Επεξεργασία υλικών με πλάσμα

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η εισαγωγή της επεξεργασίας πλάσματος στη βιομηχανία σηματοδότησε μια τεχνολογική ανακάλυψη και μια μετάβαση σε ένα ποιοτικά νέο επίπεδο παραγωγής. Το εύρος των χρήσιμων ιδιοτήτων του πλάσματος είναι πολύ εκτεταμένο. Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για την παραγωγή ηλεκτρονικών συσκευών και συσκευών ημιαγωγών. Χωρίς χημική χάραξη πλάσματος, οι σύγχρονοι προσωπικοί υπολογιστές υψηλής απόδοσης δύσκολα θα έβλεπαν το φως. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό.

Η επεξεργασία ιόντων πλάσματος χρησιμοποιείται επίσης στην οπτική και τη μηχανολογία για τη στίλβωση προϊόντων, την εφαρμογή προστατευτικών επιστρώσεων, τον κορεσμό διάχυσης της επιφάνειας μετάλλων και κραμάτων, καθώς και για τη συγκόλληση και την κοπή λαμαρίνας. Σε αυτό το άρθρο, η εστίαση είναι στις τεχνολογίες συγκόλλησης και κοπής με χρήση πλάσματος.

Γενικές διατάξεις

Από τα σχολικά μαθήματα φυσικής όλοι γνωρίζουν ότι η ύλη μπορεί να υπάρχει σε τέσσερις καταστάσεις: στερεή, υγρή, αέρια και πλάσμα. Τα περισσότερα ερωτήματα προκύπτουν όταν προσπαθούμε να αναπαραστήσουμε την τελευταία κατάσταση. Αλλά στην πραγματικότητα, όλα δεν είναι τόσο δύσκολα. Το πλάσμα είναι επίσης αέριο, μόνο που τα μόριά του είναι, όπως λένε, ιονισμένα (δηλαδή διαχωρίζονται από τα ηλεκτρόνια). Αυτή η κατάσταση μπορεί να επιτευχθείμε πολλούς τρόπους: ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες, καθώς και ως αποτέλεσμα του βομβαρδισμού ηλεκτρονίων ατόμων αερίου στο κενό.

Ένα τέτοιο πλάσμα ονομάζεται χαμηλή θερμοκρασία. Αυτή η φυσική της διαδικασίας χρησιμοποιείται στην υλοποίηση της εναπόθεσης πλάσματος (χαλκογραφία, κορεσμός) στο κενό. Τοποθετώντας τα σωματίδια του πλάσματος σε ένα μαγνητικό πεδίο, μπορεί να τους δοθεί κατευθυνόμενη κίνηση. Όπως έχει δείξει η πρακτική, μια τέτοια επεξεργασία είναι πιο αποτελεσματική σε μια σειρά από παραμέτρους των κλασικών εργασιών στην τεχνολογία μηχανολογίας (κορεσμός σε μέσα σκόνης, κοπή με φλόγα, έκχυση με πάστα με βάση το οξείδιο του χρωμίου κ.λπ.).

Τύποι θεραπείας πλάσματος

Επί του παρόντος, το πλάσμα χρησιμοποιείται ενεργά σε όλες σχεδόν τις βιομηχανίες και την εθνική οικονομία: ιατρική, μηχανική, όργανα, κατασκευές, επιστήμη και ούτω καθεξής.

Πρωτοπόρος στην εφαρμογή της τεχνολογίας πλάσματος ήταν τα όργανα. Η βιομηχανική εφαρμογή της επεξεργασίας πλάσματος ξεκίνησε με τη χρήση των ιδιοτήτων του ιονισμένου αερίου για ψεκασμό όλων των ειδών υλικών και εφαρμογή τους σε επενδύσεις, καθώς και για χάραξη καναλιών προκειμένου να ληφθούν μικροκυκλώματα. Ανάλογα με ορισμένα χαρακτηριστικά της συσκευής των τεχνολογικών εγκαταστάσεων, διακρίνεται η χημική χάραξη πλάσματος, η ιοντοχημική και η χάραξη με δέσμη ιόντων.

