Plasmabehandling av materialer

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Introduksjonen av plasmabehandling i industrien markerte et teknologisk gjennombrudd og en overgang til et kvalitativt nytt produksjonsnivå. Omfanget av nyttige egenskaper til plasma er svært omfattende. Først av alt er dette produksjonen av elektroniske enheter og halvlederenheter. Uten plasmakjemisk etsing ville moderne høyytelses personlige datamaskiner knapt sett lyset. Men det er ikke alt.

Ion-plasma-behandling brukes også i optikk og maskinteknikk for polering av produkter, påføring av beskyttende belegg, diffusjonsmetning av overflaten til metaller og legeringer, samt for sveising og skjæring av stålplater. I denne artikkelen er fokuset på sveise- og skjæreteknologier ved bruk av plasma.

Generelle bestemmelser

Fra skolens fysikktimer vet alle at materie kan eksistere i fire tilstander: fast, flytende, gass og plasma. De fleste spørsmål oppstår når man prøver å representere den siste staten. Men faktisk er alt ikke så vanskelig. Plasma er også en gass, bare dens molekyler er, som de sier, ionisert (det vil si atskilt fra elektroner). Denne tilstanden kan oppnåspå mange måter: som et resultat av eksponering for høye temperaturer, så vel som som et resultat av elektronbombardement av gassatomer i et vakuum.

Et slikt plasma kalles lavtemperatur. Denne fysikken til prosessen brukes i implementeringen av plasmaavsetning (etsing, metning) i et vakuum. Ved å plassere plasmapartikler i et magnetfelt kan de gis rettet bevegelse. Som praksis har vist, er slik prosessering mer effektiv i en rekke parametere for klassiske operasjoner innen maskinteknisk teknologi (metning i pulvermedier, flammeskjæring, helling med en pasta basert på kromoksid, og så videre).

Typer plasmabehandling

For tiden brukes plasma aktivt i nesten alle bransjer og nasjonaløkonomien: medisin, ingeniørfag, instrumentering, konstruksjon, vitenskap og så videre.

Pioner innen anvendelse av plasmateknologi var instrumentering. Den industrielle anvendelsen av plasmabehandling begynte med bruken av egenskapene til ionisert gass for å sprøyte alle slags materialer og påføre dem på foringer, samt å etse kanaler for å oppnå mikrokretsløp. Avhengig av enkelte funksjoner ved enheten til teknologiske installasjoner, skilles plasmakjemisk etsing, ionekjemisk og ionestråleetsing.

Utviklingen av plasma er et utrolig verdifullt bidrag til utvikling av teknologi og forbedring, uten å overdrive, av livskvaliteten til hele menneskeheten. Med passasjentiden har bruksområdet for gassioner utvidet seg. Og i dag brukes plasmabehandling (i en eller annen form) for å lage materialer med spesielle egenskaper (varmemotstand, overflatehardhet, korrosjonsbestandighet og så videre), for effektiv metallskjæring, for sveising, for polering av overflater og eliminering av mikroruhet.

Denne listen er ikke begrenset til bruk av teknologier basert på effekten av plasma på den behandlede overflaten. For tiden utvikles midlene og metodene for plasmasprøyting aktivt ved bruk av forskjellige materialer og prosesseringsmoduser for å oppnå maksimale mekaniske og fysiske egenskaper.

The Essence of Plasma Welding

I motsetning til installasjoner av ione-plasmametning og sputtering, utføres plasmabehandling i dette tilfellet ved bruk av høytemperaturplasma. Effektiviteten til denne metoden er høyere enn ved bruk av tradisjonelle sveisemetoder (flamme, elektrisk lysbue, nedsenket buesveising, og så videre). Som en arbeidsgassblanding brukes som regel vanlig atmosfærisk luft under trykk. Derfor er denne teknikken preget av fravær av kostnader for forbruksgasser.

Fordeler med plasmasveising

Sammenlignet med tradisjonell sveising er det tryggere å bruke en plasmasveisemaskin. Årsaken er ganske klar - bruken av atmosfærisk oksygen under trykk som en arbeidsgass. For tiden er sikkerheten i produksjonen viet veldig nøye av eiernebedrifter, ledere og regulatorer.

En annen svært viktig fordel er den høye kvaliteten på sveisen (minimum nedbøyning, manglende penetrering og andre defekter). Selv om det kreves mange måneder med praksis for å lære å bruke en plasmasveisemaskin. Bare i dette tilfellet vil sveisen og skjøtene som helhet oppfylle høye standarder.

Denne teknologien har en rekke andre fordeler. Blant dem: høy hastighet på sveiseprosessen (produktiviteten øker), lavt forbruk av energiressurser (elektrisitet), høy tilkoblingsnøyaktighet, ingen deformasjon og vridning.

Plasmakutteutstyr

Prosessen i seg selv er veldig sensitiv for de aktuelle kildene som brukes. Derfor er det kun tillatt å bruke svært høykvalitets og pålitelige transformatorer som viser utgangsspenningens konstanthet. Nedtrappingstransformatorer brukes til å konvertere høy inngangsspenning til lav utgangsspenning. Kostnaden for slikt utstyr er flere ganger mindre enn kostnaden for tradisjonelle omformere for elektrisk lysbuesveising. De er også mer økonomiske.

