Tăierea cu plasmă
Tăierea cu plasmă este un proces utilizat pentru tăierea oțelului și a altor metale folosind o lanternă cu plasmă .
Istorie
Tăierea cu plasmă provine dintr-o tehnologie deja existentă, cea a sudării cu jet de plasmă. S-a realizat folosind un sistem (folosit și astăzi) prin care a fost posibil să se creeze un jet de plasmă cu un conținut ridicat de energie capabil să lucreze suprafața piesei, atât pentru a efectua tratamente de suprafață, cât și pentru a obține o sudare reală. Pasul inventiv care duce la tăierea cu plasmă se găsește în brevetul din 1955 al lui Robert Gage pentru Union Carbide . Ca rezultat al cercetărilor sale, Gage introduce o duză sau un perete care, plasat de-a lungul căii plasmei fierbinți, o forțează într-o formă bine definită. Rezultatul prezenței acestei componente este un jet mult mai subțire, rigid și stabil, astfel încât să aibă o putere specifică atât de mare încât să poată tăia metale.
Operațiune
Un gaz este suflat la presiune ridicată de o duză, în același timp prin acest gaz se stabilește un arc electric între un electrod și suprafața de tăiat, care transformă gazul în plasmă . Plasma transferă căldura către materialul metalic până când atinge temperatura de topire și astfel rupe continuitatea metalului. Rezultatul este foarte asemănător cu tăierea unei foi de unt cu un jet subțire de aer fierbinte. Energia cinetică a gazului expulză metalul topit din zona de tăiere, permițând astfel desfășurarea operației. Într-o primă fază (faza de aprindere), un curent de înaltă tensiune și intensitate scăzută aprinde o scânteie mică de înaltă intensitate între electrod și duză, generând un mic buzunar de plasmă numit arc pilot . Un alt sistem de aprindere, mai curat din punct de vedere al interferențelor electromagnetice, este aprinderea prin contact. Această tehnologie necesită ca electrodul să fie în contact cu duza și să treacă un curent între aceste două elemente în scurtcircuit. Când curge curentul, este trimis și gazul care detașează electrodul din duză, generând scânteia de aprindere. În faza următoare (faza de transfer), plasma intră în contact cu piesa de prelucrat, care constituie anodul. Plasma completează circuitul dintre electrod și piesa de prelucrat și conduce curentul electric ridicat la tensiune scăzută. Dacă mașina de tăiat cu plasmă utilizează frecvență înaltă / înaltă tensiune pentru a porni circuitul, circuitul este de obicei oprit pentru a evita consumul excesiv. Plasma, care este ținută între piesa de prelucrat și electrod, se deplasează cu mai mult de 15.000 km / h (de peste douăsprezece ori viteza sunetului în atmosferă).
Utilizare
Plasma este un mediu de tăiere eficient atât pentru tablă subțire, cât și groasă. Torțele manuale pot tăia de obicei o placă de oțel carbon cu o grosime de până la 50 milimetri, iar cele mai puternice torțe montate pe mașini-unelte pot găuri și tăia straturi de oțel până la 130 milimetri de oțel inoxidabil, folosind un amestec de argon și hidrogen. Pentru oțelul carbon, grosimea maximă care poate fi atinsă în mod obișnuit este mai mică de 35 mm (deci mai mică decât grosimea care poate fi atinsă manual), deoarece spargerea automată a foii este foarte delicată. De fapt, chiar și 130 mm pe oțel inoxidabil pot fi atinse începând de la marginea foii sau cu o gaură prealabilă și datorită utilizării unui gaz cu o putere calorică ridicată.
Mașinile de tăiat cu plasmă produc un „cilindru” foarte fierbinte și perfect direcțional pe linia de tăiere, prin urmare sunt practic de neînlocuit pentru tăierea foilor de metal curbate sau a suprafețelor cu unghi diferit.
Torțele cu plasmă au prețuri foarte mari, așa că sunt rezervate în principal utilizării profesionale, chiar dacă prețurile în continuă scădere încep să ajungă la îndemâna multor amatori. Ca și în cazul altor echipamente, scăderea prețurilor este însoțită de o reducere continuă a dimensiunilor și greutăților (portabilitate) și întreținerea simultană și chiar creșterea capacităților funcționale.