Η ανάπτυξη του πλάσματος είναι μια απίστευτα πολύτιμη συμβολή στην ανάπτυξη της τεχνολογίας και στη βελτίωση, χωρίς υπερβολές, της ποιότητας ζωής όλης της ανθρωπότητας. Με το πέρασμαχρόνο, το πεδίο εφαρμογής των ιόντων αερίου έχει επεκταθεί. Και σήμερα, η επεξεργασία πλάσματος (με τη μια ή την άλλη μορφή) χρησιμοποιείται για τη δημιουργία υλικών με ειδικές ιδιότητες (αντοχή στη θερμότητα, σκληρότητα επιφάνειας, αντοχή στη διάβρωση κ.λπ.), για αποτελεσματική κοπή μετάλλων, για συγκόλληση, για στίλβωση επιφανειών και εξάλειψη της μικροτραχύτητας.

Αυτή η λίστα δεν περιορίζεται στη χρήση τεχνολογιών που βασίζονται στην επίδραση του πλάσματος στην επεξεργασμένη επιφάνεια. Επί του παρόντος, τα μέσα και οι μέθοδοι ψεκασμού πλάσματος αναπτύσσονται ενεργά χρησιμοποιώντας διάφορα υλικά και τρόπους επεξεργασίας προκειμένου να επιτευχθούν οι μέγιστες μηχανικές και φυσικές ιδιότητες.

Η ουσία της συγκόλλησης πλάσματος

Σε αντίθεση με τις εγκαταστάσεις κορεσμού και εκτόξευσης ιόντων πλάσματος, σε αυτήν την περίπτωση, η επεξεργασία πλάσματος πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας πλάσμα υψηλής θερμοκρασίας. Η απόδοση αυτής της μεθόδου είναι υψηλότερη από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται παραδοσιακές μέθοδοι συγκόλλησης (φλόγα, ηλεκτρικό τόξο, συγκόλληση με βυθισμένο τόξο κ.λπ.). Ως μείγμα αερίου εργασίας, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται συνηθισμένος ατμοσφαιρικός αέρας υπό πίεση. Έτσι, αυτή η τεχνική χαρακτηρίζεται από την απουσία κόστους για αναλώσιμα αέρια.

Πλεονεκτήματα της συγκόλλησης πλάσματος

Σε σύγκριση με την παραδοσιακή συγκόλληση, η χρήση μηχανής συγκόλλησης πλάσματος είναι ασφαλέστερη. Ο λόγος είναι αρκετά σαφής - η χρήση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου υπό πίεση ως αέριο εργασίας. Επί του παρόντος, η ασφάλεια στην παραγωγή δίνεται πολύ μεγάλη προσοχή από τους ιδιοκτήτεςεπιχειρήσεις, στελέχη και ρυθμιστικές αρχές.

Ένα άλλο πολύ σημαντικό πλεονέκτημα είναι η υψηλή ποιότητα της συγκόλλησης (ελάχιστη χαλάρωση, έλλειψη διείσδυσης και άλλα ελαττώματα). Αν και, για να μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε επιδέξια μια μηχανή συγκόλλησης πλάσματος, χρειάζονται πολλοί μήνες εξάσκησης. Μόνο σε αυτή την περίπτωση, η συγκόλληση και οι αρμοί στο σύνολό τους θα πληρούν υψηλά πρότυπα.

Αυτή η τεχνολογία έχει μια σειρά από άλλα πλεονεκτήματα. Μεταξύ αυτών: υψηλή ταχύτητα της διαδικασίας συγκόλλησης (αύξηση παραγωγικότητας), χαμηλή κατανάλωση ενεργειακών πόρων (ηλεκτρισμός), υψηλή ακρίβεια σύνδεσης, χωρίς παραμόρφωση και παραμόρφωση.

