برش پلاسما چیست

برش پلاسما چگونه کار می کند و برش پلاسما چیست ؟

فرآیند برشکاری پلاسما در نگاه اول پیچیده است .

حتی اصطلاحات مورد استفاده در این فرآیند ، ممکن است عجیب به نظر برسد .

البته خوشبختانه وقتی که زمانی کوتاه را برای مطالعه و کار بر روی برشکاری پلاسما

صرف می کنید دیگر آنقدر ها پیچیده نیست و متوجه خواهید شد که علیرغم فناوری

بسیار پیشرفته و چشمگیر ، استفاده عملی از تجهیزات برش پلاسما بسیار ساده است .

برای شروع در این مطلب تلاش کردیم تا با مفاهیم اولیه و سوالاتی که بصورت عمومی

در ذهن در مورد نحوه عملکرد برش پلاسما ایجاد می شود آشنا شویم .

از اصول اولیه پلاسما شروع می کنیم.

برشکاری پلاسما چیست؟

برش پلاسما چیست ؟

پیش از اینکه در مورد نحوه عملکرد برش پلاسما صحبت کنیم باید بدانیم پلاسما چیست ؟

احتمالا حالت های مختلف ماده را از زمان مدرسه به یاد دارید :

جامد ، مایع و گاز . اما بیش از سه حالت برای ماده وجود دارد و پلاسما حالت چهارم ماده است.

اصل تبدیل مواد به حالتهای مختلف به دلیل ورود انرژی اضافی به مولکولهای ماده رخ می دهد

بنابراین وقتی به یخ انرژی گرما وارد کنیم به آب تبدیل می شود.

سپس در صورتی که انرژی گرمایی بیشتری وارد کنیم به گاز یا بخار تبدیل می گردد.

در این حالت اگر به گاز حرارت بیشتری وارد شود به یون تبدیل می شود و جریان الکتریسیته را

هدایت خواهد کرد به این حالت پلاسما می گویند.

تجهیزات مربوط برش پلاسما مانند دستگاه برش پلاسما

دستگاه برش پلاسما چیست و چگونه کار می کند:

دستگاه برش پلاسما به عبارت ساده یک قوس الکتریکی اصلی را بین الکترود پلاسما و

نازل پلاسما و در محفظه ای که با گاز پرشده است ایجاد می کند بدین ترتیب گاز پایه تبدیل

به پلاسما می شود این گاز می تواند اکسیژن ، آرگون ، نیتروژن ، هوای محیط و … باشد.

این فرآیند گاز را تا دمایی که برای تبدیل به پلاسما کافی باشد گرم می کند.

پلاسما به عنوان یک رسانای الکتریکی با قطعه کار یک مدار تشکیل می دهد و قوس پلاسما

مواد را برش می دهد.

نازل برش پلاسما وظیفه هدایت مسیر باریک گاز را برعهده دارد .

این مسیر باریک گاز با دمای بسیار بالا به سمت قطعه کار حرکت می کند و مثل چاقوی تیز

قطعه کار را برش میدهد.

در اکثر دستگاه های برش پلاسما ، قوس پایلوت بین نازل پلاسما و الکترود پلاسما تشکیل

می شود .

قبل از شروع انتقال قوس ، گاز را یونیزه می نماید.

در برخی از دستگاه های برش پلاسما این امکان وجود دارد که قوس اصلی بین الکترود و

قطعه کار ایجاد شود و فرکانس بالا ( های فرکانس ) مانند شمع در موتور خودرو برای شروع

قوس استفاده شود.

چگونه از تورچ برش پلاسما استفاده کنیم

برش دستی پلاسما

اگر می خواهید بصورت دستی برش پلاسما را انجام دهید باید بدانید که فقط وقتی که

تورچ پلاسما خاموش است می توانید به آن دست بزنید.

