مرجع مشاغل، ابزار و تجهیزات صنایع چوب و فلز

 

برشکاری پلاسما چیست و چگونه انجام می‎شود؟

توسط ادوکس 4011 : تعداد بازدید

 

 

برشکاری پلاسما چیست و چگونه انجام میشود؟ (قسمت اول)

 

برشکاری یکی از اموری که در هنگام کار باید با دقت بالایی انجام شود. در زمان برشکاری باید برخی از فرايندهاي ساخت را در نظر داشت تا فلزات به یک اندازه برش داده شوند و لبه‏هاي قطعات را شکل داده و پخ زده و آنها را براي جوشکاري آماده نمود. رويه برداري یکی از عملیاتی که در زمان برشکاری صورت میگیرد در این روش بدون آنکه نيازي به برشکاري کامل آن باشد، لايه اي از فلز را برداشته و شياري در آن ايجاد میشود. رویه برداری براي برداشتن بخش معيوب فلز استفاده مي شود تا از این طریق بتوان آن را دوباره جوشکاري نمود.

 

  • برشکاری با گاز چیست؟

در برشکاری با گاز، فلز را گداخته و سرخ میشود و سپس جريان پر فشار اکسيژن را به آن تابیده میشود. برای انجام این کار، باید از سوختهايي استفاده کرد که دمايي کمتر از استيلن توليد مي کنند. در جدول زیر میتوان دمای تقریبی شعله‏های مختلف را مشاهده نمود.

شعله

دمای

اکسي استيلن

3250 درجه سانتيگراد

اکسي بوتان ( اکسيژن – بوتان )

2815 درجه سانتيگراد

اکسي متان ( اکسيژن – گاز طبيعي)                             

2770 درجه سانتيگراد

اکسي هيدروژن (اکسيژن – گاز هيدروژن )   

2820 درجه سانتيگراد

                   هوا - استیلن                                       

2320 درجه سانتيگراد

                 هوا - متان                     

1850 درجه سانتيگراد

                   هوان - پروتان                        

1900 درجه سانتيگراد

          هوا - بوتان                  

1800 درجه سانتيگراد

 

 

 

 

 

  • نقش اکسيژن در برشکاری                 

                                                                                                   

اکسيژن گازي بي رنگ، بي بو و بي طعم که برشکاری آن را داخل کپسول‏هاي فولادي آبي رنگ ذخيره مي کنند. پايه کپسولهاي اکسيژن را به صورت چهار گوش مي سازند و روی آنها کلاهکي قرار میدهند تا از آلوده شدن دهانه خروجي اکسيژن محافظت نماید. نکته ای که باید به آن متذکر شد، اینکه هیچگاه کلاهک کپسول اکسيژن را جز در مواقع مصرف گاز باز نکنيد.

 

  • نقش گاز استيلن در برشکاری

 

استيلن یک گاز بي رنگ که بويی شبیه به سير گنديده دارد و در نتيجه تماس کاربيد با آب در دستگاهي به نام مولد استيلن توليد مي گردد. کپسول‏هاي استيلن به شکل استوانه تو خالي بوده که جنس آنها از فولاد میباشد و در  آنها از ماده اي اسفنجي مانند چوب پنبه هندي يا مواد متخلخل ديگر پر شده است. هنگام کار با کپسول‏هاي گاز باید نکات ایمنی رعایت شود.

جداره خارجي کپسول‏ها را براي شناختن گاز داخل آنها به رنگ‏هاي گوناگون رنگ آميزي مي نمایند. در ايران رنگ کپسول استيلن ارغواني، رنگ کپسول اکسيژن آبي و رنگ کپسول‏هاي هيدروژن و گاز زغال قرمز میباشد. پيچ اتصال کپسول‏هاي گاز سوختني چپ گرد و پيچ اتصال کپسولهاي گازي، راست گرد است تا در زمان نصب دستگاه تنظيم فشار (رگلاتور) روي کپسولها اشتباهي صورت نگیرد.

 

 

  • انواع روش‏های برشکاری

 

ویژگی‏های ماشين‏های فرز و تراش CNC

 

  •  قابليت برش و حکاکی مواد فلزی و غير فلزی
  • قابليت حکاکی سه بعدی
  • هزینه مقرون به صرفه
  •  هزينه پايين نگهداری
  • با کاربردهای بسيار متنوع

 

 

  • دستگاه‏های فرزکاری CNC چیست؟

 

دستگاه‏های فرزکاری CNC، کار برش و سطح برداری يا حکاکی توسط تيغه‏های دواری را بر عهده دارد. کنترل اين دستگاه‏ها بوسیله کامپيوتر و طرح برش يا حکاکی در يک فايل کامپيوتری به دستگاه صورت می‎‎گیرد. دستگاه‏های فرزکاری CNC میتوانند برای کارهای مختلف و مواد مختلف، از تيغه‏های دوار متفاوتی استفاده نمایند. همچنین می‎‎توانند بر روی طيف وسيعی از مواد، اعم از فلزی يا غير فلزی، برش يا حکاکی را ایجاد نمایند. دستگاه‏های فرزکاری CNC از میان دستگاه‏های برش و حکاکی که با کامپيوتر کنترل میشوند، قیمت نازلتری دارند و کارایی آنها بیشتر است.

 

 یکی از مشخصات اصلی این دستگاه، حرکت سه بعدی است که موجب افزایش انعطاف پذیری دستگاه می‎‎شود. دستگاه‏های فرزکاری CNC میتوانند فايل‏های خروجی نرم افزارهای طراحی متعددی را برای انجام برش و حکاکی مورد استفاده قرار دهند و در طيف وسيعی از مشاغل به کار برده شوند. از جمله کارخانجات و کارگاه‏هایی که از دستگاه‏های فرزکاری CNC  استفاده می‎‎کنند:

 

  • کارگاه‏های ماکت سازی
  • کارگاه‏های منبت کاری
  • کارگاه‏های خدمات صنعتی
  • کارگاه‏های صنعتی قالب سازی
  • کارگاه‏های توليد مصنوعات تزيينی فلزی
  • کارگاه‏های صنعتی ساخت قطعات صنعتی
  • کارگاه‏های موسسات يا شرکت‏های تبليغاتی
  • کارخانجات يا کارگاه‏های توليد مصنوعات چوبی
  • صنایع دستی در حکاکی دقيق قطعات فلزی يا غيرفلزی

 

 

 

 

  • برشکاری با ماشين‏های برشکاری پلاسما

 

       پلاسما چیست؟

همواره برای ماده سه حالت وجود دارد که عبارتند از مایع، جامد و گاز، اما حالت چهارمی نیز وجود دارد که به آن پلاسما گفته می‎‎شود. سه حالت آب نیز همان جامد (یخ)، مایع (آب) و گاز (بخار) وجود دارد و در صورتی که در حالت عادی به آب گرما داده شود، به گاز و اگر در دمای پایین قرار داده شود به یخ تبدیل می‎‎شود. زمانی که به بخار یا گاز، گرما وارد می‎‎شود، به پلاسما تبدیل می‎‎شود که همان چهارمین حالت ماده می‎‎باشد.

 

  • ویژگی ماشين‏های برشکاری پلاسما
  • قيمت پايين
  • عمق برش بالا
  • قابليت برش فلزات
  • برشکاري با قوس پلاسما
  • مناسب برای برش در مواقعی که دقت بالايی مورد نياز نيست.

 

 

  • يونيزاسيون چیست؟

در صورتی که انرژي گرمايي بالایی به آب اعمال گردد به بخار مبدل می‎‎شود که حاوی دو گاز اکسيژن و هيدروژن می‎‎باشد. و چنانچه انرژي گرمایی بيشتري بر آن وارد شود، ذاتاً خصوصيات دمايي و الکتريکي بخار تغيير میکند که به این پروسه، يونيزاسيون گفته مي شود. در یونیزاسیون، الکترون و يون‌هاي آزاد در ميان اتم‌هاي گاز ايجاد می‎‎گردد. در این هنگام، گازي که به پلاسما تبديل شده، رساناي الکتريسيته است چرا که الکترون‌هاي آزاد، براي انتقال جريان برق در دسترس خواهند بود. همان اصول رسانايي که برای فلزات وجود دارد، در مورد رسانايي پلاسما نيز صدق می‎‎کند. برای مثال زمانی که شدت جرياني که از يک مقطع عبور مي‌کند کاهش پیدا کند، مقاومت افزايش می‎‎یابد. براي رسيدن به ولتاژ بالاتر، باید همين مقدار الکترون از مقطع عرضي عبور نماید و دماي فلز افزايش پیدا کند. جهت توليد گاز به همين مقدار پلاسما نياز است. در صورتی که مقطع عرضي کاهش پیدا کند، گاز پلاسماي داغ‌تري بوجود می‎‎آید.

 

  • برشکاري پلاسما چگونه انجام می‎‎شود؟

 

 

در حدود 45 سال پيش، برشکاري با قوس پلاسما توسعه پیدا کرد و براي برشکاري پلاسما  فولادهاي زنگ نزن و آلومينيم مورد استفاده قرار گرفت به این دلیل که از لحاظ اقتصادي توجيه چنداني براي برشکاري فولادهاي معمولي نداشت. برای برشکاری پلاسما محدودیتهایی از جمله قابليت اطمينان تجهيزات، پایین بودن کيفيت سطح برش ايجاد شده و ناتواني و سرعت پایین ماشين‌هاي قدیمی در برشکاری وجود دارد که موجب شده تا برش پلاسما رشد زیادی نداشته باشد.

 

 در دهه 1970، روش برش پلاسما توسط تزريق آب به وجود آمد که رشد چشمگيري پيدا کرد که در آن، آب اطراف قوس الکتريکي برشکاري پلاسما خشک، تزريق مي‌شد که موجب بهبودی چشمگير کيفيت سطوح برش روي همه فلزات حتي فولادهاي معمولي گردید. در حال حاضر به علت پيشرفت‌هايی که روي طراحي تجهيزات و بهبود در کيفيت برش صورت گرفته، تقاضاهاي بي سابقه قبلي نظير مشعل چندتايي برش فولاد معمولي، فراگير شده است.

 

در زمان برشکاري، شدت جارش گاز پلاسما بالا می‎‎رود به گونه ای که جت پلاسما از ميان قطعه کار عبور کرده و مواد ذوب شده حاصل از برشکاري پلاسما را جابه‌جا کرده و به خارج انتقال می‎‎دهد. پروسه برشکاري پلاسما بواسطه اکسيژن انجام مي‌شود. اين فرايند با برش اکسيژن متفاوت دارد زیرا در برش پلاسما، استفاده از قوس موجب ذوب فلز مي‌شود، اما در برش بواسطه اکسيژن، فلز اکسيد شده و حرارت حاصل از فرايند گرمازا، موجب ذوب فلز مي‌گردد. از این برخلاف برش توسط اکسيژن، برشکاري پلاسما براي فلزاتي مانند فولاد زنگ نزن، آلومينيم، چدن و آلياژهاي غيرآهني قابل استفاده می‎‎باشد.

 

  • انقباض قوس الکتريکي

 

مشخصات قوس الکتريکي که از ميان يک نازل مسي که توسط آب خنک مي‌شود و بين قطعه کار (آند) و يک الکترود (کاتد) قرار می‎‎گیرد، در جوشکاري آرگون تغيير مي‌یابد. به جاي پخش شدن قوس، نازل قوس را داخل مقطع عرضي کوچکي منقبض می‎‎نماید. اين عمل، مقاومت گرمايي قوس را بالا می‎‎برد، به گونه ای که ولتاژ و دما قوس افزايش پیدا می‎‎کند. سپس قوس الکتريکي با سرعت بالا و کاملاً موازي که بشکل جت پلاسما بسيار داغ است، از نازل خارج مي‌گردد.

 

در هر دو صورت، هر دو ديسشارژ با گاز آرگون بوده و ولتاژ به شکل یکسان می‎‎باشد و میزان جريان AM200 اعمال می‎‎گردد. تفاوتی که در دو شکل وجود دارد اینکه در TIG جت پلاسما توسط نازل و به آرامي، به قطر 16/3 اينچ منقبض می‎‎شود و پلاسماي داغ‌تري از قوس متناظر آن توليد مي‌گردد.

 

  •  انواع جت پلاسما

زمانی که منبع تغذیه میان قطعه کار و الکترود قرار می‎‎گیرد، جت پلاسما مي‌تواند بشکل انتقال‌يافته عمل کند و زمانی که منبع تغذيه بين الکترود و نازل قرار می‎گيرد، جت پلاسما بصورت غيرانتقال‌ يافته عمل مي‌نماید. با وجودی که در هر دو حالت، يک جريان پلاسماي داغ از نازل خارج می‎‎شود، اما براي فرايند برشکاري، حالت انتقال‌ يافته هميشه کاربرد دارد زیرا هنگامی که قوس با قطعه کار در تماس الکتریکی است، گرماي قابل استفاده وارد شده به طور موثرتري استفاده می‎‎شود. ویژگی‏های منحصر به فرد جت پلاسما موجب می‎‎شود توسط نرخ جارش گاز، تغيير نوع گاز، شدت جريان قوس و اندازه قطر نازل تغيير پیدا می‎‎کند به عنوان مثال در صورتی که از نرخ پايين جارش گاز استفاده گردد، جت پلاسما منبع گرماي متمرکز بسيار بالايي خواهد داشت که براي جوشکاري کاربردی تر می‎‎باشد.

