Mikä on plasma-leikkaus
on metallin valmistusprosessi, jossa ionisoituja kaasuja kuumennetaan yli 20 000 °C lämpötilaan sulattamaan metallimateriaaleja. Tämä kaasu, joka työntyy korkeapaineessa, sulattaa materiaalin ja poistaa materiaalia leikkauksen aikana.
On tärkeää huomata, että tämä prosessi toimii vain sähköä johtavilla materiaaleilla, kuten ruostumattomalla teräksellä, kuparilla, alumiinilla ja muilla metalleilla. Toisin sanoen, plasma-leikkaus ei voi leikata kiviä, paperia, lasia tai muita huonoja sähkönjohteita.
Tämä tekniikka on vertaansa vailla kustannustehokkuudessa, kun on kyse paksujen metallien leikkauksesta. Lisäksi se on monipuolinen ja vaatii vähän työkalujen ylläpitokustannuksia. Sillä on myös korkea leikkaustarkkuus, mikä tekee siitä ihanteellisen monimutkaisten geometrioiden osien leikkaamiseen.
Kun olemme lyhyesti tutustuneet siihen, mitä plasma-leikkaus on, katsotaan hieman sen historiaa.
Plasma-leikkauksen historia
Plasma-leikkausprosessi on ollut olemassa vuodesta 1957 lähtien. Se alkoi osana GTAW-prosessia (kaasupoltin-arc hitsaus). Sen alkuperäinen käyttötarkoitus oli leikata teräs- ja alumiinilevyjä, joiden paksuus oli puolesta tuumasta kuuteen tuumaan.
Tämän aikakauden plasma-leikkurit olivat arvaamattomia ja niiltä puuttui nykyisten leikkainten tarkkuus. Lisäksi käytetyt elektrodit ja suuttimet hajosivat nopeasti prosessin aikana koetun lämmön vuoksi. Suuttimien ja elektrodien vaihtaminen oli usein kallista tässä aikakaudessa.
1960-luvun lopulla
Kuitenkin 1960-luvun lopulla ja 1970-luvun alussa tämä tekniikka saavutti läpimurron, kun insinöörit kehittivät kaksoisvirtosuuttimen. Tämä suutin auttoi parantamaan elektrodien ja suuttimien kestävyyttä sekä lisäämään leikkausten laatua ja tarkkuutta.
1970-luku
Insinöörit käyttivät 1970-lukua hallitakseen leikkausprosessin aikana aluksi esiintynyttä savua ja höyryä, käyttämällä vesimuffelia ja pöytää. He suunnittelivat myös parempia suuttimia, jotka auttoivat parantamaan kaaren tarkkuutta, antaen käyttäjille ja koneistajille mahdollisuuden hienosäätöön.
1980-luku
1980-luku oli kokeilujen aikaa insinööreille, jotka suunnittelivat ja toteuttivat useita uusia ominaisuuksia. Näihin kuuluivat hapen pohjaiset plasma-leikkurit ja parempi leikkaustarkkuus säätämällä tehotasoja. He keskittyivät myös plasma-leikkausyksikön kannettavuuteen, tehden niistä ergonomisempia.
1990-luvulta nykypäivään
1990-luvulla markkinoille tuli korkearesoluutioisia plasma-leikkureita kestävien hapen prosessien ansiosta. Nämä kestävät hapen prosessit yhdistettynä uuteen suutinjärjestelmään antoivat tämän aikakauden plasma-leikkureille kyvyn nelinkertaistaa aiempien aikojen energian tiheyden.
1990-luvulta nykypäivään insinöörien painopiste on ollut tehon vaihtoehdoissa ja ohjauksessa sekä tehokkuuden parantamisessa. He ovat myös parantaneet plasma-leikkureiden tarkkuutta, ja nykyiset mallit tarjoavat terävämpiä reunoja ja tarkkoja leikkauksia. Kannettavuus ja automaatio ovat myös muita osa-alueita, joissa insinöörit ovat merkittävästi edistyneet, sillä enemmän käsikäyttöisiä yksiköitä on markkinoilla.