به محض فشردن کلید تورچ پلاسما ، جریان DC از منبع تغذیه تولید می شود در اثر برقراری

قوس بین نازل و الکترود ، گاز پلاسما شروع به تولید و حرکت می کند.

سپس در سر تورچ پلاسما ، گاز تبدیل به پلاسمای پرفشار می شود و به سمت قطعه کار حرکت

می کند.

پس از اینکه پلاسما به سمت قطعه کار حرکت می کند قوس ایجاد شده بین نازل و الکترود پلاسما

تغییر مسیر می دهد و بین الکترود و قطعه کار تشکیل می شود . تا زمانی که دست از کلید تورچ

پلاسما برندارید و یا دستگاه را خاموش نکنید همین مسیر ادامه پیدا می کند.

توضیح کامل عملیات برش پلاسما :

در یک مشعل برش پلاسمای دقیق همه چیز متفاوت است .

الکترود و نازل در این مشعل برش پلاسما بوسیله سوویرل رینگ یا حلقه چرخشی از یکدیگر

جدا می شوند . حلقه چرخشی جریان اولیه پلاسما را با سوراخ های ریز درون خود به شکل

یک گرداب در می آورد.هنگامی که منبع تغذیه شروع به کار می کند تا 400 ولت جریان DC

ایجاد می نماید سپس گاز پلاسما تولید می گردد .

در ابتدا نازل بصورت موقت به پتانسیل مثبت منبع تغذیه متصل می گردد و یک مدار قوس

تشکیل می دهد الکترود نیز پتانسیل منفی می شود. در این هنگام یک جرقه با فرکانس بالا

تشکیل می شود.این جرقه به گاز پلاسما اجازه یونیزه شدن را می دهد و بنابراین قدرت هدایت

الکتریسیته را به دست می آورد که به آن قوس پایلوت یا هدایتگر می گویند .

به محض تماس این قوس با قطعه کار ، مسیر جریان از نازل به قطعه کار منتقل می شود

به همین دلیل است که میز کار به زمین متصل است تا از حرکت جریان به مسیر دیگر جلوگیری

شود.جریان DC برای تولید آمپراژی که کاربر در تنظیمات دستگاه برش پلاسما انتخاب کرده مورد

استفاده قرار می گیرد.

به همین ترتیب و به تناسب جریان و آمپر پیش جریان گاز به مقداری که برای برش فلز قطعه کار

لازم است به جریان می افتد .

سپس گاز ثانویه که قرار است نقش گاز محافظ را داشته باشد از مسیر نازل وارد محیط می شود .

این گاز محافظ باعث حرکت صحیح پلاسما و افزایش دقت برش و کاهش زوایای اریب در سطح

برش می شود.

اجزای سیستم برشکاری پلاسما

پنج مورد مهم برای هر سیستم برشکاری پلاسما متصور است :

1-منبع تغذیه برش پلاسما: منبع تغذیه برش پلاسما وظیفه تبدیل جریان متناوب AC تک فاز

و یا سه فاز را به ولتاژ ثابت DC را برعهده دارد . ولتاژ خروجی حداکثر 400 ولت ثابت برای

هر منبع تغذیه متصور است .

دلیل استفاده از ولتاژ ثابت DC در برشکاری پلاسما ، تضمین قوس پایدار است.

2-واحد ایجاد جرقه ( جرقه زن پلاسما ): اما برای شروع قوس پلاسما به یک مدار الکتریکی نیاز

داریم تا بتواند ولتاژ را در حدود 5000 ولت متناوب در فرکانس 2 مگا هرتز بالا ببرد و در

نتیجه جرقه ای ایجاد کند تا قوس اولیه پلاسما ایجاد گردد.

گاز برش پلاسما: عبور جریان گاز در برش پلاسما ضروری است . به دلیل تغییر ماهیت گاز به

پلاسما ، تفاوتی در نوع گاز وجود ندارد . اما بهترین انتخاب ها می توانند نیتروژن ، هوای

فشرده ، اکسیژن و آرگون باشد.این گاز ها برای دو هدف به جریان برشکاری پلاسما

تزریق می شود.

