Lavorazione dei materiali al plasma

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

L'introduzione della lavorazione al plasma nell'industria ha segnato una svolta tecnologica e una transizione verso un livello di produzione qualitativamente nuovo. La portata di proprietà utili di plasma è molto ampia. Prima di tutto, questa è la produzione di dispositivi elettronici e dispositivi a semiconduttore. Senza l'incisione chimica al plasma, i moderni personal computer ad alte prestazioni difficilmente vedrebbero la luce. Ma non è tutto.

La lavorazione al plasma ionico viene utilizzata anche in ottica e ingegneria meccanica per la lucidatura di prodotti, l'applicazione di rivestimenti protettivi, la saturazione per diffusione della superficie di metalli e leghe, nonché per la saldatura e il taglio della lamiera d'acciaio. In questo documento, l'attenzione si concentra sulle tecnologie di saldatura e taglio che utilizzano il plasma.

Disposizioni generali

Dalle lezioni scolastiche di fisica tutti sanno che la materia può esistere in quattro stati: solido, liquido, gassoso e plasma. La maggior parte delle domande sorgono quando si cerca di rappresentare l'ultimo stato. Ma in re altà, tutto non è così difficile. Anche il plasma è un gas, solo le sue molecole sono, come si suol dire, ionizzate (cioè separate dagli elettroni). Questo stato può essere raggiuntoin molti modi: come risultato dell'esposizione a temperature elevate, nonché come risultato del bombardamento elettronico di atomi di gas nel vuoto.

Un tale plasma è chiamato a bassa temperatura. Questa fisica del processo viene utilizzata nell'implementazione della deposizione di plasma (incisione, saturazione) nel vuoto. Posizionando le particelle di plasma in un campo magnetico, è possibile dare loro un movimento diretto. Come ha dimostrato la pratica, tale elaborazione è più efficace in una serie di parametri delle operazioni classiche nella tecnologia dell'ingegneria meccanica (saturazione in mezzi in polvere, taglio alla fiamma, colata con una pasta a base di ossido di cromo e così via).

Tipi di trattamento al plasma

Attualmente, il plasma è utilizzato attivamente in quasi tutti i settori e l'economia nazionale: medicina, ingegneria, strumentazione, edilizia, scienza e così via.

Pioniera nell'applicazione della tecnologia al plasma è stata la strumentazione. L'applicazione industriale della lavorazione al plasma è iniziata con l'uso delle proprietà del gas ionizzato per spruzzare tutti i tipi di materiali e applicarli ai rivestimenti, nonché per incidere i canali al fine di ottenere microcircuiti. A seconda di alcune caratteristiche del dispositivo degli impianti tecnologici, si distinguono l'attacco chimico al plasma, l'attacco chimico ionico e l'attacco a fascio ionico.

Lo sviluppo del plasma è un contributo incredibilmente prezioso allo sviluppo della tecnologia e al miglioramento, senza esagerare, della qualità della vita di tutta l'umanità. Con il passaggiotempo, il campo di applicazione degli ioni gas si è ampliato. E oggi, la lavorazione al plasma (in una forma o nell' altra) viene utilizzata per creare materiali con proprietà speciali (resistenza al calore, durezza superficiale, resistenza alla corrosione e così via), per un efficace taglio dei metalli, per la saldatura, per lucidare le superfici ed eliminare la microrugosità.

Questo elenco non si limita all'uso di tecnologie basate sull'effetto del plasma sulla superficie trattata. Attualmente, i mezzi e i metodi di spruzzatura al plasma sono attivamente sviluppati utilizzando vari materiali e modalità di lavorazione al fine di ottenere le massime proprietà meccaniche e fisiche.

L'essenza della saldatura al plasma

A differenza delle installazioni di saturazione e sputtering del plasma ionico, in questo caso, il trattamento al plasma viene effettuato utilizzando plasma ad alta temperatura. L'efficienza di questo metodo è maggiore rispetto a quando si utilizzano metodi di saldatura tradizionali (fiamma, arco elettrico, saldatura ad arco sommerso e così via). Come miscela di gas di lavoro, di norma viene utilizzata l'aria atmosferica ordinaria sotto pressione. Pertanto, questa tecnica è caratterizzata dall'assenza di costi per i gas di consumo.

Vantaggi della saldatura al plasma

Rispetto alla saldatura tradizionale, l'utilizzo di una saldatrice al plasma è più sicuro. Il motivo è abbastanza chiaro: l'uso dell'ossigeno atmosferico sotto pressione come gas di lavoro. Attualmente, la sicurezza nella produzione è molto curata dai proprietariaziende, dirigenti e autorità di regolamentazione.

Un altro vantaggio molto importante è l'elevata qualità della saldatura (minimo cedimento, mancanza di penetrazione e altri difetti). Anche se, per imparare a usare abilmente una saldatrice al plasma, sono necessari molti mesi di pratica. Solo in questo caso, la saldatura e le giunzioni nel loro insieme soddisferanno standard elevati.

Questa tecnologia ha una serie di altri vantaggi. Tra questi: alta velocità del processo di saldatura (aumento della produttività), basso consumo di risorse energetiche (elettricità), elevata precisione di connessione, nessuna deformazione e deformazione.

