالغاز والأكسجين في الغالب لقطع الفولاذ الكربوني السميك الذي يتراوح سمكه بين 2 و12 بوصة.

جودة القطع

تنتج مشاعل البلازما قطعًا أكثر دقة لأنها تقطع بسرعة مع القليل من الخبَث، ما ينتج عنه قطع نظيفة ذات شق (عرض القطع الفعلي) أضيق مقارنة بمشاعل الوقود الأكسجيني. في عملية القطع بالوقود الأكسجيني، تُعد مهارة المشغل العامل الأكثر أهمية في تحديد جودة القطع. وهناك عامل آخر يتمثل في ضرورة التسخين المسبق للركيزة. في عملية القطع بالبلازما، لا تحتاج قطعة العمل إلى التسخين المسبق كما هو الحال مع نظام القطع بالوقود الأكسجيني، ما يوفر وقتًا كبيرًا.

التكاليف

في معظم الحالات، تكون التكاليف الرأسمالية الأولية لأنظمة البلازما أعلى من تلك الخاصة بأنظمة الوقود الأكسجيني، ومع ذلك، فإن تكاليف التشغيل على المدى الطويل تكون أقل مع أنظمة البلازما، لا سيما عندما لا تكون هناك حاجة إلى أسطوانات الغاز. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة إلى الأعمال التي تتطلب قطعًا نظيفًا ودقيقًا، قد تكون تكلفة القطع بالوقود الأكسجيني أعلى في حال الحاجة إلى أي أعمال تنظيف بعد القطع.

قابلية النقل

لطالما كانت مشاعل الوقود الأكسجيني خيارًا شائعًا في الأعمال الميدانية نظرًا إلى سهولة حملها، فهي لا تحتاج إلى كهرباء، ولا تتطلب سوى مشعل وعبوات غاز، ويمكن تشغيلها في أي مكان تقريبًا. أما أنظمة القطع بالبلازما، فهي لا تتطلب سوى وصلة كهربائية وهواء مضغوط. ومع ذلك، فإن التقدم التكنولوجي جعل أنظمة البلازما الحالية أصغر حجمًا وأخف وزنًا من أي وقت مضى. على سبيل المثال، توفر مجموعة Hypertherm Powermax من أنظمة القطع والتجريف بالبلازما المحمولة أداءً مثاليًا على المعادن التي يصل سمكها إلى 1-1/2 بوصة. يُعد نظام القطع بالبلازما Powermax30 AIR أكثر وحدات Hypertherm قابليةً للنقل، حيث يقل وزنها عن 30 رطلاً وتشتمل على ضاغط هواء مدمج، ما يتيح قطع المعادن في أي مكان يتوفر فيه تيار كهربائي أحادي الطور. في معظم مواقع العمل النائية، لا تشكل الطاقة مشكلة، حيث يتوفر عادةً مولد كهربائي يعمل بمحرك.

السلامة

تتطلب أنظمة القطع بالوقود الأكسجيني تخزين أو مناولة غازات خطرة، وهو ما لا ينطبق على أنظمة القطع بالبلازما.

وختامًا، يمكن لكلتا طريقتي القطع عادةً إنجاز المهمة، لكن لكل منهما مزاياها الخاصة التي تعتمد على نوع المادة وسُمكها، بالإضافة إلى الاستخدام النهائي للمعدن.

هل ما زلت تتساءل عن عملية القطع الأنسب لك؟ تفضل بزيارة صفحة "اختيار عملية القطع" لمعرفة المزيد عن أنواع طرق القطع وبعض قدراتها.