3-سیستم خنک سازی در برشکاری پلاسما: تورچ پلاسما آنچنان داغ می شود که اگر سیستم

خنک کننده نداشته باشد این امکان وجود دارد که نازل و یا الکترود آتش بگیرد . بنابراین همیشه

از یک سیال همچون باد یا آب برای کنترل دما استفاده می شود. بنابراین دستگاه برش پلاسما

که آمپر پایین تر دارد هوا خنک و دستگاههای برش پلاسما با آمپر بالاتر آب خنک هستند.

4-تورچ برشکاری پلاسما ( مشعل برش پلاسما) : مشعل برشکاری پلاسما به گونه ای طراحی شده

که قوس پایدار پلاسما تولید نماید و همچنین سیستم خنک سازی در آن به صورت موثر عمل نماید.

اقلام مصرفی تورچ پلاسما عبارتند از نازل برش پلاسما ، الکترود برش پلاسما و حلقه چرخشی

(swirl ring) و ….

چه فلزاتی را میتوان با تورچ پلاسما برش داد :

با سیستم برش پلاسما فقط اجسامی که رسانای الکتریکی باشند قابل برشکاری هستند چرا که

قطعه کار بخشی از فرآیند تشکیل قوس پلاسما است و اگر رسانای الکتریکی نباشد مدار قوس

پلاسما تشکیل نمی شود و درنتیجه برش نیز اتفاق نمی افتد.این بدان معناست که اکثر فلزات

از جمله موارد زیر قابل برشکاری توسط پلاسما هستند :

الف-فولاد ضد زنگ ، فولاد ساختاری ، فولاد آلیازی و فولاد کم آلیاژ و انواع دیگر فولادها

ب-صفحات فلزی روکش شده

پ-آلومینیوم

البته همانطور که در ابتدا ذکر شد برش پلاسما برای تمام فلزات هادی قابل استفاده است

بطور مثال برای مس ، چدن ، برنج و تیتانیوم اما به دلیل دمای ذوب پایین تر این مواد لبه

برشکاری از کیفیت لازم برخواردار نخواهد بود.در مورد ضخامت برشکاری با دستگاه برش پلاسما

می توان از ضخامت 0.5 الی 180 میلیمتر را برشکاری نمود . البته این به قدرت دستگاه برش

پلاسما و آلیاژ مورد برشکاری بستگی دارد.

فرآیند قوس برش پلاسما چگونه است :

انواع مختلفی از فرآیند برش پلاسما وجود دارد ، اما اصول اولیه این فرآیندها ثابت است

هرچند که برای برش فولاد ، مس ، آلومینیوم یا هر فلز دیگری استفاده شود.این فرآیند

دارای پنج مرحله مجزا است .

شروع قوس پایلوت پلاسما

شروع قوس پایلوت در لحظه ای که با فشردن کلید تورچ پلاسما آغاز می شود .

گاز شروع به حرکت در مسیر نازل به سمت قطعه کار می کند و قوس اولیه بین

نازل و الکترود تشکیل می شود و سپس گاز پلاسما از نازل برش پلاسما به سمت

قطعه کار خارج می شود.

ایجاد قوس اصلی برش پلاسما

مرحله بعدی ایجاد قوس اصلی بین الکترود تورچ پلاسما و قطعه کار است . این به

معنای شروع کار برش پلاسما است و حرکت گاز پلاسما باعث بریدن قطعه کار و حرکت

گاز محافظ باعث ایجاد سطح صاف در قطعه کار می گردد. بنابراین لازم است که همزمان

با تشکیل قوس هر دو گاز نیز شروع به حرکت نمایند.

