نظام القطع المحمول بالبلازما مُصمم ليستخدمه العامل في موقع العمل

قطع المعادن باستخدام الأنظمة الحرارية، مثل الوقود الأكسجيني (المعروف أيضًا باسم القطع باللهب) أو البلازما، أصبح الطريقة المفضلة لمجموعة واسعة من الاستخدامات. ومن المحتمل جدًا أن تجد أحد هذه الأنظمة يستخدمه جميع أنواع عمال اللحام أو من المصنعين أو الميكانيكيين أو عمال الحديد، بدءًا من فنيي صناعة المعادن والهواة، ووصولًا إلى فنيي إصلاح هياكل السيارات، ومشغلي ورشة الماكينات، والعمال في ورش العمل، والمهندسين في المصانع. بالنسبة إلى التطبيقات الصناعية الثقيلة، يمكن تجهيز ماكينات البلازما بأنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) المدعومة ببرنامج لقطع المعادن بالبلازما، ومع ذلك، فالعديد من الصناعات تحتاج إلى وسائل قطع المعادن المتنقلة والمحمولة يدويًا. الطريقتان الأكثر شيوعًا للقطع المحمول هما البلازما والوقود الأكسجيني.

ما أهمية أن يكون الجهاز محمولًا؟

بالنسبة إلى العديد من مهام تصنيع المعادن، من الضروري أن يكون نظام القطع بالبلازما محمولًا بحيث يمكن نقله إلى المنطقة التي يتم فيها العمل بدلًا من اصطحاب المعدن إلى مكان وجود المعدات.  علاوة على ذلك، فالقطع بالبلازما خفيف الوزن، ويتيح حجمه الصغير نقله بسهولة وأمان بالاستعانة بشخص واحد أو شخصين.  تحسنت تصميمات أنظمة القطع بالبلازما بشكل كبير مع الوقت لتصبح أكثر قابلية للحمل والنقل وأكثر قوةً.  فعلى سبيل المثال، نظام القطع MAX100 (نظام القطع بالبلازما الشهير بقدرة 100 أمبير من التسعينيات) ونظام القطع الحالي Powermax65 SYNC (نظام القطع بالبلازما بقدرة 65 أمبير) كلاهما يقطع سمك 1 1⁄4 بوصة بسرعة 5 بوصات/الدقيقة (IPM)، ولكن الطراز الأحدث أصغر بنسبة 85% وأخف وزنًا بنسبة 85%. 

وهناك سبب آخر يجعل قابلية الحمل مهمة، وهو نوع الطاقة المتاحة في الموقع الذي يتم فيه القطع أو التجريف.  أنظمة القطع بالبلازما المصممة للعمل خارج نطاق الطاقة 1 فاز و3 فاز أو التي تحتوي على نطاق جهد تشغيل واسع هي الأكثر قابلية للحمل والنقل وتتسم بالمرونة.  الأنظمة التي تحتوي أيضًا على نطاق تكيّف واسع للجهد ومصممة لحماية نفسها عندما تكون هناك تقلبات كبيرة في خرج الطاقة من مولد قديم يعمل بالمحرك مهمة للغاية لأن هذا التباين يمكن أن يؤثر سلبًا على أداء نظام القطع بالبلازما وكذلك على الموثوقية.

دعونا نلقي نظرة سريعة على الاختلافات بين تقنيات الوقود الأكسجيني والبلازما.

