تماس با ما

آدرس

ایران - تهران

ساعات کاری

شنبه تا پنچشنبه

ماشینکاری قوس پلاسما چیست

مقدمه

ماشینکاری قوس پلاسما از پلاسمای گاز یونیزه شده با دمای بالا برای فرسایش مواد استفاده می کند. پلاسما با سرعت بالا، قطعه کار را ذوب و تبخیر می‌کند و برش‌های پیچیده‌ای را با حداقل مناطق تحت تأثیر حرارت ایجاد می‌کند. مورد استفاده در هوافضا و فلزکاری، برای دقت در موادی مانند تیتانیوم و آلیاژهای نیکل ارزش دارد و قابلیت های تولید را افزایش می دهد.

ماشینکاری قوس پلاسما شامل حذف فلز از طریق غلظت دقیق گاز یونیزه شده در دمای فوق العاده بالا (از 11000 درجه سانتیگراد تا 30000 درجه سانتیگراد) بر روی قطعه کار است و با سرعت بالا از گاز فوق گرم به طور موثر مواد را ذوب کرده و از بین می برد و امکان حذف موثر و دقیق فلز را فراهم می کند.

اصل کار ماشینکاری قوس پلاسما

فرآیند ماشینکاری قوس پلاسما (PAM) پلاسمای یونیزه شده را به عنوان وسیله ای برای انتقال گرمای شدید مهار می کند. این پلاسمای یونیزه شده با عبور گاز از یک قوس الکتریکی که بین کاتد و آند تشکیل شده است، تولید می شود . پلاسما با دمای بالا به‌سرعت فلز را ذوب می‌کند و حذف کارآمد مواد از قطعه کار را تسهیل می‌کند.

قطعات ماشینکاری قوس پلاسما

ماشینکاری قوس پلاسما (PAM) شامل سه جزء اساسی است: یک واحد منبع تغذیه که جریان DC ولتاژ بالا تولید می کند، یک مجموعه مشعل شامل یک نازل منقبض کننده و یک الکترود، و یک سیستم تامین گاز. قوس الکتریکی تشکیل شده بین الکترود و قطعه کار، گاز را یونیزه می کند و پلاسمای با دمای بالا ایجاد می کند که مواد را برای کاربردهای برش و جوش دقیق فرسایش می دهد.

بخش های مختلف ماشینکاری قوس پلاسما عبارتند از:

تفنگ پلاسما

تفنگ پلاسما از گازهای مختلفی مانند نیتروژن، هیدروژن، آرگون یا مخلوط های گازی برای ایجاد پلاسما استفاده می کند. این شامل محفظه ای است که الکترود تنگستن متصل به ترمینال منفی را در خود جای می دهد، در حالی که نازل تفنگ پلاسما به ترمینال مثبت منبع تغذیه DC متصل می شود. تامین مخلوط گاز مورد نیاز به تفنگ باعث ایجاد قوس قوی بین آند و کاتد می شود. این برخورد الکترون ها و مولکول های گاز منجر به یونیزاسیون می شود و گرمای قابل توجهی در پلاسما ایجاد می کند.

منبع تغذیه

با استفاده از یک منبع تغذیه DC، دو ترمینال تفنگ پلاسما ایجاد شده است که تفاوت پتانسیل قابل توجهی بین کاتد و آند ایجاد می کند. این اختلاف پتانسیل بالا، تولید یک قوس قوی را تضمین می کند که به طور موثر مخلوط گاز را یونیزه کرده و آن را به پلاسما تبدیل می کند.

مکانیزم خنک کننده

برای مدیریت گرمای تولید شده در طول فرآیند و هنگامی که گازهای داغ به طور مداوم از نازل خارج می شوند، یک مکانیسم خنک کننده در تفنگ پلاسما یکپارچه شده است. این مکانیسم معمولاً از یک ژاکت آب استفاده می کند که نازل را می پوشاند و گرمای اضافی را به طور موثر از طریق یک جت آب دفع می کند.

قطعه کار

ماشینکاری قوس پلاسما تطبیق پذیری کار بر روی مواد مختلف را ارائه می دهد. فلزات مختلف از جمله آلومینیوم، منیزیم، کربن ، فولاد ضد زنگ و فولادهای آلیاژی مختلف را می توان به طور موثر با استفاده از این تکنیک ماشینکاری دقیق و سازگار پردازش کرد.