گرمایش و ذوب قطعه کار

با شروع قوس و حرکت گاز پلاسما به سمت قطعه کار دما افزایش می یابد و این امر موجب

ذوب شدن محل برخورد پلاسما با قطعه کار می شود.افزایش دما ممکن است مشکلاتی برای

نازل و الکترود پلاسما ایجاد کند . برای رفع این مشکل از سیستم خنک کننده استفاده می شود.

خروج مذاب از محل برش پلاسما :پس از ذوب محل برخورد گاز پلاسما با قطعه کار ، فشار گاز

پلاسما که به آن جت پلاسما گفته می شود باعث خروج مذاب از محل برش می شود.

حرکت قوس برش پلاسما

پس از خروج مذاب از محل برخورد پلاسما با قطعه کار ، قوس پلاسما در بخش های دیگر

قطعه حرکت می کند تا فرآیند برشکاری پلاسما تکمیل گردد.

انواع فرآیند برش قوس پلاسما

به عنوان یک قانون کلی تمامی انواع فرآیند برشکاری پلاسما بدون توجه به نحوه استفاده ،

یکسان هستند. تغییرات در نحوه اجرا بر اساس نیاز برشکار ، قابلیتهای دیگری را به فرآیند

اضافه می کند. بطور مثال این تغییرات می تواند شامل نحوه طراحی نازل و الکترود پلاسما ،

نحوه حرکت و شکل گیری گاز جت پلاسما ، انواع مختلف سیستم های خنک کننده باشد.

برخی از گزینه های مختلف در طراحی فرآیند برش پلاسما عبارتند از:

سیستم استاندارد برش پلاسما

عمومی ترین حالت فرآیند برش پلاسما حالت استاندارد آن است که در آن گاز پلاسما از

دهانه نازل خارج می شود . در این حالت از سایز نازل پلاسما برای کوچک و بزرگ کردن

حجم پلاسما استفاده و افزایش عمق برش بوسیله افزایش قطر سوراخ نازل انجام می شود.

خنک کننده در این نوع از برشکاری پلاسما آب یا هوا است.

سیستم دو گاز برش پلاسما

در برخی موارد برای ایجاد جت پلاسما و شکل دهی به پلاسما از گاز دومی که باعث منقبض

شدن پلاسما می شود استفاده می نمایند. این ویژگی خاص باعث حرکت مطمئن پلاسما و

جلوگیری از دخالت سایر عوامل محیطی در فرآیند برشکاری پلاسما می شود . به عنوان مثال

برش پلاسما زیرآب با این سیستم انجام می گردد.

سیستم برش پلاسما با تزریق آب

در سیستم برشکاری قوس پلاسما تزریق آب به قوس پلاسما که به سمت قطعه کار در حرکت

است آب تزریق می شود و بخار آب باعث افزایش قابل توجه دمای قوس پلاسما می شود

و آنرا تا حدود 30000 درجه سانتیگراد افزایش می دهد . نتیجه این فرآیند کیفیت بسیار بالای

حاصل برشکاری است.

مزیت ها و عیوب برش پلاسما چیست :

مزایای برش پلاسما عبارتند از

بسته به شرکت تولیدکننده دستگاه برش پلاسما می توانید بوسیله یک منبع تغذیه
یک یا چند تورچ پلاسما را بصورت همزمان استفاده نمایید.
هر ماده ای که رسانای الکتریسیته باشد توسط برش پلاسما قابل برشکاری است.
به سادگی ضخامتهای مختلف از فلزات متفاوت همچون فولاد ، آلومینیوم و …
را بوسیله یک تورچ پلاسما بدون هیچ تغییری برش دهید.
برشکاری پلاسما در ضخامتهای کم ، کیفیت بسیار مطلوبی ارائه می دهد.
عملیات برشکاری فولاد سازه ای مستحکم را بدون گرمادهی زیاد انجام دهید.
سرعت برشکاری پلاسما حدود 10 برابر سریعتر از برشکاری هواگاز است.
قطعه کار حاصل از برشکاری پلاسما بدون نیاز به سنگ زنی ، برای مرحله بعدی کار آماده است.
برشکاری پلاسما برای قراردادن روی دستگاه CNC برشکاری بسیار مناسب است.
برشکاری پلاسما زیر آب سر و صدای و حرارت کمی ایجاد می کند.

