Plasmabearbetning av material

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Introduktionen av plasmabearbetning i industrin markerade ett tekniskt genombrott och en övergång till en kvalitativt ny produktionsnivå. Omfattningen av användbara egenskaper hos plasma är mycket omfattande. Först och främst är detta produktionen av elektroniska enheter och halvledarenheter. Utan plasmakemisk etsning skulle moderna högpresterande persondatorer knappast se ljuset. Men det är inte allt.

Jonplasmabearbetning används också inom optik och maskinteknik för polering av produkter, applicering av skyddande beläggningar, diffusionsmättnad av ytan på metaller och legeringar, samt för svetsning och skärning av stålplåt. I det här dokumentet ligger fokus på svets- och skärtekniker med plasma.

Allmänna bestämmelser

Från skollektioner i fysik vet alla att materia kan existera i fyra tillstånd: fast, flytande, gas och plasma. De flesta frågor uppstår när man försöker representera det sista tillståndet. Men i själva verket är allt inte så svårt. Plasma är också en gas, bara dess molekyler är, som man säger, joniserade (det vill säga separerade från elektroner). Detta tillstånd kan uppnåspå många sätt: som ett resultat av exponering för höga temperaturer, såväl som som ett resultat av elektronbombardement av gasatomer i ett vakuum.

En sådan plasma kallas lågtemperatur. Denna fysik av processen används vid genomförandet av plasmaavsättning (etsning, mättnad) i ett vakuum. Genom att placera plasmapartiklar i ett magnetfält kan de ges en riktad rörelse. Som praxis har visat är sådan bearbetning mer effektiv i ett antal parametrar för klassiska operationer inom maskinteknik (mättnad i pulvermedia, flamskärning, hällning med en pasta baserad på kromoxid och så vidare).

Typer av plasmabehandling

För närvarande används plasma aktivt i nästan alla industrier och i den nationella ekonomin: medicin, teknik, instrumentering, konstruktion, vetenskap och så vidare.

Pionjär inom tillämpningen av plasmateknik var instrumentering. Den industriella tillämpningen av plasmabearbetning började med användningen av egenskaperna hos joniserad gas för att spraya alla typer av material och applicera dem på foder, såväl som för att etsa kanaler för att erhålla mikrokretsar. Beroende på vissa funktioner hos enheten för tekniska installationer särskiljs plasmakemisk etsning, jonkemisk etsning och jonstråleetsning.

Utvecklingen av plasma är ett otroligt värdefullt bidrag till utvecklingen av teknik och förbättringen, utan att överdriva, av hela mänsklighetens livskvalitet. Med passagentiden har användningsområdet för gasjoner utökats. Och idag används plasmabearbetning (i en eller annan form) för att skapa material med speciella egenskaper (värmebeständighet, ythårdhet, korrosionsbeständighet och så vidare), för effektiv metallskärning, för svetsning, för att polera ytor och eliminera mikrogrovhet.

Denna lista är inte begränsad till användningen av teknologier baserade på effekten av plasma på den behandlade ytan. För närvarande utvecklas medlen och metoderna för plasmasprutning aktivt med användning av olika material och bearbetningslägen för att uppnå maximala mekaniska och fysikaliska egenskaper.

The Essence of Plasma Welding

Till skillnad från installationer av jon-plasma-mättnad och sputtering, i detta fall utförs plasmabehandling med högtemperaturplasma. Effektiviteten för denna metod är högre än när man använder traditionella svetsmetoder (flamma, elektrisk ljusbåge, nedsänkt bågsvetsning, och så vidare). Som en arbetsgasblandning används i regel vanlig atmosfärisk luft under tryck. Sålunda kännetecknas denna teknik av frånvaron av kostnader för förbrukningsbara gaser.

Fördelar med plasmasvetsning

Jämfört med traditionell svetsning är det säkrare att använda en plasmasvetsmaskin. Anledningen är ganska tydlig - användningen av atmosfäriskt syre under tryck som en arbetsgas. För närvarande uppmärksammas säkerheten i produktionen mycket av ägarnaföretag, chefer och tillsynsmyndigheter.

En annan mycket viktig fördel är den höga kvaliteten på svetsen (minimal hängning, brist på penetration och andra defekter). Även om det krävs många månaders övning för att lära sig hur man skickligt använder en plasmasvetsmaskin. Endast i detta fall kommer svetsen och fogarna som helhet att uppfylla höga krav.

Denna teknik har ett antal andra fördelar. Bland dem: hög hastighet i svetsprocessen (produktiviteten ökar), låg förbrukning av energiresurser (elektricitet), hög anslutningsnoggrannhet, ingen deformation och skevhet.

plasmaskärningsutrustning

Processen i sig är mycket känslig för de aktuella källorna som används. Därför är det tillåtet att endast använda mycket högkvalitativa och pålitliga transformatorer som visar utspänningens konstantitet. Step-down transformatorer används för att omvandla hög inspänning till låg utspänning. Kostnaden för sådan utrustning är flera gånger mindre än kostnaden för traditionella omvandlare för elektrisk bågsvetsning. De är också mer ekonomiska.