ساخت ماشینکاری قوس پلاسما

مشعل برش قوس پلاسما شامل یک محفظه با الکترود تنگستن است که به طور محکم در داخل آن نصب شده است. این الکترود تنگستن به عنوان کاتد عمل می کند و به ترمینال منفی منبع تغذیه DC متصل می شود.

برای فرآیند ماشینکاری قوس پلاسما، یک تفنگ پلاسما تخصصی ضروری است که دارای محفظه خاص خود باشد. در داخل این محفظه الکترود تنگستن دیگری قرار دارد که به عنوان کاتد عمل می کند و به ترمینال منفی منبع تغذیه DC متصل است.

در پایه محفظه یک نازل مسی قرار دارد که به عنوان آند عمل می کند و به ترمینال مثبت منبع تغذیه DC متصل می شود.

بخش باقی مانده از محفظه از مواد عایق ساخته شده است تا به عنوان عایق عمل کند . گاز از طریق یک گذرگاه کوچک واقع در سمت راست وارد محفظه می شود.

نکته قابل توجه این است که کاتد و آند هر دو خنکی خود را با وجود گازهای داغی که از میان آنها جریان می‌یابد، حفظ می‌کنند و دلیل آن خنک‌سازی موثر آب است. یک سیستم گردش آب که به خوبی طراحی شده است، مشعل را احاطه کرده است و خنک کننده کارآمد را در حین کار تضمین می کند.

کار ماشینکاری قوس پلاسما

هنگامی که برق DC به مدار اعمال می شود، یک قوس قوی بین کاتد (الکترود) و آند (نازل) ظاهر می شود. پس از آن، گاز به محفظه وارد می شود که از گزینه هایی مانند هیدروژن ، نیتروژن، آرگون یا مخلوطی متناسب با فلز خاصی که روی آن کار می شود انتخاب شده است.

سپس گاز با استفاده از قوس ایجاد شده بین کاتد و آند تا دمای فوق‌العاده بالا، از 11000 درجه سانتیگراد تا 28000 درجه سانتیگراد گرم می‌شود. همانطور که قوس با گاز برهمکنش می‌کند، الکترون‌ها با مولکول‌های گاز برخورد می‌کنند و باعث می‌شوند که آنها به اتم‌های منفرد تجزیه شوند.

به دلیل گرمای شدید قوس، اتم‌های خاصی الکترون‌های خود را از دست می‌دهند که منجر به یونیزه شدن می‌شود و در نتیجه گاز را به پلاسما تبدیل می‌کند – حالتی با بار الکتریکی. این گاز یونیزه مقدار قابل توجهی انرژی حرارتی آزاد می کند .

پلاسما که به سمت قطعه کار با سرعت بالا هدایت می شود، از طرق مختلفی از قوس الکتریکی بهره می برد. دمای گاز یونیزه شده را بیشتر می کند، تقریباً پرتو را به صورت موازی تراز می کند و سرعت گاز را افزایش می دهد.

به محض رسیدن به قطعه کار، جت پلاسما به طور موثر مواد را ذوب می کند، در حالی که گاز با سرعت بالا به طور موثر فلز مذاب را از بین می برد. این فرآیند ماشینکاری قوس پلاسما به طور موثر مواد را از قطعه کار حذف می کند و کاربرد قابل توجه آن را در کاربردهای مختلف صنعتی نشان می دهد.

مزایای ماشینکاری قوس پلاسما

ماشینکاری قوس پلاسما (PAM) چندین مزیت قابل توجه ارائه می دهد که درک آنها بسیار مهم است:

تطبیق پذیری: PAM به راحتی می تواند فلزات سخت و شکننده را کنترل کند و این باعث می شود که برای طیف وسیعی از مواد فلزی قابل استفاده باشد.

کاربرد جهانی: تقریباً همه انواع فلزات می توانند تحت ماشینکاری قوس پلاسما قرار گیرند و طیف وسیعی از کاربردهای آن را به نمایش بگذارند.

