Połączenie jakości cięcia, produktywności, kosztów eksploatacji i wszechstronności sprawia, że obecnie plazma jest najpopularniejszym przemysłowym procesem cięcia.

Co to jest plazma?

Plazma to czwarty stan materii. Zwykle myślimy o trzech stanach skupienia materii: stałym, ciekłym i gazowym. W przypadku dobrze nam znanej substancji, jaką jest woda, te trzy stany to lód, woda i para wodna.

Schemat wykorzystania energii cieplnej do uzyskania plazmy

Różnią się one względnym poziomem energii. Doprowadzenie do lodu energii w formie ciepła powoduje jego topnienie i przejście w stan ciekły — wodę. Doprowadzenie jeszcze większej ilości energii powoduje parowanie wody, która przekształca się w parę. Gdyby podgrzać parę jeszcze bardziej, do około 11 700°C, rozdzieliłaby się na kilka gazów składowych i stała przez to elektrycznie przewodząca (lub zjonizowana). Taki zjonizowany gaz o dużej energii jest nazywany plazmą.

System cięcia plazmowego przekazuje energię na obrabiany materiał przewodzący za pośrednictwem strumienia plazmy. Strumień plazmy jest zwykle formowany w wyniku przepuszczenia przez wąską dyszę takiego gazu, jak azot, tlen, argon — a nawet powietrze. Prąd elektryczny wytwarzany przez zewnętrzny zasilacz zapewnia energię wystarczającą do zjonizowania przepływającego gazu i zamienia go w łuk plazmowy osiągający temperatury do 40 000˚F. Łuk plazmowy tnie element obrabiany, topiąc go i zdmuchując stopiony metal.

Komponenty systemu plazmowego

Podstawowy system cięcia plazmowego składa się z następujących komponentów:

  • Zasilacz — źródło zasilania prądem stałym (DC). Napięcie obwodu otwartego jest zwykle z zakresu od 240 do 400 V DC. Szybkość cięcia i maksymalna grubość ciętego materiału zależy od prądu wyjściowego (natężenia prądu) zasilacza i całkowitej mocy znamionowej. Główną funkcją zasilacza jest dostarczanie energii w ilości niezbędnej do utrzymania łuku plazmowego po jonizacji.
  • Obwód zajarzenia łuku — W większości chłodzonych cieczą palników o mocy co najmniej 130 A jest to obwód generatora wysokich częstotliwości, który wytwarza napięcie prądu zmiennego z zakresu od 5000 do 10 000 V przy częstotliwości ok. 2 MHz. To napięcie służy do wytworzenia wewnątrz palnika łuku o dużej intensywności, który jonizuje gaz, tworząc w ten sposób plazmę. W przeciwieństwie do obwodu zapłonowego wysokiej częstotliwości palniki plazmy powietrznej wykorzystują do jonizacji gazu ruchomą elektrodę albo technologię „rozruchu z przepływem wstecznym”.
  • Palnik — Pełni funkcję uchwytu materiałów eksploatacyjnych, takich jak dysza i elektroda, a także zapewnia chłodzenie tych elementów (gazem lub wodą). Dysza i elektroda zwężają i utrzymują strumień plazmy.

Oprogramowanie do cięcia plazmowego

W przypadku cięcia zmechanizowanego oprogramowanie do cięcia plazmowego służy do programowania maszyny cięcia. W niektórych przypadkach oprogramowanie CNC może być używane do programowania pojedynczych części lub małych serii, jednak większość wykonawców i producentów polega na oprogramowaniu powszechnie znanym jako oprogramowanie do rozmieszczania CAD/CAM, które oferuje znacznie większe możliwości i funkcje.

Niektóre typy oprogramowania do rozmieszczania CAD/CAM współpracujące z plazmą mogą kontrolować i automatycznie ustawiać niemal każdy aspekt operacji cięcia plazmowego. Na przykład oprogramowanie ProNest® firmy Hypertherm obsługuje takie parametry, jak natężenie prądu łuku, napięcie, wstępny przepływ gazu, przepływ cięcia, szybkość cięcia, wysokość cięcia, typ przebijania, wysokość przebijania i inne. Wszystkie te parametry upraszczają pracę operatora maszyny oraz zwiększają produktywność.

Inne funkcje często spotykane w oprogramowaniu do cięcia plazmowego:

  • Unikanie kolizji
  • Cięcie łańcuchowe
  • Cięcie mostkowe
  • Cięcie na wspólnej linii
  • Cięcie wielogłowicowe
  • Wycinanie szkieletu

W niektórych przypadkach oprogramowanie może pomóc w osiągnięciu optymalnych efektów:

  • Lepsza jakość otworu
  • Łatwiejsze ustawianie ukosowania
  • Krótszy czas cyklu

Typowe zastosowania i branże

Plazma jest stosowana zarówno w systemach ręcznych, jak i zmechanizowanych, do cięcia różnorodnych materiałów przewodzących, takich jak stal miękka, stal węglowa, stal nierdzewna, aluminium, miedź, mosiądz i inne metale.

Zastosowania cięcia:

Branże i rynki:

  • Gospodarka rolna i hodowlana
  • Przemysł stoczniowy
  • Górnictwo
  • Energetyka
  • Produkcja elementów mechanicznych oraz instalacji ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji
  • Centra serwisowania stali
  • Sprzęt budowlany
  • Restaurowanie pojazdów
  • Sztuka obróbki, oznakowanie i zdobnictwo
  • Rury i przewody rurowe
  • Ogólne zastosowania budowlane
  • Budowa w służbie cywilnej
  • Produkcja ogólna i zastosowania warsztatowe

Nie wiesz, jakiego procesu lub metody użyć?

Przydatne informacje: