Co to jest cięcie łukiem plazmowym?

Co to jest cięcie łukiem plazmowym?

Wprowadzenie do cięcia łukiem plazmowym

Doskonale wiemy, że materia może być ciałem stałym, cieczą oraz gazem. Występuje jednak czwarty stan skupienia, plazma. Plazma to po prostu przegrzana kolumna gazu, którą można wykorzystać do przecinania metali.

Palniki plazmowe używają sprężonego powietrza lub sprężonych gazów, takich jak azot, do jonizacji i tworzenia plazmy. Zazwyczaj gazy są podawane do maszyny oraz, po zetknięciu się z elektrodą, ulegają jonizacji i wytwarzają większe ciśnienie. Gazy następnie wypychają strumień lub kolumnę czystej plazmy, która jest wystarczająco gorąca, aby przeciąć materiał.

How a Plasma Arc Cutting Torch works

Do cięcia łukiem plazmowym zwykle stosuje się miedzianą dyszę, aby zawęzić strumień gazu z przepływającym przez nią łukiem pilotażowym. Łuk pilotażowy przeskakuje z elektrody w palniku do ciętego materiału. Nazywamy to „łukiem przeniesionym”. Co prawda istnieją również łuki „nieprzeniesione”, zwykle nie są one używane do cięcia.

Oprócz dyszy, z miedzi zazwyczaj wykonana jest również elektroda, przy czym ma ona metalową wkładkę w miejscu przyłączenia łuku. Bez niej miedź stopiłaby się zbyt szybko.

W wielu przypadkach w elektrodzie przecinarki plazmowej stosuje się wkładkę wolframową. Może ona wytrzymać bardzo wysokie temperatury przy minimalnym topnieniu lub erozji. Niektóre mniejsze palniki używają elektrody w stylu „ołówka”, wykonanej w całości z wolframu z zaostrzonym końcem.

W obecności tlenu wolfram szybko się jednak pali. Jeśli używany jest tlen lub sprężone powietrze, wkładka jest wykonana z hafnu. Hafn ma znacznie dłuższą trwałość w obecności tlenu i bardzo wysoką temperaturę topnienia, przy czym ulega lekkiemu zużyciu przy każdym początku łuku.

Zalety cięcia łukiem plazmowym

Przy cięciu plazmowym należy wziąć pod uwagę szereg korzyści. Pozwala przecinać wszystkie materiały przewodzące, w tym blachy i metale nieżelazne, zapewniając doskonałą jakość cięcia przy grubościach do 50 mm. Maksymalna grubość cięcia to 150 mm.

Ponadto cięcie łukiem plazmowym oferuje najlepsze oraz najbardziej ekonomiczne podejście do cięcia stali nierdzewnej i aluminium o średniej grubości, niezależnie od tego, czy system działa w trybie ręczny, czy zamontowany jest na maszynie CNC. Zwykle tnie szybko i powoduje minimalne odkształcenia, zapewniając gładkie cięcie i węższy rzaz.

Ponieważ nie wymaga wstępnego podgrzewania, pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze, a także osiągnąć wysokie prędkości, szczególnie w przypadku cieńszych metali. Cięcie plazmowe zapewnia również lepszą wydajność, jeśli chodzi o cięcie metali ułożonych na sobie.

Podczas pracy z różnymi kształtami, kątami, rurami lub kanałami cięcie plazmowe zapewnia bardziej precyzyjny i szybszy sposób cięcia. Jest również łatwiejsze w obsłudze niż wiele innych rodzajów systemów tnących oraz wymaga minimalnego czyszczenia. Nie wymaga przechowywania oraz stosowania gazów wybuchowych przy otwartym płomieniu, dzięki czemu jest również bezpieczniejsze.

Gazy stosowane w cięciu łukiem plazmowym

Tlen jest używany w palniku plazmowym z tego samego powodu, dla którego jest używany w palniku acetylenowym. Tlen w strumieniu plazmy reaguje ze stalą miękką. Reakcja chemiczna między tlenem w gazie plazmowym a metalem rodzimym pomaga zwiększyć prędkość cięcia i poprawić jakość krawędzi.

Ponieważ tlen nie reaguje tak samo jak stal nierdzewna lub aluminium, do tych metali można stosować tańsze gazy. Należą do nich azot lub sprężone powietrze, które często składa się głównie z azotu.

W innych celach czasami wykorzystywane są również inne gazy specjalne. Na przykład przy znakowaniu plazmowym stosuje się argon, który wykorzystuje łuk plazmowy do tworzenia przebarwień powierzchni. Do cięcia grubszej stali nierdzewnej lub aluminium można użyć mieszanki argonu i wodoru. Mieszanka wodoru i azotu lub metanu i azotu to kolejna alternatywa przy cięciu cieńszej stali nierdzewnej.

Wybór mieszanki zależy od potrzeb. Każda mieszanka ma inny poziom jakości cięcia, cenę i wymagania dotyczące obsługi.

Materiały do cięcia łukiem plazmowym

W procesach cięcia plazmowego można używać wyłącznie materiałów metalowych przewodzących prąd elektryczny. Obejmuje to stal miękką, stal nierdzewną i aluminium. Przewodzenie zapewniają również inne metale i stoy, np. miedź, mosiądz, tytan, monel, inconel, żeliwo i inne. Temperatury topnienia niektórych z tych metali utrudniają jednak cięcie z dobrą jakością krawędzi.

Cięcie łukiem plazmowym vs. cięcie tlenowo-paliwowe

Proces cięcia łukiem plazmowym jest zwykle postrzegany jako alternatywa dla cięcia tlenowo-paliwowego. Proces cięcia plazmowego różni się tym, że wykorzystuje łuk do topienia metalu. Z drugiej strony proces tlenowo-paliwowy wykorzystuje tlen do utleniania metalu i ciepło z reakcji egzotermicznej do stopienia metalu.

Ogólnie rzecz biorąc, cięcie tlenowo-paliwowe jest odpowiednie dla grubszych metali i może ciąć stal od 15 do 30 cm (6 do 12 cali). Niektóre systemy mogą nawet ciąć stal o grubości do 50 cm (20 cali). Nie wymagają również prądu, co oznacza, że są dobrym rozwiązaniem podczas cięcia w terenie. Ponadto palniki tlenowo-paliwowe mogą nie tylko ciąć, ale także spawać, lutować, lutować twardy lutem, podgrzewać i żłobić.

Cięcie łukiem plazmowym vs. Cięcie laserowe

Cięcie laserowe oferuje najnowsze osiągnięcia w zakresie technologii cięcia termicznego. Dzięki niemu wiązka laserowa jest generowana we wnęce rezonatora systemu do cięcia laserowego. Podczas cięcia i spawania wiązka lasera jest kierowana przez system ścieżek wiązki do głowicy tnącej.

Cięcie łukiem plazmowym można stosować wyłącznie do metali. Cięcie laserowe daje możliwość cięcia dowolnego materiału. Jest również niezwykle precyzyjny, ponieważ wykorzystuje moc światła optycznego. Chociaż lasery umożliwiają bardziej szczegółowe cięcie, są również znacznie droższe niż inne przecinarki przemysłowe, takie jak plazma.

Czy warto wybrać cięcie łukiem plazmowym?

Jeśli chodzi o cięcie metalu, każdy system ma swoje zalety i wady, również cięcie łukiem plazmowym. Wybór najlepszego dopasowania zależy od wielu czynników, w tym rodzaju i grubości ciętego metalu, lokalizacji pracy, budżetu oraz dostępnych zasobów energetycznych.