Plasmaskjæringsutstyr er enkelt å bruke. Derfor, hvis du i det minste har minimal erfaring og ferdigheter, kan du gjøre alt sveisearbeidet selv.

Plasmasveiseteknologi

Avhengig av forsyningsspenningen deles plasmasveising i mikrosveising, sveising imiddels og høy strøm. Selve prosessen er basert på virkningen av en rettet strøm av høytemperaturplasma på et elektron og på overflatene som skal sveises. Elektroden smelter, noe som resulterer i en permanent sveiseskjøt.

plasmaskjæring

Plasmaskjæring er en prosess der et metall kuttes i komponentdelene av en rettet strøm av høytemperaturplasma. Denne teknologien gir en perfekt jevn kuttlinje. Etter en plasmakutter er behovet for ytterligere bearbeiding av konturen til produktene (enten platemateriale eller rørprodukter) eliminert.

Prosessen kan utføres både med manuell kutter og med plasmaskjæremaskin for skjæring av stålplater. Plasma dannes når en elektrisk lysbue påføres arbeidsgassstrømmen. Som et resultat av betydelig lokal oppvarming oppstår ionisering (separasjon av negativt ladede elektroner fra positivt ladede atomer).

applikasjoner for plasmaskjæring

Strålen av høytemperaturplasma har veldig høy energi. Temperaturen er så høy at den bokstavelig t alt fordamper mange metaller og legeringer med letthet. Denne teknologien brukes hovedsakelig til å kutte stålplater, plater av aluminium, bronse, messing og til og med titan. Dessuten kan tykkelsen på arket være svært forskjellig. Dette vil ikke påvirke kvaliteten på kuttlinjen - den vil være perfekt jevn og jevn, uten striper.

Det bør imidlertid bemerkes at for å oppnå høy kvalitet og jevnkutte når du arbeider med tykkvegget materiale, må du bruke en plasmaskjæremaskin. Kraften til en håndholdt lommelykt vil ikke være nok til å kutte metall med en tykkelse på 5 til 30 millimeter.

Gassskjæring eller plasmaskjæring?

Hvilken type kutting og kutting av metall bør foretrekkes? Hva er bedre: oxy-fuel cutting eller plasma cutting teknologi? Det andre alternativet er kanskje mer allsidig, siden det passer for nesten alle materialer (selv de som er utsatt for oksidasjon ved høye temperaturer). I tillegg utføres plasmaskjæring ved bruk av vanlig atmosfærisk luft, noe som betyr at det ikke krever innkjøp av dyre forbruksvarer. Og kuttlinjen er perfekt jevn og krever ikke forfining. Alt dette i kombinasjon reduserer kostnadene for produktet betydelig og gjør produktene mer konkurransedyktige.

materialer for plasmaskjæring

Det bør tas i betraktning at den maksim alt tillatte tykkelsen på det bearbeidede metallet eller legeringen avhenger av selve materialet eller dets kvalitet. Basert på mange års produksjonserfaring og laboratorieforskningserfaring, gir eksperter følgende anbefalinger om tykkelsen på de bearbeidede materialene: støpejern - ikke mer enn ni centimeter, stål (uavhengig av den kjemiske sammensetningen og tilstedeværelsen av legeringselementer) - nei mer enn fem centimeter, kobber og legeringer basert på det - ikke mer enn åtte centimeter, aluminium og dets legeringer - ikke mer enn 12 centimeter.

Alle oppførte verdier er typiske for manuellebehandling. Et eksempel på en slik innenlandsprodusert enhet er Gorynych-plasmaapparatet. Det er mye billigere enn utenlandske analoger, mens det på ingen måte er dårligere, og kanskje til og med bedre enn dem i kvalitet. Et bredt spekter av enheter fra denne produsenten presenteres på markedet, som er designet for å utføre ulike jobber (innenlandssveising, skjæring og sveising av metaller av forskjellige tykkelser, inkludert). Tykkere ark kan bare behandles på høyeffektsmaskiner.

Eksisterende plasmaskjæringsmetoder

Alle eksisterende metoder for plasmaskjæring kan deles inn i jet og arc. Dessuten spiller det ingen rolle om det brukes en håndskjærer eller en CNC plasmaskjære- og skjæremaskin. I det første tilfellet er alle nødvendige forhold for gassionisering implementert i selve kutteren. En slik enhet kan behandle nesten alle materialer (metaller og ikke-metaller). I det andre tilfellet må materialet som behandles ha elektrisk ledningsevne (ellers vil det ikke oppstå noen elektrisk lysbue og gass-ionisering).

I tillegg til forskjeller i måten plasma dannes på, kan plasmabehandling også klassifiseres i henhold til de teknologiske egenskapene ved skjæring til enkel (uten bruk av hjelpestoffer), prosessering med vann og prosessering i et beskyttende gassmiljø. De to siste metodene lar deg øke skjærehastigheten betydelig og samtidig ikke være redd for metalloksidering.