Εξοπλισμός κοπής πλάσματος

Η ίδια η διαδικασία είναι πολύ ευαίσθητη στις τρέχουσες πηγές που χρησιμοποιούνται. Ως εκ τούτου, επιτρέπεται η χρήση μόνο πολύ υψηλής ποιότητας και αξιόπιστων μετασχηματιστών που αποδεικνύουν τη σταθερότητα της τάσης εξόδου. Οι μετασχηματιστές με βήμα προς τα κάτω χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της υψηλής τάσης εισόδου σε χαμηλή τάση εξόδου. Το κόστος ενός τέτοιου εξοπλισμού είναι αρκετές φορές μικρότερο από το κόστος των παραδοσιακών μετατροπέων για συγκόλληση ηλεκτρικού τόξου. Είναι επίσης πιο οικονομικά.

Ο εξοπλισμός κοπής με πλάσμα είναι εύκολος στη χρήση. Επομένως, εάν έχετε τουλάχιστον ελάχιστη εμπειρία και δεξιότητες, μπορείτε να κάνετε όλες τις εργασίες συγκόλλησης μόνοι σας.

Τεχνολογία συγκόλλησης πλάσματος

Ανάλογα με την τάση τροφοδοσίας, η συγκόλληση πλάσματος χωρίζεται σε μικροσυγκόλληση, συγκόλληση σεμεσαίου και υψηλού ρεύματος. Η ίδια η διαδικασία βασίζεται στη δράση μιας κατευθυνόμενης ροής πλάσματος υψηλής θερμοκρασίας σε ένα ηλεκτρόνιο και στις προς συγκόλληση επιφάνειες. Το ηλεκτρόδιο λιώνει, με αποτέλεσμα μια μόνιμη άρθρωση συγκόλλησης.

Κοπή πλάσματος

Η κοπή με πλάσμα είναι μια διαδικασία κατά την οποία ένα μέταλλο κόβεται στα συστατικά μέρη του από ένα κατευθυνόμενο ρεύμα πλάσματος υψηλής θερμοκρασίας. Αυτή η τεχνολογία παρέχει μια τέλεια ομοιόμορφη γραμμή. Μετά από έναν κόφτη πλάσματος, εξαλείφεται η ανάγκη για πρόσθετη επεξεργασία του περιγράμματος των προϊόντων (είτε είναι φύλλο υλικού είτε προϊόντα σωλήνων).

Η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο με χειροκίνητο κόφτη όσο και με μηχανή κοπής πλάσματος για κοπή λαμαρίνας. Το πλάσμα σχηματίζεται όταν ένα ηλεκτρικό τόξο εφαρμόζεται στη ροή του αερίου εργασίας. Ως αποτέλεσμα σημαντικής τοπικής θέρμανσης, λαμβάνει χώρα ιονισμός (διαχωρισμός αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων από θετικά φορτισμένα άτομα).

Εφαρμογές κοπής πλάσματος

Ο πίδακας πλάσματος υψηλής θερμοκρασίας έχει πολύ υψηλή ενέργεια. Η θερμοκρασία του είναι τόσο υψηλή που κυριολεκτικά εξατμίζει με ευκολία πολλά μέταλλα και κράματα. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται κυρίως για την κοπή φύλλων χάλυβα, φύλλων αλουμινίου, μπρούτζου, ορείχαλκου και ακόμη και τιτανίου. Επιπλέον, το πάχος του φύλλου μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό. Αυτό δεν θα επηρεάσει την ποιότητα της γραμμής κοπής - θα είναι τέλεια λεία και ομοιόμορφη, χωρίς ραβδώσεις.

Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι για να αποκτήσετε υψηλή ποιότητα και ομοιόμορφηκόψτε όταν εργάζεστε με υλικό με παχύ τοίχωμα, πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια μηχανή κοπής πλάσματος. Η ισχύς ενός φακού χειρός δεν θα είναι αρκετή για να κόψει μέταλλο με πάχος 5 έως 30 χιλιοστά.