معایب برشکاری پلاسما

محدودیت برشکاری حداکثر 180 میلیمتر در محیط کارگاه و حداکثر برشکاری 120
میلیمتر برش پلاسما زیرآب همچنان برقرار است.
در برشکاری پلاسما هم همچنان کرف یا سرباره وجود دارد.
مصرف برق برای برش قوس پلاسما همچنان زیاد است.
کیفیت برشکاری پلاسما هنوز با برش لیزر فاصله دارد.
هزینه های برش پلاسما از جمله دستگاه برش پلاسما ، تورچ و قطعات مصرفی
تورچ پلاسما همچنان گرانتر از برشکاری هواگاز است.
سر و صدا در برشکاری پلاسما در محیط کارگاه زیاد است.

آینده برش پلاسما چگونه است ؟

در حال حاضر دستگاه های برش پلاسما با کیفیتی وجود دارد که با ایجاد دمای بسیار

بالای 40000 درجه سانتیگراد، قابلیت برشکاری 5 متر طول کار را در یک دقیقه دارد .

با همه قابلیتهای شگفت آور موجود دانشمندان ثابت کرده اند که می توانند پلاسمای

برشی با دمای حرارت 10 هزار میلیارد درجه سانتیگراد تولید کنند . این عدد بسیار بزرگ

شاید هیچ گاه برای برشکاری مورد استفاده قرار نگیرد اما پتانسیل بسیار بالای این فناوری

برای توسعه در آینده را به نمایش می گذارد.

مشکلی که در حال حاضر می توان برای برش پلاسما ذکر کرد ، کرف یا سرباره ایجاد شده از

ذوب فلز است که به گوشه های قطعه برشکاری شده می چسبد و کیفیت لبه های برش را

کاهش می دهد. در مقابل برش لیزر یا برش آب ( واترجت ) این مشکل را ندارد ، بدین صورت

نیازی به عملیات دیگری بعد از برشکاری وجود ندارد.

با وجود مشکلاتی که ذکر شد اگر از یک برشکار حرفه ای نظرش را در رابطه با سرپیک برش

پلاسما بپرسید به شما خواهد گفت که علیرغم اینکه از قابلیت های برش واترجت و برش لیزر

آگاه است ، اما از نظر هزینه اولیه ، سرعت عمل 100 برابری و قابلیت حمل ، برشکاری

پلاسما را ترجیح می دهد.

بنابراین اگر در آینده تنها مشکل برش پلاسما که وجود سرباره است رفع شود و سرعت

برشکاری در همین سطح حفظ شود ، رقیبی برای برشکاری یلاسما وجود ندارد.

آیا دود ایجاد شده از برش پلاسما خطرناک است :

دود و بخارات حاصل از دستگاه پلاسما خطرناک نیستند اما در اثر برشکاری ، دود و بخاراتی

که از فلز قطعه کار خارج می شود می تواند شامل بخارات سمی باشد . بطور مثال

حاصل برشکاری فولاد بخار اکسیدآهن است که اگر آنرا به مدت طولانی استنشاق کنید

به مرور به ریه آسیب جدی وارد می نماید.

آیا در زمان برشکاری پلاسما به ماسک نیاز است :

بصورت خاص ماسک جوشکاری تمام صورت برای برش پلاسما توصیه نشده است

با این حال چون برش پلاسما نیز نوعی قوس نورانی است از عینک مخصوص برش پلاسما

استفاده کنید و انتخاب آن بسته به نظر کاربر می تواند ماسک جوشکاری یا عینک برشکاری باشد.

این کار برای محافظت از چشمان شماست.