Metode de inițiere
Mașinile de tăiat cu plasmă au diferite metode de aprindere pentru arcul pilot, care depind de mediul în care unitatea urmează să fie utilizată și de modernitatea sa. Aparatele de tăiat cu plasmă mai vechi folosesc un circuit de înaltă frecvență și înaltă tensiune pentru lovirea arcului. Această metodă prezintă mai multe dezavantaje, inclusiv riscul de scurtcircuit, dificultatea de a face reparații, întreținerea sparkgap și cantități mari de emisii de frecvență radio . Mașinile de tăiat plasma care funcționează în apropierea echipamentelor electronice sensibile, cum ar fi echipamentele CNC ale instrumentelor cu plasmă, se bazează pe aer, apă sau gaz, dar acestea din urmă sunt mai scumpe. Tăierea cu plasmă este utilizată în special pentru eliminarea și recuperarea ulterioară a materialelor și deșeurilor de fier vechi, cum ar fi carcasele aparatelor de uz casnic și, prin urmare, are și o utilizare ecologică. Deși încă în faza experimentală, tăierea cu plasmă devine acum unul dintre cele mai utilizate și funcționale sisteme de tăiere a tablelor și a metalelor în general.
Lanterne cu plasmă invertoare
Torțele de tăiere cu plasmă pot fi alimentate de dispozitive invertoare . Această soluție, deoarece tăierea torțelor necesită de obicei mai mult de 2 kW, permite utilizarea unui transformator foarte compact și ușor de înaltă frecvență în locul transformatorului tradițional de frecvență de rețea greu. În sursele de alimentare cu lanternă cu plasmă a invertorului, sursa de alimentare este transformată mai întâi în tensiune directă, care este utilizată pentru alimentarea unui circuit de comutare, și anume invertorul, pe baza IGBT sau MOSFET . Acestea din urmă acționează ca întrerupătoare și sunt acționate la frecvențe de câteva zeci sau sute de kHz, producând o tensiune alternativă la o astfel de frecvență care permite reducerea considerabilă a fluxului magnetic necesar în transformator și, prin urmare, a dimensiunii acestuia. În aval de transformator există un redresor. Combinația de invertor, transformator de înaltă frecvență și redresor constituie un convertor DC-DC cu izolare, care se poate baza pe diferite topologii (sau circuite). Deși mai ușoare și mai puternice, unele lanterne cu plasmă cu invertor fără corecție a factorului de putere (sau corecția factorului de putere - PFC) nu pot fi alimentate de un grup electrogen. Acest lucru se datorează faptului că PFC face tensiunea de alimentare a invertorului independentă de fluctuațiile de tensiune la care este supus grupul generator.
Scobire cu plasmă („scobire”)
Scobirea cu plasmă este un proces legat de tăierea cu plasmă, implementat de obicei în aceeași mașină care face tăierea cu plasmă în sine. În loc să taie materialul, plasma de scobire folosește o configurație diferită a torței (duzele torței și difuzoarele de gaz sunt în mod normal diferite) și o distanță mai mare între torță și piesa de prelucrat pentru a îndepărta metalul „scobit” sau gravat. Pentru a efectua prelucrarea și a facilita expulzarea materialului, torța este ținută într-o poziție înclinată, adesea datorită utilizării unor ghidaje specifice sau morfologiei capacului de protecție al torței. Plasma de scobire poate fi utilizată în multe aplicații, inclusiv îndepărtarea unei suduri cu expunerea teșitului rostului pentru prelucrarea acestuia. Scânteile suplimentare generate de proces necesită operatorului să poarte un protector de coajă a pielii care îi protejează mâinile și antebrațele.
Precauții
La tăierea cu plasmă, pe lângă temperatura de topire a metalelor, se depășește uneori punctul lor de fierbere: majoritatea vaporilor de metal, cum ar fi titanul , sunt toxici și nu trebuie respirați. Aceasta implică lucrul în locuri bine ventilate sau sub o capotă de fum și pentru mașinile mai mari necesită un sistem adecvat de eliminare a fumului. Tensiunea înaltă prezentă într-o instalație și riscurile asociate cu utilizarea surselor de curent de acest tip trebuie apoi luate în considerare. La fel ca toate arcurile electrice, arcul plasmatic produce și radiații de lumină ultravioletă de care trebuie să se protejeze cu ajutorul dispozitivelor adecvate (măști, ochelari cu filtre adecvate și îmbrăcăminte adecvată). Arcul este, de asemenea, o sursă de zgomot, o sursă de radiație electromagnetică care poate interfera cu dispozitive precum „stimulatoare cardiace”, mai ales dacă sunt echipate cu surse de înaltă frecvență. Concluzie: nu subestimați riscurile utilizării acestor aparate, folosiți protecții, citiți capitolul „siguranță” din manualul de utilizare și întreținere pe care producătorii trebuie să îl furnizeze împreună cu produsul, în limba țării în care este vândută instalația. (valabil în Europa)
Alte proiecte
-
Wikiversitatea conține resurse privind tăierea cu plasmă -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre tăierea cu plasmă
linkuri externe
- Tăierea manuală cu plasmă , pe tagliaplasma.wordpress.com .