Nyt kun tiedämme, miten plasma-leikkaus on kehittynyt vuosien varrella, kuinka se toimii?
kuinka plasma-leikkaus toimii
Se plasma-leikkaus Prosessi sisältää lämmön käyttöä metallin sulattamiseen mekaanisen leikkaamisen sijaan. Plasma-leikkurit toimivat lähettämällä sähköarvon kaasun läpi. Tämä kaasu kulkee sitten supistetun aukon (suuttimen) läpi. Rajoitettu aukko saa kaasut puristumaan läpi suurella nopeudella, muodostaen plasman. Työn kappaleen leikkaaminen tarkoittaa, että plasma-leikkurin leikkausneula altistetaan työkappaleelle. Huomaa myös, että plasman johtavuuden vuoksi on tarpeen yhdistää työkappale maahan leikkauspöydän kautta.
Kaikki plasma-leikkausjärjestelmät eivät toimi samalla tavalla. Kuitenkin on kolme leikkausprosessin tyyppiä.
Kolme leikkausprosessin tyyppiä
Korkeataajuuskontakt: Tämä on edullinen muoto. Lisäksi, koska sen korkea taajuus voi häiritä nykyaikaisia laitteita, tätä prosessia ei ole saatavilla CNC plasma-leikkureille. Korkeataajuuskontaktileikkaus sisältää korkeataajuisen kipinän ja korkean jännitteen käytön — kipinä muodostuu, kun plasma-sytytin koskettaa leikattavaa metallia. Kontakti sulkee piirin, käynnistää kipinän ja luo leikkaamiseen käytettävän plasman.
Koe-arkki: Tässä leikkausprosessissa kipinän muodostuminen tapahtuu sytyttimen sisällä matalan virran piirin ja korkean jännitteen yhdistelmällä. Tämä kipinä mahdollistaa pilot-arkin, pienen plasman, muodostumisen. Kun plasma-leikkuri koskettaa työkappaletta, se luo leikkaus-arkin, mikä mahdollistaa koneistajan tai operaattorin aloittaa leikkausprosessin.
Palautusjousella varustettu plasma-sytytin: Lyhyen piirin muodostamiseksi operaattorit painavat sytyttimen työkappaleeseen. Kun lyhyt piiri on muodostunut, virta alkaa kulkea. Pilot-arkin muodostamiseksi operaattorit vapauttavat painalluksen.
Käytetty kaasu prosessissa
Käytettävän kaasun tyyppi riippuu leikkausmenetelmästä, leikattavasta materiaalista ja paksuudesta. Kaasun tulee paitsi muodostaa plasma-jet, myös auttaa poistamaan sulanutta materiaalia ja oksidia leikattavasta kohdasta. Yleisimmät kaasut plasma-leikkauksessa ovat;
Argon
Argon on inertti kaasu, ja sen plasma-arkin vakaus on hyvä. Vakaus tarkoittaa, että tämä kaasu reagoi harvoin minkään metallin kanssa korkeissa lämpötiloissa. Argon-leikkauksessa käytettävien elektrodien ja suuttimien käyttöikä on usein pidempi kuin muiden kaasujen kanssa käytettävien.
Argon-kaasulla on rajoituksia leikkauksessa sen matalan plasma-arkin ja entalpiansa vuoksi. Lisäksi, argon-suojaympäristössä leikatessa esiintyy todennäköisesti slagiongelmia. Tämä johtuu pääasiassa sulaneen metallin pintajännityksestä, joka on noin 30% korkeampi kuin typpiympäristössä. Nämä ongelmat ovat yksi syy siihen, miksi argonia käytetään harvoin plasma-leikkauksessa.
Typpi
Typpi tarjoaa paremman plasma-arkin vakauden ja korkeampien energiajettien kuin argon, erityisesti korkeajännitteisen virtalähteen kanssa. Se muodostaa myös vähäisen slagin leikattavan reunan alapuolella, jopa leikattaessa nikkelipohjaisia seoksia ja ruostumatonta terästä, joilla on korkea viskositeetti.
Typpikaasu toimii itsenäisenä kaasuna tai yhdessä muiden kaasujen kanssa. Se mahdollistaa myös hiiliteräksen nopean leikkauksen.
Ilma
Ilmassa on 78% typpeä ja 21% happea tilavuudesta, mikä tekee siitä sopivan kaasun plasma-leikkaukseen. Ilman happi tekee siitä yhden nopeimmista kaasuista matalan hiilipitoisen teräksen leikkauksessa. Lisäksi, koska ilma on kaikkialla, se on taloudellinen kaasu käyttää.