افزایش نرخ برش: یکی از مزایای اصلی، توانایی دستیابی به نرخ های برش بالاتر، تضمین افزایش بهره وری و کارایی است.

دقت ابعادی برتر: PAM در ماشینکاری حفره های کوچک، ارائه دقت ابعادی عالی و امکان کار پیچیده و دقیق عالی است.

سادگی و کارایی: فرآیند ماشینکاری قوس پلاسما به سادگی اجرا می شود و کارایی آن به ساده سازی عملیات تولید کمک می کند.

نقش حیاتی در تعمیرات موتور جت: PAM نقش مهمی در تعمیر اتوماتیک تیغه‌های موتور جت ایفا می‌کند و اهمیت آن را در صنایع مهمی مانند هوافضا و هوانوردی نشان می‌دهد.

معایب ماشینکاری قوس پلاسما

علاوه بر مزایای ماشینکاری قوس پلاسما (PAM)، بررسی برخی از معایب آن ضروری است:

هزینه بالای تجهیزات: PAM به تجهیزات تخصصی مختلفی نیاز دارد که می تواند گران باشد و سرمایه گذاری اولیه قابل توجهی را برای پیاده سازی به همراه داشته باشد.

مصرف گاز بی اثر: این فرآیند مقادیر قابل توجهی از گازهای بی اثر مانند نیتروژن یا آرگون را مصرف می کند که به افزایش هزینه های عملیاتی کمک می کند.

سطوح باریک: PAM می‌تواند سطوح باریک و غیر ضروری تولید کند که ممکن است در کاربردهای خاص مطلوب نباشد.

تغییرات سطح: یکی از اشکالات، وقوع تغییرات سطح روی قطعه کار است که ممکن است به مراحل تکمیلی یا پس از پردازش اضافی نیاز داشته باشد.

اقدامات احتیاطی ایمنی: اپراتور یا پرسنل درگیر در فرآیند باید اقدامات احتیاطی ایمنی مناسب را به دلیل گرمای شدید و خطرات احتمالی مرتبط با ماشینکاری قوس پلاسما انجام دهند.

محافظت از چشم: PAM می تواند نور شدیدی را منتشر کند که ممکن است به چشم انسان آسیب برساند. اپراتورها باید از عینک یا کلاه ایمنی مناسب با فیلترهای محافظ برای محافظت از چشمان خود در طول عملیات استفاده کنند.

کاربردهای ماشینکاری قوس پلاسما

ماشینکاری قوس پلاسما (PAM) در کاربردهای تخصصی مختلف، به ویژه در زمینه های زیر کاربرد گسترده ای پیدا می کند:

آلیاژهای برودتی و دمای بالا: PAM به دلیل توانایی آن در مدیریت موثر مواد چالش برانگیز، به طور گسترده در کار با آلیاژهای برودتی و مقاوم در برابر خوردگی در دمای بالا استفاده می شود .

برش صفحه تیتانیوم: PAM یک انتخاب ایده آل برای برش صفحات تیتانیوم تا ضخامت 8 میلی متر است که قابلیت ماشینکاری دقیق و کارآمدی را ارائه می دهد.

هوافضا و دفاع: PAM نقشی حیاتی در صنایع هوافضا و دفاعی ایفا می‌کند، زیرا در سیستم‌های لوله‌های زیردریایی هسته‌ای و موارد جوشکاری موتور موشک فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد، جایی که دقت و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است.

لوله های زنگ نزن و آسیاب لوله: PAM یک ماده اصلی برای کاربردهای مربوط به لوله های ضد زنگ و آسیاب های لوله است که امکان برش و شکل دهی دقیق این مواد را فراهم می کند.

ساخت دستگاه های پزشکی: PAM همچنین در ساخت دستگاه های پزشکی، به ویژه در اجزای پیچیده و متمرکز بر دقت، که تطبیق پذیری و دقت آن بسیار مهم است، استفاده می شود.

خودرو و تولید نیرو: صنعت خودرو از PAM برای ساخت قطعات حیاتی مانند قطعات موتور و سیستم های اگزوز استفاده می کند. علاوه بر این، تجهیزات تولید برق از قابلیت PAM برای کار با مواد با دمای بالا بهره می برند.