Jak funguje řezání plazmou? Výhody a nevýhody – Blog

Řezání kovů lze provádět mechanickými a tepelnými metodami. Plazmové řezání je tepelná metoda, která využívá ionizovaný plyn ke zpracování kovu. Tato metoda se často používá pro řezání silných plechů.

Podobnou metodou je řezání vláknovým laserem. Vláknové laserové stroje generují laserové záření, které poskytuje vysokou přesnost a rychlost zpracování. Tato metoda také nevyžaduje použití chemických roztoků a je vysoce účinná.

Použití vláknových laserových a plazmových řezacích strojů na kov otevírá nové možnosti pro průmyslovou výrobu, poskytuje rychlé a přesné zpracování kovových dílů.

Co je plazma?

Určitě jste už slyšeli o třech základních skupenstvích hmoty – pevné, kapalné a plynné. Existuje ale i čtvrtý. Ano, je to plazma.

Plazma se nachází v přírodě, ale hlavně v horních částech zemské atmosféry. Slavná polární záře je výsledkem slunečního větru vytvořeného z plazmy. Osvětlení a vysokoteplotní oheň také zahrnuje plazmu.

Celkově tvoří asi 99 % viditelného Vesmíru.

V běžném životě najdeme plazmu v televizích, zářivkách, neonových nápisech a samozřejmě plazmových řezačkách.

Plazma je elektricky vodivá látka podobná ionizovanému plynu. To znamená, že některým atomům chybí elektrony a kolem se pohybují také volné elektrony.

Plyn může být přeměněn na plazmu vystavením intenzivnímu teplu. Proto se plazmě často říká ionizovaný plyn.

Plazma je podobné plynu, protože atomy spolu nejsou v neustálém kontaktu. Schopností proudění pod vlivem elektrických a magnetických polí se přitom chová podobně jako kapaliny.

Jak funguje plazmová řezačka?

Proces řezání plazmou je metoda tepelného řezání. To znamená, že k roztavení kovu se používá spíše teplo než mechanická síla. Obecná mechanika systému je vždy stejná. Plazmové řezačky používají stlačený vzduch nebo jiné plyny, jako je dusík. Dochází k ionizaci těchto plynů za vzniku plazmy.

Typicky se stlačené plyny dostanou do kontaktu s elektrodou a poté se ionizují, aby se vytvořil větší tlak. Když se tlak zvýší, proud plazmy směřuje k řezné hlavě.

Řezná špička omezuje průtok a vytváří proud plazmy. Poté se aplikuje na obrobek. Protože plazma je elektricky vodivá, obrobek je spojen se zemí přes řezací stůl, když se plazmový oblouk dostane do kontaktu s kovem, jeho vysoká teplota jej roztaví. Zároveň vysokorychlostní plyny vyfukují roztavený kov.

Spuštění procesu řezání

Ne všechny systémy fungují stejně. Za prvé, obvykle existuje levnější verze nazývaná vysokofrekvenční kontakt. To není k dispozici pro CNC plazmové řezačky, protože vysoká frekvence může rušit moderní zařízení a způsobit problémy.

Tato metoda využívá vysokonapěťovou a vysokofrekvenční jiskru. Když se plazmový hořák dostane do kontaktu s kovem, dojde k jiskření. Tím se obvod dokončí a vytvoří se jiskra, která zase vytvoří plazmu.

Další možností je metoda pilotního oblouku. Za prvé, jiskra je vytvořena uvnitř hořáku obvodem vysokého napětí a nízkého proudu. Jiskra vytváří pilotní oblouk, což je malé množství plazmy.

Přečtěte si více

Jak vybrat sifon pro koupelnové umyvadlo, typy a účely

Řezný oblouk vzniká, když se pilotní oblouk dostane do kontaktu s obrobkem. Obsluha nyní může zahájit proces řezání.

Třetí metodou je použití pružinové hlavy plazmového hořáku. Přitlačení hořáku k obrobku způsobí zkrat, který způsobí tok proudu.

Po uvolnění tlaku se vytvoří pilotní oblouk. Následující postup je stejný jako u předchozího způsobu. Tím se oblouk dostane do kontaktu s obrobkem.

Jaké plyny se používají, jejich vlastnosti

Plazmové řezání kovu je proces pronikání a odstraňování taveniny v důsledku tepla přijatého z plazmového oblouku. Řezná rychlost a kvalita jsou určeny plazmotvorným médiem. Také médium tvořící plazmu ovlivňuje hloubku plynem nasycené vrstvy a povahu fyzikálních a chemických procesů na hranách řezu. Při zpracování hliníku, mědi a slitin vyrobených na jejich základě se používají následující plyny tvořící plazmu:

Stlačený vzduch;
Kyslík;
směs dusík-kyslík;
Dusík;
Směs argonu a vodíku.