Huono puoli on, että tämän prosessin elektrodin ja suuttimen käyttöikä on yleensä lyhyt, mikä lisää leikkauskustannuksia ja vähentää tehokkuutta. Lisäksi ilman käyttäminen itsenäisenä kaasuna on ongelmallista, koska se aiheuttaa slagin roikkumista ja leikkauksen oksidointia.
Happi
Kuten ilma, myös happi lisää matalan hiilipitoisen teräksen leikkausnopeutta. Korkeajännitteisen plasma-arkin leikkaus ja korkea lämpötila lisäävät sen nopeutta. Kuitenkin, hapen käyttö on parasta yhdistää korkealämpöisiin ja hapettumista kestävään elektrodin.
Vety
Vetyllä on usein rooli apuhengityksenä sekoitettuna muihin plasma-leikkauskaasuihin. Yksi yleisimmistä yhdistelmistä on vety ja argon, jotka tuottavat yhden voimakkaimmista kaasuista plasma-leikkauksessa.
Argonin sekoittaminen vetyyn lisää merkittävästi kaaren jännitettä, entalpiaa ja leikkauskykyä argonplasmajetissä. Tämän yhdistelmän leikkaustehokkuutta parantaa myös vedenpaineen aiheuttama puristus.
Plasma-leikkauksessa käytetään muutamia kaasuja. Alla oleva taulukko näyttää nämä kaasut, leikattavat materiaalit ja kaasun edut materiaalin suhteen.
Materiaali Paksuus Plasma Kaasu Toissijainen Kaasu Huomautus
Rakennusteräs 0,5–8 mm Happi Happi tai happi/typpi tai typpi Reunat voivat olla särmättömiä, ja ne ovat sileitä kuin laserleikkauksessa
Rakennusteräs 4–50 mm Happi Happi/typpi tai typpi tai ilma Särmättömiä jopa 20 mm asti, leikkauspinta on sileä, jopa 25 mm neliömääräistoleranssi, kuten laserleikkauksessa
Korkealaatuinen teräs 5–45 mm Argon / Vety / Typpi Typpi tai Typpi/vety Särmättömiä jopa 20 mm asti, sileät leikkaukset, huono neliömääräistoleranssi
Alumiini 1–6 mm Kompressioilma Typpi tai Typpi/vety Särmättömiä leikkauksia, pinta voi olla karkea tai rakeinen, mahdollistaa lähes pystysuorat leikkaukset
Alumiini 5–40 mm Argon / Vety / Typpi Typpi tai Typpi/vety Särmättömiä jopa 20 mm asti, rakeinen tai karkea pinta, mahdollistaa lähes pystysuorat leikkaukset
Materiaalit plasma-leikkaukseen
Plasma-leikkauksessa käytetään paljon erilaisia materiaaleja. Tämä johtuu siitä, että prosessi voi leikata mitä tahansa johtavaa materiaalia. Alla ovat yleisimmät materiaalit tälle tekniikalle.
Alumiini
Alumiini on johtavaa, mikä tekee plasma-leikkauksesta ihanteellisen prosessin sen valmistukseen. Lisäksi prosessi tarjoaa etuja paksummille metallilevyille verrattuna muihin alumiinin valmistusmenetelmiin, kuten laserleikkaukseen. Se voi leikata alumiinia paksuuksiin jopa 160 mm.
alumiini
Lisäksi alumiinin valmistaminen plasma-leikkauksella on kustannustehokkaampaa johtuen alhaisemmista käyttökustannuksista ja laitteistokustannuksista.
Mild Steel
Mild-teräs on teräslaji, jossa on alhainen hiilipitoisuus, yleensä noin 2,11 % tai vähemmän. Se on yksi yleisimmin käytetyistä teräslajeista sen ominaisuuksien vuoksi, jotka soveltuvat moniin tarkoituksiin. Lisäksi mild-teräs ei ole kallista hankkia, ja sen ominaisuuksiin kuuluvat korkea iskunkestävyys, hitsattavuus ja taivutettavuus.
teräs
Ruostumaton teräs
Ruostumaton teräs on rauta-alloy, joka on sekä korroosio- että ruosteenkestävä. Plasma-leikkaus on yksi tehokkaimmista tavoista valmistaa tätä metallia, sillä leikkauspaksuus voi olla jopa 30 mm. Ruostumattoman teräksen laatuja, jotka soveltuvat leikkaukseen, ovat muun muassa 304, 304L, 316, 316L, 321, 310S, 317 ja muut.