Utrustning för plasmaskärning är enkel att använda. Därför, om du har minsta möjliga erfarenhet och kompetens, kan du göra allt svetsarbete själv.

Plasma Svetsteknik

Beroende på matningsspänningen delas plasmasvetsning in i mikrosvetsning, svetsning imedel- och högström. Själva processen är baserad på verkan av ett riktat flöde av högtemperaturplasma på en elektron och på ytorna som ska svetsas. Elektroden smälter, vilket resulterar i en permanent svetsfog.

plasmaskärning

Plasmaskärning är en process där en metall skärs i dess beståndsdelar av en riktad ström av högtemperaturplasma. Denna teknik ger en perfekt jämn skärlinje. Efter en plasmaskärare elimineras behovet av ytterligare bearbetning av produktens kontur (oavsett om plåtmaterial eller rörprodukter).

Processen kan utföras både med en manuell skärare och med en plasmaskärmaskin för skärning av stålplåt. Plasma bildas när en elektrisk ljusbåge appliceras på arbetsgasflödet. Som ett resultat av betydande lokal uppvärmning sker jonisering (separation av negativt laddade elektroner från positivt laddade atomer).

applikationer för plasmaskärning

Strålen av högtemperaturplasma har en mycket hög energi. Dess temperatur är så hög att den bokstavligen avdunstar många metaller och legeringar med lätthet. Denna teknik används främst för att skära stålplåtar, plåtar av aluminium, brons, mässing och till och med titan. Dessutom kan tjockleken på arket vara mycket olika. Detta kommer inte att påverka kvaliteten på skärlinjen - den blir perfekt slät och jämn, utan ränder.

Det bör dock noteras att för att få hög kvalitet och jämnskär när du arbetar med tjockväggigt material måste du använda en plasmaskärmaskin. Kraften hos en handhållen ficklampa räcker inte för att skära metall med en tjocklek på 5 till 30 millimeter.

Gaskärning eller plasmaskärning?

Vilken typ av skärning och skärning av metall bör föredras? Vilket är bättre: syre-bränsleskärning eller plasmaskärningsteknik? Det andra alternativet är kanske mer mångsidigt, eftersom det är lämpligt för nästan alla material (även de som är benägna att oxidera vid förhöjda temperaturer). Dessutom utförs plasmaskärning med vanlig atmosfärisk luft, vilket innebär att det inte kräver inköp av dyra förbrukningsvaror. Och skärlinjen är perfekt jämn och kräver ingen förfining. Allt detta i kombination minskar kostnaden för produkten avsevärt och gör produkterna mer konkurrenskraftiga.

material för plasmaskärning

Det bör beaktas att den maxim alt tillåtna tjockleken för den bearbetade metallen eller legeringen beror på själva materialet eller dess kvalitet. Baserat på många års produktionserfarenhet och laboratorieforskningserfarenhet ger experter följande rekommendationer om tjockleken på de bearbetade materialen: gjutjärn - inte mer än nio centimeter, stål (oavsett den kemiska sammansättningen och närvaron av legeringselement) - nej mer än fem centimeter, koppar och legeringar baserade på det - högst åtta centimeter, aluminium och dess legeringar - högst 12 centimeter.

Alla listade värden är typiska för manuellabearbetning. Ett exempel på en sådan inhemskt producerad enhet är Gorynych-plasmaapparaten. Det är mycket billigare än utländska analoger, medan det inte på något sätt är sämre, och kanske till och med överlägset dem i kvalitet. Ett brett utbud av enheter från denna tillverkare presenteras på marknaden, som är utformade för att utföra olika jobb (hemsvetsning, skärning och svetsning av metaller av olika tjocklekar, inklusive). Tjockare ark kan endast bearbetas på högeffektsmaskiner.

Befintliga plasmaskärningsmetoder

Alla befintliga metoder för plasmaskärning kan delas in i jet och båge. Dessutom spelar det ingen roll om en handskärare eller en CNC-plasmaskärmaskin används. I det första fallet implementeras alla nödvändiga villkor för gasjonisering i själva skäraren. En sådan enhet kan bearbeta nästan alla material (metaller och icke-metaller). I det andra fallet måste materialet som bearbetas ha elektrisk ledningsförmåga (annars uppstår ingen ljusbåge och gasjonisering kommer att inträffa).

Förutom skillnader i hur plasma bildas, kan plasmabearbetning också klassificeras enligt de tekniska egenskaperna vid skärning i enkla (utan användning av hjälpämnen), bearbetning med vatten och bearbetning i en skyddande gasmiljö. De två sista metoderna låter dig öka skärhastigheten avsevärt och samtidigt inte vara rädd för metalloxidation.