دوستان عزیز سلام
در ادامه مبحث برشکاری فلزات، در این مقاله به بررسی برشکاری با پلاسما می پردازیم.ابتدا مفهوم پلاسما را با هم مرور می کنیم.
پلاسما (Plasma)
بسیاری از دانشمندان برای فازهای ماده، علاوه بر حالت های جامد، مایع و گاز حالت چهارمی نیز در نظر گرفته اند که شاید به گوش شما خورده باشد.پلاسما، همچون دیگر فازهای ماده به حساب می آید و از نظر خواص فیزیکی به فاز گازی شباهت بیشتری دارد.
این فاز بر اثر اعمال حرارت و افزایش جنب و جوش در مولکول های گاز به وجود می آید. یعنی به ماده حرارت داده می شود تا ابتدا از حالت جامد به مایع و سپس از حالت مایع به گاز تبدیل شود.
با ادامه این فرایند در نهایت، ماده از حالت گازی به حالت پلاسما تغییر شکل خواهد داد. زمانی که فاز پلاسما ماده را در اختیار داریم این افزایش دما سبب شکست مولکولی و تبدیل آنها به اتم خواهد شد. همانطور که می دانید الکترون ها در تمامی مواد، لایه آخر آن را تشکیل می دهند. بنابراین با بالا رفتن دما، الکترون از لایه آخرین جدا شده و سپس ماده به یون تبدیل می شود. به صورت کلی به گاز به‌شدت یونیزه‌شده‌ای که تعداد الکترون‌های آزاد آن، تقریباً برابر با تعداد یون‌های مثبت آن باشد، پلاسما گفته می‌شود. این یون به وجود آمده که پلاسما را تشکیل می دهد برای برش کاری ورق های فلزی با ضخامت های مختلف، صنعت جوشکاری، پزشکی و دندان‌پزشکی، استفاده می شود.
یکی از ویژگی های بی نظیر حالت پلاسما ماده که سبب شده در برش فلزات از آن استفاده شود، قابلیت رسانایی است. این رسانایی، باعث راحتی و آسان کردن فرآیند برش فلزات خواهد شد.
برش پلاسما
برش پلاسما یکی از فناوری های نوین به حساب می آید که از طریق فاز ماده در حالت پلاسما انجام می شود.
پروسه‌ای که در آن غالباً فولاد و یا سایر فلزات در ضخامت های مختلف به وسیلهٔ یک مشعل (torch)، برش داده می‌شود. در این برش یک گاز نجیب یا در برخی موارد هوای فشرده، با سرعت بالا از نازل دمیده شده و در همان لحظه یک قوس الکتریکی (Electrical ARC) بین گاز در سر نازل با سطح برش ایجاد می‌گردد وگاز به حالت پلاسما می‌رود. پلاسما به اندازه کافی گرم است تا فلز را ذوب کند و برش صورت پذیرد. هوای فشرده نیز به اندازه‌ای فشار دارد که فلز ذوب شده را از مسیر برش دور کند.
برش پلاسما روی هر نوع فلز رسانا، فولاد نرم، آلومینیوم، استنلس استیل و... می‌تواند انجام شود. اما این تکنولوژی برای فولاد ایده‌آل می‌باشد. در مورد فلزات غیر آهنی حداکثر عمق برش یک اینچ می‌باشد.
مزایای برش پلاسما نسبت به برش فلز با فلز عبارتند از:
۱- تراشه یا همان براده فلزی در حین برش تولید نمی‌گردد.
۲- برش دقیق تری نسبت به برش فلز با فلز دارد.
اصول بنیادین برش دهنده‌های پلاسما
همچون سایر ماشین‌های ابزار از سال ۱۹۸۰ تکنولوژی CNC برای ماشین‌های برش پلاسما استفاده گردید و از این طریق انعطاف‌پذیری بیشتری در برابر اشکال مختلف مورد تقاضا از طریق برنامه‌نویسی CNC از خود نشان داد؛ ولی باز هم با وجود کنترلرهای CNC برش پلاسما محدود به برش طرح‌ها والگوها در صفحات و ورقه‌های تخت بوده و فقط دارای دو محور(X,Y) هستند.
برش دهنده‌های پلاسما از دو روش برای استارت قوس بهره می‌گیرند
۱. ایجاد قوس از طریق گذاشتن مشعل(Torch) روی قطعه کار وتماس با آن:
در این روش ابتدا یک مدار با ولتاژ بالا و جریان پایین با فرکانس زیاد استفاده شده تا در یک لحظه آنی یک جرقه با شدت بالا داخل بدنه تورچ ایجاد شود و مقدارکمی گاز پلاسما ایجاد گردد. از این قوس به عنوان قوس هادی نام برده می‌شود. قوس هادی یک مسیر برگشتی به سر مشعل ایجاد می‌کند و خودش را تا نزدیکی قطعه کار یعنی جایی که قوس اصلی پلاسما زده می‌شود نگه می‌دارد. قوس‌های پلاسما بسیار داغ بوده ودمای آن حدود C°25000 می‌باشد.
۲. استفاده از یک مدار ولتاژ بالا- فرکانس بالا برای ایجاد قوس الکتریکی:
در برش پلاسمای نوع HF به کمک یک جرقه هوا در سر مشعل یونیزه شده و قوس الکتریکی آغاز می‌گردد. در این روش هنگام استارت لزومی به تماس قطعه کار با مشعل(Torch) نیست و این روش برای کاربردهای کنترل عددی (CNC) مناسب می‌باشد.
البته این روش دارای معایبی چون:خطر برق گرفتگی، لزوم حفظ فاصله اسپارک و حجم بالای تشعشعات فرکانس‌های رادیویی می‌باشد.
عوامل موثر بر دقت ابعادي و صافي سطح
1- عواملي كه در كاركرد مشعل اثر دارند ( قدرت الكتريكي توليد شده، گازي كه براي توليد پلاسما استفاده مي شود، نوع گاز محافظ و …)
2- ساختمان فيزيكي ماشين (فاصله مشعل با سطح قطعه كار، زاويه مشعل نسبت به قطعه كار، عمق براده برداري، حجم براده برداري و …)
3- محيط كار ( امكان خنك كاري تجهيزات، محافظت قطعه كار از پديده اكسيد شدن در دماهاي بالا )
