مختصری از برش پلاسما و سیر تکامل آن:
امروزه در دنیای ساخت و تولید. فلزات مدرن، برش پلاسما بسیار فراگیر شده است. هزینه کم، سهولت استفاده و. قابلیت‌های بی‌نظیر تجهیزات برشکاری پلاسما، آنها را. برای طیف گسترده‌ای از مصارف. روزمره کاربردی می‌سازد. با این حال، همیشه اینگونه نبوده است.
در این مقاله با تاریخچه و سیر تکاملی برش پلاسما و. مسیر طولانی تحول این تکنیک برشکاری. تا به امروز و هر آنچه که امروز قادر. به انجام آن هستیم آشنا میشویم.
برش پلاسما چیست؟
فلزات را میتوان به دو صورت مکانیکی و. حرارتی برش داد. برش پلاسما یک روش برش حرارتی میباشد و. فرآیندی است که در آن از یک گاز متمرکز و. یونیزه شده جهت برش. مواد رسانای الکتریکی با استفاده از. پلاسمای داغ استفاده میشود. پلاسما-Plasma حالت چهارم ماده است که. شبیه گاز میباشد و از. اتم‌هایی تشکیل شده است که تمام یا. تعدادی از الکترون‌های خود را از دست داده و یونیزه. شده است.
پلاسما با گرم کردن قطعه فلز مورد نظر، موجب. ذوب آن شده و با پراکنده کردن این. فلز ذوب شده، موجب. تسهیل در برش آن میگردد. از این تکنیک بیشتر جهت برش فلزات با. مقطع نازکتر استفاده شده و قطعه برش خورده. با این روش، ظرافت بیشتری خواهد داشت.
موارد استفاده از برش پلاسما:
برش پلاسما برای برش. فلزاتی با ضخامت تا 20. میلیمتر، ایده‌آل میباشد. از این روش برای برش آلومینیوم ، فولاد. ضد زنگ و موارد دیگر در انواع صنایع پتروشیمی و. پالایشگاهی استفاده میشود. همچنین نیروگاههای زیادی از این. نوع برش، برای تولید قطعات مورد نیاز خود استفاده مینمایند.
صنایع خودروسازی، از دیگر مصرف کنندگان. دستگاههای برش پلاسما هستند. برش فلزات با روش پلاسما در. صنایع نظامی، دفاعی و کشتی سازی نیز کاربردهای. فراوانی داشته و عملیات برش برای. سازه‌های سبک را با دقتی بالا انجام میدهد. به‌طور کلی این روش برش برای برش سازه‌های. فولادی مستحکم با گرمای کم به کار رفته و. سرعت و دقت بالایی نیز دارد که. نسبت به برش‌های سنتی بسیار دقیق‌تر میباشد.
چگونه برش پلاسما به وضعیت فعلی تبدیل شد؟
برش پلاسما راه طولانی را برای. تکامل از زمان اختراع در. سال ۱۹۵۷ میلادی تا. به امروز طی نموده است. این اختراع جدید با پیشرفت و تکمیل. این فناوری کاربردی، برش پلاسما را. کارآمدتر و مقرون به صرفه تر کرده است.
برای درک کامل پیشرفت این فناوری، ابتدا باید. ببینیم همه چیز از کجا شروع شد و. در نظر داشته باشیم قبل از اینکه. تلفن‌های بی سیم یا حتی. زیپ وجود داشته باشند، دکتر رابرت. گیج برش پلاسما را اختراع نمود.
سیر تحول و تکامل برش پلاسما در گذر زمان به ترتیب ذیل میباشد:
همانطور که مشاهده می‌کنید، برش پلاسما در گذر. سالیان متمادی و در طول. شصت و چهار سال زمان. توانمندتر، ارزان تر و با کارکرد بسیار. آسانتر عرضه شده است. سرعت و کیفیت این برش نیز. بسیار بالاتر و فراتر از آن. چیزی است که. شرکت Union Carbide در سال 1957 متصور بود.
سیستم‌های برشی که زمانی کل. اتاق را اشغال می نمودند، اکنون ممکن است روی. شانه کاربر آویزان شده و از یک. نردبان بالا برده شوند. فناوری که زمانی تنها بزرگترین. شرکت‌ها می‌توانستند از عهده. هزینه هایش برآیند، اکنون حتی برای خریداران. جزء نیز مقرون به صرفه و دست یافتنی میباشد. تورچ‌های اکسیژن-سوخت (Oxy-fuel torches) نیز. که زمانی مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اکنون در. بسیاری از کارگاه‌های ساخت و تعمیر خاک میخورند.
تجهیزات برش پلاسما:
تورچ پلاسما- برای واحدهای کوچک، تورچ هواخنک و برای واحدهای بزرگ ، تورچ آب خنک مورد نیاز است.
