Полезная информация

Что такое плазма?

Что такое плазма? Четвертое состояние вещества

Плазму часто называют четвертым состоянием вещества. Обычно на ум приходят три состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Для такого распространенного вещества как вода, эти три состояния: лед, вода и пар. Разница между этими состояниями связана с их энергетическими уровнями. При воздействии энергии в виде тепла на лед он тает и превращается в воду. Дальнейшее нагревание приводит к разложению молекул воды на водород и кислород и образованию пара. При дальнейшем воздействии энергии на пар данные газы переходят в ионизированное состояние. В результате ионизации газ становится электропроводящим. Такой токопроводящий ионизированный газ называется плазмой

Процесс резки металла плазмой

Процесс плазменной резки используется для обработки металлов-проводников. Электропроводящий газ передает энергию от источника тока через плазменный резак к обрабатываемому материалу.

Стандартная система плазменной резки состоит из источника тока, контура зажигания дуги и резака. Эти компоненты обеспечивают электрическую энергию, ионизацию газа и управление процессом, необходимые для выполнения качественной резки различных материалов с высокой производительностью.

Источник тока представляет собой источник постоянного тока. Напряжение холостого хода обычно находится в диапазоне от 240 до 400В пост. тока. Выходной ток источника определяет скорость резки и толщину материала, который способна обрабатывать система. Основная функция источника тока состоит в обеспечении достаточной энергии для поддержания плазменной дуги после ионизации.

Контур зажигания дуги представляет собой высокочастотный генератор, подающий на выход переменное напряжение от 5000 до 10000В с частотой 2МГц. Это напряжение используется для создания дуги высокой интенсивности внутри резака, чтобы ионизировать газ и, таким образом, получить плазму.

Резак служит держателем для расходных деталей— сопла и электрода— и обеспечивает охлаждение этих деталей газом или водой. Сопло и электрод сжимаются и поддерживают плазменную струю.

Последовательность работы системы плазменной резки

Источник тока и контур зажигания дуги соединены с резаком проводами и кабелями. Эти провода и кабеля обеспечивают подачу газа, электрического тока и высокочастотного напряжения в резак для запуска и поддержания процесса.

1. На источник тока подается сигнал на пуск процесса. Одновременно с этим на выводы подается напряжение холостого хода, а в резак начинает поступать газ (см. рис. 2). Напряжение холостого хода может быть измерено между электродом (–) и соплом (+). Обратите внимание на то, что сопло подключается к положительному выводу источника тока через резистор и реле (реле вспомогательной дуги), а разрезаемый металл (заготовка) — напрямую к положительному выводу. Газ проходит через сопло и выходит наружу из отверстия. На этом этапе дуга еще не появилась, поскольку для постоянного напряжения отсутствует контур протекания тока.

2. После стабилизации потока газа включается высокочастотный контур. Высокочастотный сигнал распределяется между электродом и соплом внутри резака таким образом, что газ должен пройти через эту дугу перед выходом из сопла. Энергия передается от высокочастотной дуги газу, вызывая его ионизацию и превращение в электропроводящую среду. Этот электропроводящий газ создает контур для протекания тока между электродом и соплом, в результате чего образуется плазменная дуга. Поток газа «выталкивает» эту дугу через отверстие сопла, создавая вспомогательную дугу.

3. Если сопло оказывается рядом с заготовкой, вспомогательная дуга «прикрепится» к заготовке, поскольку контур протекания тока к положительному выводу (на источнике тока) не ограничен сопротивлением, присутствующим в контуре подключения сопла. Ток к заготовке определяется электрическими схемами в источнике тока. После обнаружения тока высокочастотный сигнал отключается, а реле вспомогательной дуги открывается. Ионизации газа поддерживается за счет энергии основной дуги постоянного тока.

4. Под воздействием плазменной дуги расплавляется металл, прожигается заготовка, а высокоскоростной поток газа удаляет расплавленный материал с нижней части разреза. На этом этапе начинается перемещение резака и запускается процесс резки.

 

Различные виды плазменной резки

Традиционная технология плазменной резки

При данном виде резки обычно используется один газ (как правило, воздух или азот), который участвует как в охлаждении, так и в генерировании плазмы. Номинальный ток в большинстве систем такой резки не превышает 100А; они подходят для резки материалов толщиной до 5/8 дюймов. Основное применение— ручная резка.

 

Плазменная резка с использованием двухкомпонентной газовой смеси

При данном виде резки используется двухкомпонентная газовая смесь, в которой один компонент используется в качестве плазмообразующего газа, а другой— в качестве защитного газа. Последний служит для защиты области резки от воздействия атмосферы, благодаря чему достигается более высокая чистота реза. Вероятно, это наиболее популярный вид плазменной резки, поскольку для обеспечения наилучшего качества резки материала могут использоваться различные сочетания газов.

 

Плазменная резка с использованием в качестве защитной среды воды

Данный вид резки представляет собой вариант резки с использованием двухкомпонентной газовой смеси, только в данном случае вместо защитного газа используется вода. Вода обеспечивает лучшее охлаждение сопла и заготовки, а также более высокое качество резки нержавеющей стали. Этот вид резки предназначен для использования только в системах механизированной резки.

 

Плазменная резка с впрыском воды

При данном виде резки один газ используется для получения плазмы, а вода впрыскивается радиально или по контуру завихрения непосредственно в дугу. Это позволяет значительно усилить сжатие дуги, повышая ее плотность и температуру. Значения тока в системах с такой технологией резки составляют находятся в диапазоне 260–750А. Системы применяются для высококачественной резки большого количества материалов различной толщины. Этот вид резки предназначен для использования только в системах механизированной резки.

 

Прецизионная плазменная резка

При данном виде резки обеспечивается превосходное качество резки тонких материалов (менее 1/2 дюйма) при работе на более низких скоростях. Такое повышение качества является результатом использования новейших технологий, позволяющих еще сильнее сжать дугу, благодаря чему возможно достижение очень высокой плотности энергии. Более низкие скорости позволяют резаку производить контурную резку с большей точностью. Этот вид резки предназначен для использования только в системах механизированной резки.