 

چنانچه نرخ جارش گاز به حد کافي بالا باشد، جت پلاسما از قطعه کار عبور کرده و آن را خواهد بريد. در اين حالت، سرعت جت پلاسما براي دور کردن مواد مذاب ايجاد شده در حد کافي بالا خواهد بود. در فرايند برشکاري، دماي قوس پلاسما افزایش می‎‎یابد به این دلیل که جارش بالاي گاز، لايه مرزي نسبتا خنکي از گاز يونيزه، داخل سوراخ نازل را شکل می‎‎دهد و موجب می‎‎شود تا قوس پلاسما انقباض پیدا کند. ضخامت اين لايه مرزي مي‌تواند بواسطه حرکت چرخشي گاز برش، افزايش پیدا کند. عمل چرخش، سرما و گاز يونيزه را  صورت شعاعي به سمت بیرون هدایت می‎‎کند و لايه مرزي ضخيم‌تري را ایجاد می‎‎نماید. در بیشتر مشعل‌هاي برشکاري پلاسما، از مکانيزم حرکت چرخشي گاز به منظور ایجاد انقباض قوس بیشتر استفاده می‎‎شود.

 

  • منبع قدرت

 

ویژگی و شرایط قوس الکتريکي يک دستگاه، به منحني ولتاژ و آمپراژ آن بستگي دارد. منبع قدرت مورد نياز در فرايند پلاسما، بايد از نوع ولت ـ آمپر سراشيبي تند باشد و دارای ولتاژ بالايي باشد. اگر چه هنگام فرايند برشکاري، ولتاژ مورد نياز باید بين 50 تا 60 ولت باشد، اما ولتاژ مدار باز براي شروع به ايجاد قوس بايد بيشتر از vDC400 باشد. در بیشتر کاترهاي امروزي، يک قوس راهنما داخل بدنه مشعل بين نازل و الکترود، موجب يونيزه شدن گاز می‎‎شود و براي اولين بار، انتقال پلاسماي اوليه به قوس را شکل می‎‎دهد. از آنجا که اين قوس بايد به داخل قطعه کار منتقل می‎‎شود، نام «قوس انتقال‌يافته» به خود گرفته است. در شیوه‏های دیگر، ايجاد قوس توسط لمس نوک مشعل با قطعه کار انجام می‎‎شود که جرقه نیز ایجاد می‎‎کند. استفاده از مدار فرکانس بالا برای انجام این کار ضرورت دارد. از آنجا که از اکثر انرژي قوس (تقريباً دو سوم) براي برشکاري استفاده مي‌شود، لذا باید الکترود به قطب منفي و قطعه کار به قطب مثبت متصل گردد. 

 

 

  • ترکيب گازها

 

در سيستم‌هاي پلاسماي معمولي الکترود تنگستني، گاز پلاسماي خنثي که مي‌تواند آرگون يا آرگون ـ هيدروژن يا نيتروژن باشد، کاربرد زیادی دارد. در پروسه‏های مختلف، مي‌توان از گازهاي اکسيدکننده از قبیل هوا يا اکسيژن نيز استفاده نمود که در این صورت، باید الکترود از جنس مس يا «هف نيوم» باشد. ضمن اینکه مقدار فلوي جريان گاز پلاسما مهم است و بر حسب سطح شدت جريان و قطر سوراخ نازل تنظيم می‎‎شود. در صورتی که مقدار فلوي جريان گاز براي سطح شدت جريان کم باشد و يا سطح شدت جريان براي قطر سوراخ نازل بسيار زياد باشد، قوس شکسته شده و به دو قوس تبدیل می‎‎شود که یک قوس و بین نازل و قطعه کار و دیگری میان الکترود و نازل ايجاد مي‌شود. به این حالت پديده «دو قوسي» گفته می‎‎شود که به صورت ذوب نازل بروز می‎‎کند.




مطالب مرتبط
جوش و جوشکاری (بخش اول)

جوش و جوشکاری (بخش اول)


rating
  نظرات

profile photo پاسخ به ali4343

سلام از پیدا کردن دوستی دیگر خرسندیم. مراتب قدردانی ما را بابت همراهی تان پذیرا باشید.

ارسال توسط Admin در تاریخ 1396/04/25 03:23:23 ب.ظ
profile photo نظر جدید

با سلام و درود فراوان ، بنده تازه افتخار آشناییتون رو پیدا کردم تلاش و عشقتان قابل تقدیر است و جای تشکر دارد . همه شما عزیزان موفق و سلامت باشید

ارسال توسط ali4343 در تاریخ 1396/04/25 04:10:40 ق.ظ
profile photo مدیر سایت

دم شما هم گرم !
از ابزار لطفتون سپاسگزاریم.

ارسال توسط Admin در تاریخ 1396/03/28 09:17:50 ب.ظ
profile photo نظر جدید

دمتون گرم قربون بروبچ

ارسال توسط ناشناس در تاریخ 1396/03/25 11:55:17 ب.ظ
profile photo کارشناس

طرح پسندیده و خوبی است که اموزش را در دستور کار قرار دادید

ارسال توسط عباس جلالیان در تاریخ 1395/11/25 03:33:40 ب.ظ

نام
ایمیل
وب سایت
عنوان
نظر