Hlavními složkami vzduchu jsou dusík (78,18 %) a kyslík (20,8 %). Kombinace těchto dvou plynů je energeticky velmi bohatá směs. Vzduch se používá jako plazmový plyn pro řezání nelegovaných, nízkolegovaných, vysoce legovaných ocelí a hliníku. Obvykle se vzduch používá pro ruční řezání a také pro řezání tenkých plechů. Pokud je nelegovaná ocel řezána vzduchem jako plazmovým plynem, jsou řezné hrany rovné a poměrně hladké. Vzduch jako řezný plyn však zvyšuje obsah dusíku v řezných plochách. Pokud se tyto řezné hrany dále neopracovávají, mohou se ve svaru vytvořit póry.

Kyslík se používá jako plazmový plyn pro řezání nelegovaných a nízkolegovaných ocelí. Když se kyslík mísí s taveninou, její viskozita klesá, takže tavenina je tekutější. Výsledkem jsou obvykle řezné hrany bez otřepů a horní hrany bez zaoblení. Je možné dosáhnout vyšších řezných rychlostí než s dusíkem a vzduchem. Na rozdíl od dusíku nebo vzduchu nejsou při použití kyslíku řezané plochy nasyceny dusíkem, což znamená, že riziko vzniku pórů při následném svařování je minimalizováno.

Argon je jediný inertní plyn, který lze komerčně vyrábět metodou vzduchové separace v objemovém procentu 0,9325. Jako inertní plyn je chemicky neutrální. Díky své velké atomové hmotnosti (39,95) podporuje argon vytlačování roztaveného materiálu z oblasti řezání vysokou hustotou pulzů generovaného plazmového paprsku. Vzhledem ke své relativně nízké tepelné vodivosti a entalpii není argon úplně ideálním plynem pro řezání plazmou, protože může dosahovat pouze relativně nízkých řezných rychlostí, což má za následek zaoblené, šupinaté povrchy.

Vodík má ve srovnání s argonem velmi malou atomovou hmotnost a vyznačuje se poměrně vysokou tepelnou vodivostí. Vodík má extrémně vysokou maximální tepelnou vodivost v oblasti disociačních teplot, což je způsobeno procesy disociace a rekombinace. Zpočátku se při rekombinaci a ionizaci dvouatomového vodíku z oblouku uvolňuje velké množství energie. To vede ke stlačení proudícího oblouku. Z výše uvedeného popisu fyzikálních vlastností vyplývá, že vodík je sám o sobě stejně nevhodný jako plazmové médium jako argon. Pokud se však kladné tepelné vlastnosti vodíku spojí s velkou atomovou hmotností argonu, umožňuje vzniklá směs plynů rychle přenášet kinetickou energii a také dostatečné množství tepelné energie na řezaný materiál.

Přečtěte si více

Jak odstranit starou ochrannou fólii z plastových oken?

Z hlediska fyzikálních vlastností je dusík přibližně mezistupeň mezi argonem a vodíkem. Tepelná vodivost a entalpie dusíku jsou vyšší než u argonu, ale nižší než u vodíku. Dusík a vodík se chovají podobně, pokud jde o schopnost stlačit oblouk, stejně jako o teplo rekombinace, které vytváří tekutou taveninu. Dusík tedy může být sám o sobě použit jako plazmový plyn. Dusík, používaný jako plazmový plyn, umožňuje rychlé řezání tenkostěnných výrobků bez tvorby oxidů. Nevýhodou je poměrně velký počet drážek. Je téměř nemožné dosáhnout řezu se zcela rovnoběžnými stranami. Úhel výsledného úkosu do značné míry závisí na objemu plynu a řezné rychlosti nastavené v nastavení. Nasycení povrchu řezu dusíkem má negativní vliv na svařitelnost. Zvýšený obsah dusíku na řezných plochách způsobuje poréznost svařovaného kovu.

Výhody a nevýhody plazmového řezání:

Dokáže řezat všechny vodivé materiály. Řezání plynem, ačkoli je také vhodné pro řezání silných kovů, je omezeno pouze na železné kovy;
Dobrá kvalita pro tloušťku do 50 mm;
Maximální tloušťka do 150 mm;
Může řezat ve vodě, což sníží HAZ. Také snižuje hladinu hluku;
Menší řez ve srovnání s řezáním plynem;
Vyšší řezná rychlost než řezání kyslíkem.

Velké HAZ ve srovnání s laserovým řezáním;
Kvalita u tenčích plechů a desek je horší než u řezání laserem;
Tolerance nejsou tak přesné jako u laserového řezání;
Nedosahuje stejné tloušťky jako řezání vodním paprskem nebo plynem;
Zanechává HAZ, která není přítomna vodním paprskem;
Širší řez než u laserového řezání;
Kromě toho je samotný proces poměrně složitý a vyžaduje vysoce kvalifikovaného operátora;
Obrobek musí být umístěn přísně kolmo.
Při řezání kovu se do ovzduší uvolňuje velké množství škodlivých plynů.

Pokud se vám článek líbil, dejte like, sdílejte ho se svými přáteli a zanechte komentáře!