كيفية عمل القطع بالوقود الأكسجيني

القطع بالوقود الأكسجيني ينشئ تفاعلًا بين الأكسجين النقي والفولاذ لتكوين أكسيد الحديد. وغالبًا ما يوصف بأنه صدأ سريع ومحكوم. تُستخدم شعلات التسخين المسبق لرفع درجة حرارة سطح أو حافة الحديد إلى حوالي 962°م (1800°ف، لون أحمر فاتح). ثم يُوجّه الأكسجين النقي نحو المنطقة المسخنة عبر تيار دقيق وعالي الضغط يتم التحكم فيه عبر المنظمات. ويؤكسد الفولاذ ثم يُفرّع لتشكيل تجويف بينما يتحرك تيار التسخين المسبق والأكسجين بسرعة ثابتة لإنتاج عملية قطع مستمرة وغير متقطعة. قد يؤثر نوع غازات الوقود المستخدمة على معلمات مختلفة لعملية القطع. غالبًا ما يستخدم الأسيتيلين والبروبان والبروبيلين والغاز الطبيعي مع الأكسجين. ويعتمد قرار استخدام غاز الوقود على تطبيق القطع والتكاليف النسبية ومتطلبات خرج الحرارة واستهلاك الأكسجين.

كيفية عمل القطع بالبلازما

يستخدم نظام أو ماكينة القطع بالبلازما قوس البلازما لنقل الطاقة إلى مادة موصلة. وعادةً ما يتشكل قوس البلازما عن طريق دفع غاز مثل النيتروجين أو الأكسجين أو الأرجون - أو حتى الهواء - من خلال فوهة ضيقة. الفوهة عبارة عن قطعة واحدة من مجموعة أو خرطوشة استهلاكية تتضمن قطبًا كهربائيًا. ويضيف التيار الكهربائي الذي تنتجه وحدة خارجية للإمداد بالطاقة قدرًا كافيًا من الطاقة إلى تدفق الغاز عبر القطب الكهربي لتأيينه، ما يحوله إلى قوس بلازما. ولهذا السبب غالبًا ما يُطلق على هذه العملية اسم القطع "بقوس" البلازما. يقطع قوس البلازما قطعة الشغل عن طريق إذابتها أولًا، ثم ينفخ المعدن المنصهر بعيدًا.

تختلف طريقة البدء لإنشاء قوس البلازما، حيث تستخدم بعض الأنظمة طريقة عالية التردد بينما يستخدم بعضها قوسًا تجريبيًا. ويمكن النظر إلى نظام القطع بالبلازما ذي القوس التجريبي بشكل عام على أنه أكثر أمانًا.  يُستخدم القوس التجريبي عادةً في أنظمة البلازما الهوائية المحمولة واليدوية، بينما يُستخدم التردد العالي عادةً في الأنظمة الآلية الثقيلة.

وفي هذا المنشور، سنركز على ماكينات قطع المعادن بالبلازما الهوائية وكيفية استخدامها في هذا المجال.

مزايا مشاعل البلازما مقارنةً بالوقود الأكسجيني معروفة جيدًا

تشتهر معدات القطع بالبلازما بعمليات القطع الدقيقة وقدرة القطع والسرعة والإنتاجية وانخفاض تكاليف التشغيل والتنوع. يمكن لأدوات البلازما قطع أي معدن موصل للكهرباء، بما في ذلك الفولاذ المطاوع والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم، كما يمكنها التعامل مع المعادن الصدئة والمطلية والممتدة. تتيح عملية القطع بالبلازما عملية قطع نظيفة مع إنتاج الحد الأدنى من الخَبث وتوفر عادةً قطعًا سلسًا بشق أضيق مقارنةً بالتي تنتجها شعلة الوقود الأكسجيني. توفير وقت العملية، لا يلزم تسخين المعدن المراد قطعه مسبقًا، ويمكن الوصول إلى سرعات أكبر على الصفائح المعدنية الأرق، مع الحد الأدنى من تشوه المعدن أو دون تشوه من الأساس. بالإضافة إلى ذلك، تتفوق البلازما عادةً على مشاعل الوقود الأكسجيني عند قطع المعادن المكدسة.

ونظرًا إلى أن أنظمة القطع بالبلازما الهوائية لا تتطلب استخدام غازات قابلة للاشتعال، فهي توفر أيضًا مزايا تتعلق بالسلامة مقارنةً بأنظمة القطع الأخرى، مثل أدوات القطع بالوقود الأكسجيني التي تستخدم مصدر وقود، عادةً الأسيتيلين، والذي يعتبر غير مستقر تمامًا وقابل للاشتعال.