آیا دستگاه برش پلاسما می تواند چوب را برش دهد ؟

برش پلاسما برای برشکاری مواد بوسیله قوس الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد بنابراین

برای اینکه کار برش پلاسما تکمیل شود ماده مقابل تورچ پلاسما باید رسانای الکتریکی باشد .

چوب رسانای الکتریکی نیست بنابراین قوس برش پلاسما در آن به جریان نمی افتد پس پلاسما

چوب را نمی برد.

فلز زنگ زده را میتوان با پلاسما برش داد

به دلیل اینکه زنگ زدگی یا به عبارتی اکسید شدگی مانند فلز پایه خود هادی جریان

الکتریسیته است پس نمی تواند در کار برش پلاسما اختلالی ایجاد نماید . فلزات رنگ شده ،

فولاد ضد زنگ و فولاد کثیف هم مانند سایر آلیاژ ها بوسیله تورچ برشکاری پلاسما برشکاری

می شوند.

برش پلاسما برای اوپراتور خطرناک است

بله ، گرمای تولید شده توسط قوس برش پلاسما بسیار زیاد است و این حرارت و نور می تواند

برای چشم و صورت خطر آفرین باشد. به همین جهت استفاده از عینک و کلاه جوشکاری توصیه

می شود .

جرقه و پاشش فلز می تواند به بدن آسیب برساند به همین دلیل پوشیدن لباس ضد جرقه توصیه

می شود .

همچنین افتادن قطعات پس از برشکاری و حرارت بالای قطعه برشکاری شده می تواند برای پا و

دست خطرآفرین باشد پس از کفش و دستکش مناسب استفاده کنید.

همچنین پاشش جرقه و مذاب فلز می تواند باعث آتش سوزی در کارگاه شود بنابراین باید مواد

قابل اشتعال را دور نگهدارید و تجهیزات مناسب ایمنی و آتش نشانی در محل کار داشته باشید.

تا چه قطری با پلاسما میشود برش داد:

عمق برش دستگاه برش پلاسما تا حد زیادی به نوع منبع تغذیه ، شرکت سازنده ، جنس قطعه کار

و موارد دیگر بستگی دارد با این حال می توان بطور کلی گفت که تورچ دستی پلاسما می تواند

ورق فولادی و فولاد زنگ نزن را تا حداکثر 38 میلیمتر برش دهد .

همچنین در مورد تورچ اتوماتیک برش پلاسما و دستگاه های CNC برش پلاسما این قوس حداکثر می تواند تا 180 میلیمتر عمق را برشکاری نماید.

تنکته : تورچهای پلاسما به دو صورت میباشد

1- دستی:

که توسط اوپراتور با دست گرفته میشود و با دست برش داده میشود

2-اتومات:

که بر روی دستگاه بسته میشود و با دستگاه برش داده میشود

توصیه سیتاک مارکت :

بهتر است که تورچ های خریداری شده با روکش استیل باشد که در زمان کار در کارگاه توسط

اجسام تیز یا توسط حرارت یا جرقه و پاشش در زمان برش با تورچ پلاسما کابل آسیب نبیند، و

مدت زمان عمر کابل را هم بیشتر میکند و حتما توجه داشته باشد که روکش از جنس استیل باشد،

که در مدت کوتاه زنگ نزند.

برش پلاسما چیست

برش پلاسما چگونه کار می کند و برش پلاسما چیست ؟

برش پلاسما چیست ؟

دستگاه برش پلاسما چیست و چگونه کار می کند:

توضیح کامل عملیات برش پلاسما :

اجزای سیستم برشکاری پلاسما

چه فلزاتی را میتوان با تورچ پلاسما برش داد :

فرآیند قوس برش پلاسما چگونه است :

انواع فرآیند برش قوس پلاسما

مزیت ها و عیوب برش پلاسما چیست :

آینده برش پلاسما چگونه است ؟

ارسال دیدگاه لغو

دسترسی سریع

بیشتر بدانید

حساب کاربری

عضویت در خبرنامه