ruostumaton teräs
Messinki
Messinki on toinen metalli, joka on helposti muokattavissa plasmapoistolla. Tämä johtuu sen erittäin johtavasta luonteesta. Kuitenkin messinkiä muokattaessa tällä menetelmällä on parasta tehdä se hyvin ilmastoiduissa tiloissa. Tämä johtuu siitä, että messinki sisältää sinkkiä, ja savukaasujen hengittäminen, jotka sisältävät palavaa sinkkiä, on terveydelle haitallista.
messingin leikkaus
Kupari
Kupari on kaikkien jalometallien ulkopuolisten materiaalien lämmön ja sähkönjohtavuudeltaan paras. Tämän metallin tärkeimpiä ominaisuuksia ovat; korroosionkestävyys, korkea taivutusmurtolujuus ja hitsattavuus. Nämä ominaisuudet, mukaan lukien sen korkea johtavuus, tekevät kuparista ihanteellisen metallin plasmapoistoon. Kuitenkin, kuten messinkiä, on tärkeää leikata tätä metallia hyvin ilmastoiduissa tiloissa.
kuparin leikkaus
Valurauta
Tämä metalli on suosittu alhaisen kustannuksensa ja muokattavuutensa vuoksi. Pienissä määrissä se sisältää elementtejä kuten mangaania, rikkiä, fosforia ja piitä. Valurauta on erittäin johtavaa, sillä on korkea puristuslujuus ja matala sulamispiste, mikä tekee siitä ihanteellisen plasmapoistoon.
valuraudan leikkaus
Plasmapoiston edut
Metallin valmistuksessa plasmapoiston käyttö tarjoaa useita etuja verrattuna muihin menetelmiin, kuten kustannustehokkuutta, korkeampaa tuottavuutta ja parempaa leikkauslaatua. Tässä on joitakin muita etuja.
Korkea leikkauslaatu
Verrattuna muihin metallin valmistusmenetelmiin, kuten liekkileikkaukseen tai vesileikkaukseen, plasmapoistolla leikatuilla metallilla on korkeampi leikkauslaatu. Tämä johtuu siitä, että metallin reunassa ei ole jäännöskorppuja ja lämpövaikutuksen alue on pienempi.
Monipuolisuus ja joustavuus
Tämä prosessi voi leikata mitä tahansa sähköä johtavaa metallia, mikä tekee siitä erittäin monipuolisen. Se voi helposti leikata kuten alumiinia ja korkealaatuisia teräksiä sekä keskikokoisilta että paksuilta. Se toimii erinomaisesti urien leikkauksessa, muotoilussa tai merkkauksessa metallien kanssa. Lisäksi prosessi voi leikata metallia vedessä vähäisemmällä melutasolla.
Korkea nopeus
Plasmapoisto on 100 kertaa nopeampaa kuin laserleikkaus ja noin 10 kertaa nopeampaa kuin hapen ja polttoaineen leikkaus. Toisin sanoen, se parantaa tuottavuutta ja vähentää aikaa metallin valmistuksessa verrattuna muihin menetelmiin.
Korkeampi tarkkuus ja toistettavuus
Leikatut osat ovat tarkempia ja pinnaltaan laadukkaampia lämpövaikutuksen vuoksi. Lisäksi valmistusnopeus parantaa toistettavuutta ja vähentää metallien koneistukseen käytettyä aikaa.
Etsitkö tapaa valmistaa metallia plasma-leikkaus? Miksi altistua prosessin riskeille, kun voit ulkoistaa sen osaavammille kuten XTJ:lle? XTJ on yksi maailman parhaista plasmapoistoyrityksistä, joka tarjoaa laajan valikoiman plasmapoistopalveluita. Edistykselliset plasmapoistokoneemme voivat leikata monenlaisia metalleja, paksuudeltaan jopa 15 mm.
XTJ:llä olemme ylpeitä siitä, että tuotamme korkealla tarkkuudella ja johdonmukaisuudella plasmapoistettuja osia, joita käytetään eri teollisuudenaloilla. Joten, miksi odottaa, ota yhteyttä XTJ:hin tänään saadaksesi plasmapoistettuja osia.