Κοπή αερίου ή κοπή πλάσματος;

Τι είδους κοπή και κοπή μετάλλου πρέπει να προτιμάται; Τι είναι καλύτερο: τεχνολογία κοπής με οξυγόνο ή κοπή πλάσματος; Η δεύτερη επιλογή είναι ίσως πιο ευέλικτη, καθώς είναι κατάλληλη για σχεδόν οποιοδήποτε υλικό (ακόμη και για εκείνα που είναι επιρρεπή σε οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες). Επιπλέον, η κοπή πλάσματος πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας συνηθισμένο ατμοσφαιρικό αέρα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν απαιτεί την αγορά ακριβών αναλώσιμων. Και η γραμμή κοπής είναι τέλεια ομοιόμορφη και δεν απαιτεί τελειοποίηση. Όλα αυτά σε συνδυασμό μειώνουν σημαντικά το κόστος του προϊόντος και κάνουν τα προϊόντα πιο ανταγωνιστικά.

Υλικά κοπής με πλάσμα

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι το μέγιστο επιτρεπόμενο πάχος του επεξεργασμένου μετάλλου ή κράματος εξαρτάται από το ίδιο το υλικό ή την ποιότητά του. Με βάση την πολυετή εμπειρία παραγωγής και την εργαστηριακή ερευνητική εμπειρία, οι ειδικοί δίνουν τις ακόλουθες συστάσεις για το πάχος των επεξεργασμένων υλικών: χυτοσίδηρος - όχι περισσότερο από εννέα εκατοστά, χάλυβας (ανεξάρτητα από τη χημική σύνθεση και την παρουσία στοιχείων κράματος) - όχι περισσότερα από πέντε εκατοστά, χαλκός και κράματα με βάση αυτόν - όχι περισσότερα από οκτώ εκατοστά, αλουμίνιο και τα κράματά του - όχι περισσότερα από 12 εκατοστά.

Όλες οι τιμές που αναφέρονται είναι τυπικές για χειροκίνηταεπεξεργασία. Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας εγχώριας παραγωγής είναι η συσκευή πλάσματος Gorynych. Είναι πολύ φθηνότερο από τα ξένα ανάλογα, ενώ δεν είναι σε καμία περίπτωση κατώτερο, ίσως και ανώτερο από αυτά σε ποιότητα. Στην αγορά παρουσιάζεται μια μεγάλη γκάμα συσκευών αυτού του κατασκευαστή, οι οποίες έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν διάφορες εργασίες (οικιακή συγκόλληση, κοπή και συγκόλληση μετάλλων διαφόρων πάχους, συμπεριλαμβανομένων). Τα παχύτερα φύλλα μπορούν να υποστούν επεξεργασία μόνο σε μηχανήματα υψηλής ισχύος.

Υπάρχουσες μέθοδοι κοπής πλάσματος

Όλες οι υπάρχουσες μέθοδοι κοπής πλάσματος μπορούν να χωριστούν σε πίδακα και τόξο. Επιπλέον, δεν έχει καθόλου σημασία αν χρησιμοποιείται κόφτης χειρός ή μηχάνημα κοπής και κοπής πλάσματος CNC. Στην πρώτη περίπτωση, όλες οι απαραίτητες προϋποθέσεις για ιονισμό αερίου εφαρμόζονται στον ίδιο τον κόφτη. Μια τέτοια συσκευή μπορεί να επεξεργαστεί σχεδόν οποιοδήποτε υλικό (μέταλλα και μη μέταλλα). Στη δεύτερη περίπτωση, το υπό επεξεργασία υλικό πρέπει να έχει ηλεκτρική αγωγιμότητα (διαφορετικά, δεν θα προκύψει ηλεκτρικό τόξο και θα συμβεί ιονισμός αερίου).

Εκτός από τις διαφορές στον τρόπο σχηματισμού του πλάσματος, η επεξεργασία πλάσματος μπορεί επίσης να ταξινομηθεί σύμφωνα με τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά της κοπής σε απλή (χωρίς τη χρήση βοηθητικών ουσιών), επεξεργασία με νερό και επεξεργασία σε προστατευτικό περιβάλλον αερίου. Οι δύο τελευταίες μέθοδοι σάς επιτρέπουν να αυξήσετε σημαντικά την ταχύτητα κοπής και ταυτόχρονα να μην φοβάστε την οξείδωση μετάλλων.