منبع تغذیه– منبع تغذیه جریان ثابت (DC) با. مدار باز میباشد و ولتاژ مدار. معمولاً در محدوده 240 تا 400 VDC است. جریان خروجی (آمپر) و درجه. کیلووات منبع تغذیه، سرعت و. ضخامت برش پلاسما را تعیین می‌نماید. وظیفه اصلی منبع تغذیه. تامین انرژی صحیح برای حفظ. قوس پلاسما پس از یونیزاسیون میباشد.
مدار یا کنسول راه اندازی قوس الکتریکی- در اکثر تورچ‌های آب خنک 130 آمپر و بالاتر، با یک مدار تولید. فرکانس بالا مواجه هستیم که. ولتاژ AC بین 5000 تا 10000 ولت در فرکانس. تقریبی 2 مگاهرتز تولید میکند. این ولتاژ یک قوس متمرکز در داخل تورچ ایجاد. میکند تا گاز را یونیزه و پلاسما تولید نماید. به جای مدار فرکانس. بالای فوق، تورچ‌های پلاسمای. هوا-خنک معمولاً از یک. الکترود متحرک یا فناوری «شروع برگشتی» برای. یونیزه کردن گاز استفاده میکنند.
مدار یا کنسول راه اندازی قوس الکتریکی- در اکثر تورچ‌های آب خنک 130 آمپر و بالاتر، با یک مدار تولید. فرکانس بالا مواجه هستیم که. ولتاژ AC بین 5000 تا 10000 ولت در فرکانس. تقریبی 2 مگاهرتز تولید میکند. این ولتاژ یک قوس متمرکز در داخل تورچ ایجاد. میکند تا گاز را یونیزه و پلاسما تولید نماید. به جای مدار فرکانس. بالای فوق، تورچ‌های پلاسمای. هوا-خنک معمولاً از یک. الکترود متحرک یا فناوری «شروع برگشتی» برای. یونیزه کردن گاز استفاده میکنند.
الکترود– دارای فریم مسی و تنگستن درونی میباشد.
واحد کنترل– پنلی که در آن تنظیمات صورت می پذیرد.
گاز برش– یک یا چند گاز جهت برش مورد نیاز است.
تامین کننده آب خنک– آب تامین شده از این سیستم برای خنک کردن تورچ استفاده میگردد.
رگلاتور– رگلاتور حاوی گیج فشار، برای کنترل گاز مصرفی میباشد.
کاربردهای برش پلاسما:
روش‌های بسیاری برای برش فلزات وجود دارد، ولی. دلایل و عوامل زیر به ما می‌گویند که. چرا می‌بایست از برش پلاسما استفاده کرد:
- سرعت برش بالا
سرعت برش پلاسما بالاست. زمانی که جهت اتمام. پروژه با کمبود زمان مواجه هستیم، میتوان از برش. پلاسما استفاده نمود. با سرعت برش بیش از ۲۵۰. سانتیمتر در دقیقه، این برش. بسیار سریع میباشد و. طبیعتا سرعت با افزایش. ضخامت قطعه کار کاهش میابد، اما برای. اغلب کارهای روزمره، برش پلاسما. باعث صرف جویی در زمان میشود.
اشتهای فراوان برای برش
برش‌های پلاسما کاربردهای مختلفی دارند و. میتوانند انواع بسیاری از فلزات را برش دهند مانند. فولاد، آلومینیوم، فولاد. ضد‌زنگ. دستگاه برش پلاسما اشتهای فراوانی دارد. تقریبا میتوان هر نوع فلز یا آلیاژ را به خوردش داد. کیفیت برش تفاوت‌هایی خواهد داشت. مخصوصا بر حسب گازهای مورد استفاده. اما دستگاه برش پلاسما آن را می بلعد.
چند کاره بودن
پلاسما چند کاره است. نه تنها میتوان با آن برش داد، بلکه. میتوان اریب، گود، لایه برداری، علامت گذاری و. یا حتی جوشکاری نیز انجام داد. هیچ ابزاری در کارگاه‌های. فلزکاری تا این حد انعطاف پذیر نیست.
امنیت بالا
برش پلاسما گازهای خطرناک تولید نمیکند. اکثر این برش‌ها با. هوای فشرده انجام میشود. از نیتروژن، آرگون و حتی. آب نیز برای کمک به برش استفاده میشود. این بسیار ایمن تر از. استیلن، پروپیلن و سایر گازهای قابل. اشتعال و فرار است که در فرآیندهای برشکاری. سنتی با سوخت‌های هوا-گاز استفاده میشود.