ولكن ما هي أدوات القطع المعدنية الأكثر عملية في مجال الاستخدام، لأن العمل قد يتطلب من العمال الذهاب إلى أماكن بعيدة، مثل المناجم أو السفن؟ قد يعمل مقاولو أعمال التدفئة والتهوية وتكييف الهواء على السلالم، ويتسلقون إلى أماكن غير مريحة.  وبالطبع، يمكن اللجوء دائمًا إلى الأدوات اليدوية: يمكن لأدوات قص المعادن والمقصات والمناشير اليدوية القديمة التعامل مع بعض مهام قطع المعادن الخفيفة، ولكن العمل يكون بطيئًا، وعادةً ما يكون القطع غير مشذب. قابلية النقل معيار رئيسي. في وقت مبكر، كان من المفترض أن تكون أدوات القطع بالوقود الأكسجيني أكثر عملية في المهام التي تُنفذ خارج الموقع، وذلك لأنها لا تتطلب طاقة كهربائية أو ضاغط هواء، كما هو الحال مع أنظمة القطع بالبلازما، وتعمل في أي موقع تقريبًا.

ومع ذلك، أصبحت التطورات التكنولوجية الآن خيارًا قياسيًا وقابلًا للحمل لتقنيات القطع بالبلازما. الجيل الجديد من أنظمة القطع بالبلازما مصمم بحيث يكون قابلًا للحمل: فهي خفيفة الوزن ولكنها توفر طاقة كافية لقطع أي معدن تقريبًا. والآن، وبفضل كونها أداة خفيفة الوزن وسهلة الإعداد للمبتدئين، فأنظمة القطع بالبلازما المحمولة تعد أداة أساسية لأي شخص يعمل بالمعادن. بالإضافة إلى ذلك، لا تمثل الحاجة إلى الطاقة الكهربائية مشكلة في معظم مواقع العمل، فالمولدات التي تعمل بالمحركات متاحة عادةً.

أنظمة القطع بالبلازما من Hypertherm توفر أفضل قابلية للتنقل في فئتها

تعد مجموعة ماكينات القطع المحمولة بالبلازما Hypertherm Powermax® أمثلة رائعة على الأدوات خفيفة الوزن التي تحتوي على مكبس قوي لمجموعة متنوعة من التطبيقات. يُعد نظام القطع بالبلازما بقدرة 30 أمبير Powermax30 ® AIR خطوة إضافية نحو سهولة الحمل، حيث يتميز بوجود ضاغط هواء مدمج، ما يعني أن العمال يحتاجون فقط إلى مصدر طاقة وإلى الأداة نفسها. في الأساس، يمكن تشغيل نظام القطع بالبلازما مزدوج الجهد والمحمول بوزن 13,5 كجم (30 رطلًا) في أي مكان، حيث يتسم بنفس المزايا التي تتمتع بها الموديلات التي تسبقه والتي تتمثل في شدة التيار، وجودة القطع الفائقة، وسرعات القطع الكبيرة، وتكاليف التشغيل المنخفضة، وضمان رائع لعدة سنوات، والقدرة على قطع مجموعة متنوعة من أنواع المعادن وسماكات قطع مختلفة.

تقدم Hypertherm أيضًا أنواعًا مختلفة من المواد الاستهلاكية التي يمكن أن تساعد في الاستخدام المحمول. تحل خرطوشة Powermax SYNC الاستهلاكية المكونة من قطعة واحدة محل المكدس المكون من 5 قطع، ما يجعل نقلها إلى مكان العمل سهلًا ويجنبك القلق بشأن تجميع المواد الاستهلاكية معًا بشكل صحيح. تقدم Hypertherm أيضًا مواد استهلاكية HyAccess بطول 3 بوصات، ما يسمح للمستخدمين بالقطع في الأماكن التي يصعب الوصول إليها.