Attrezzature per il taglio al plasma

Il processo stesso è molto sensibile alle attuali fonti utilizzate. Pertanto, è consentito utilizzare solo trasformatori di altissima qualità e affidabili che dimostrino la costanza della tensione di uscita. I trasformatori step-down vengono utilizzati per convertire un'elevata tensione di ingresso in una bassa tensione di uscita. Il costo di tali apparecchiature è molte volte inferiore al costo dei tradizionali convertitori per saldatura ad arco elettrico. Sono anche più economici.

L'attrezzatura per il taglio al plasma è facile da usare. Pertanto, se hai almeno un'esperienza e abilità minime, puoi fare tutto il lavoro di saldatura da solo.

Tecnologia di saldatura al plasma

A seconda della tensione di alimentazione, la saldatura al plasma è suddivisa in micro saldatura, saldatura inmedia e alta corrente. Il processo stesso si basa sull'azione di un flusso diretto di plasma ad alta temperatura su un elettrone e sulle superfici da saldare. L'elettrodo fonde, risultando in un giunto di saldatura permanente.

Taglio al plasma

Il taglio al plasma è un processo in cui un metallo viene tagliato nelle sue parti componenti da un flusso diretto di plasma ad alta temperatura. Questa tecnologia fornisce una linea di taglio perfettamente uniforme. Dopo una taglierina al plasma, viene eliminata la necessità di un'ulteriore lavorazione del contorno dei prodotti (sia in fogli che in tubi).

Il processo può essere eseguito sia con una taglierina manuale che con una macchina per il taglio al plasma per il taglio della lamiera. Il plasma si forma quando un arco elettrico viene applicato al flusso del gas di lavoro. Come risultato di un significativo riscaldamento locale, si verifica la ionizzazione (separazione di elettroni caricati negativamente da atomi caricati positivamente).

Applicazioni di taglio al plasma

Il getto di plasma ad alta temperatura ha un'energia molto elevata. La sua temperatura è così alta che fa letteralmente evaporare molti metalli e leghe con facilità. Questa tecnologia viene utilizzata principalmente per il taglio di lamiere di acciaio, lamiere di alluminio, bronzo, ottone e persino titanio. Inoltre, lo spessore del foglio può essere molto diverso. Ciò non influirà sulla qualità della linea di taglio: sarà perfettamente liscia e uniforme, senza striature.

Tuttavia, va notato che per ottenere un' alta qualità e anchetagliare quando si lavora con materiale a pareti spesse, è necessario utilizzare una macchina per il taglio al plasma. La potenza di una torcia portatile non sarà sufficiente per tagliare il metallo con uno spessore da 5 a 30 millimetri.

Taglio a gas o taglio plasma?

Quale tipo di taglio e taglio del metallo dovrebbe essere preferito? Cosa c'è di meglio: tecnologia di taglio ossitaglio o taglio plasma? La seconda opzione è forse più versatile, in quanto è adatta a quasi tutti i materiali (anche quelli soggetti ad ossidazione a temperature elevate). Inoltre, il taglio al plasma viene eseguito utilizzando la normale aria atmosferica, il che significa che non richiede l'acquisto di costosi materiali di consumo. E la linea di taglio è perfettamente uniforme e non richiede raffinatezza. Tutto questo in combinazione riduce significativamente il costo del prodotto e rende i prodotti più competitivi.

Materiali da taglio al plasma

Va tenuto conto del fatto che lo spessore massimo consentito del metallo o della lega lavorata dipende dal materiale stesso o dalla sua qualità. Sulla base di molti anni di esperienza nella produzione e nell'esperienza di ricerca di laboratorio, gli esperti forniscono le seguenti raccomandazioni sullo spessore dei materiali lavorati: ghisa - non più di nove centimetri, acciaio (indipendentemente dalla composizione chimica e dalla presenza di elementi di lega) - no più di cinque centimetri, rame e leghe a base di esso - non più di otto centimetri, alluminio e sue leghe - non più di 12 centimetri.

Tutti i valori elencati sono tipici per il manualein lavorazione. Un esempio di tale unità prodotta internamente è l'apparato al plasma Gorynych. È molto più economico degli analoghi stranieri, mentre non è in alcun modo inferiore e forse persino superiore a loro in termini di qualità. Viene presentata sul mercato un'ampia gamma di dispositivi di questo produttore, progettati per eseguire vari lavori (saldatura domestica, taglio e saldatura di metalli di vari spessori, inclusi). I fogli più spessi possono essere lavorati solo su macchine ad alta potenza.

Metodi di taglio plasma esistenti

Tutti i metodi esistenti di taglio al plasma possono essere suddivisi in getto e arco. Inoltre, non importa se viene utilizzata una taglierina manuale o una macchina da taglio e taglio plasma CNC. Nel primo caso, tutte le condizioni necessarie per la ionizzazione del gas sono implementate nel cutter stesso. Un tale dispositivo può elaborare quasi tutti i materiali (metalli e non metalli). Nel secondo caso, il materiale in lavorazione deve avere conducibilità elettrica (altrimenti non si verificherà arco elettrico e si verificherà ionizzazione del gas).

Oltre alle differenze nel modo in cui si forma il plasma, il trattamento al plasma può anche essere classificato in base alle caratteristiche tecnologiche del taglio in semplice (senza l'uso di sostanze ausiliarie), del trattamento con acqua e del trattamento in ambiente con gas inerte. Gli ultimi due metodi consentono di aumentare notevolmente la velocità di taglio e allo stesso tempo di non aver paura dell'ossidazione del metallo.