مزایای برش پلاسما:
- برای برش قطعات با ضخامت. متوسط ، هزینه برش پلاسما در. مقایسه با سایر تجهیزات برشکاری ارزانتر میباشد.
- برش پلاسما را برخلاف تکنیک هوا-برش که. فقط برای فلزات آهنی مناسب است، میتوان بر روی تمام مواد رسانا انجام داد.
- برش پلاسما موثرترین وسیله برای برش. استنلس استیل و آلومینیوم با ضخامت متوسط است.
- سرعت برش پلاسما سریعتر از. هوا- برش میباشد. بطوریکه این برش یک چهارم زمان برای. ایجاد برش نسبت به فناوری‌های مشابه خود را دارد.
- سرعت برشکاری در پلاسما باعث افزایش. دقت و تمیزی برش، کاهش اشتباه توسط. کاربر و افزایش تولید و بهینه سازی میشود.
دستگاههای CNC برش پلاسما میتوانند دقت و تکرار عملیات فوق العاده ای را ارائه دهند.
- برش پلاسما را زیر آب نیز میشود. انجام داد، این کار باعث تاثیرگذاری کمتر. حرارت بر محیط پیرامون برش و به. حداقل رساندن سر و صدا میشود.
- برش پلاسما میتواند اشکال. پیچیده‌تری را برش دهد زیرا از دقت. بالایی برخوردار است. این نوع برشکاری منجر به حداقل. رسوب میشود زیرا خود فرآیند مواد. مذاب اضافی را از محیط برش دور میکند، به این. معنی که ریزه کاری و تمیز کاری کمی پس از برش مورد نیاز است.
- منجر به تاب برداشتن. قطعه نمیشود زیرا سرعت بالا در برش، انتقال حرارت را به میزان. قابل توجهی کاهش میدهد.
- به دلیل متکی بودن بر گازهای بی اثر ، بسیار. ایمن تر از برش هوا و گاز میباشد و. خطر انفجار یا احتراق تصادفی را پایین می آورد.
- در مقایسه با روش هوا-گاز، دارای خط برشی بسیار باریکتر است.
- برش‌های با کیفیت بالا تا ضخامت ۵۰ میلیمتر و حداکثر ضخامت برش ۱۵۰ میلیمتر میباشد.
خطرات ناشی از برش پلاسما:
یکی از مشکلات دستگاه برش پلاسما، آلودگی‌های. گازی ناشی از برش قطعات و. آسیب‌های ناشی از پرتاب. جرقه هنگام برش میباشد که باید حتما. به آن توجه شود چرا که در اثر. بی‌احتیاطی ممکن است منجر به. سوختگی یا آتش سوزی شود. همچنین مشکلاتی که در اثر. اختلال عملکرد در سیستم. الکتریکی دستگاه ایجاد میشود، ممکن است به مواردی. همچون برق گرفتگی و در موارد. نادر که جریان برق فشار قوی مورد استفاده. قرار گیرد، گاهی منجر به مرگ نیز گردد.
یکی از مواردی که استفاده از برش پلاسما را در همه. مکان‌ها توجیه نمیکند لزوم استفاده از. کمپرسور هوا با توان خروجی زیاد میباشد. این کمپرسورها صدای زیادی تولید نموده که میتواند. محدودیتهایی در استفاده از این دستگاه ایجاد نماید.
در مقابل دستگاه های برش پلاسما به صورت. پرتابل نیز وجود دارد که دارای یک کمپرسور. داخلی هستند، و محدودیت های. حمل و نقل و آلودگی صوتی را تا. حد زیادی کاهش داده است. اما توان به نسبت کمتری هم دارد.
نکات ایمنی استفاده از برش پلاسما:
در حین برشکاری پلاسما همانند کار با سایر. دستگاههای صنعتی جرقه و مواد مذاب در. هوا پراکنده میشود. به همین دلیل، رعایت. نکات ایمنی برای جلوگیری از آسیب در. حین کار از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد. توصیه میشود که حتما در هنگام استفاده از. دستگاه برش پلاسما از. عینک مخصوص به‌منظور حفاظت از چشمها استفاده نمایید.
پوشیدن لباس مخصوص جوشکاری، پیشبند و. دستکش چرمی برای جلوگیری از سوختگی. ناشی از ایجاد جرقه و ذوب فلزات بسیار ضروری است. بهتر است در حین کار از کلاه ایمنی و. کفش کار با پوشش فلزی استفاده نمایید. توجه داشته باشید تمامی اشیا قابل. احتراق را از محل کار خود دور نموده و. همواره تجهیزات اطفاء حریق مانند کپسول. آتش‌نشانی را در دسترس خود بگذارید. به هیچ عنوان عملیات برش را در یک. مکان در بسته یا کوچک انجام ندهید.
