Plazma Kesme İşlemi

• Plazma kesme, karbon çeliği, alüminyum veya paslanmaz çelik üzerinde en hızlı kesme işlemidir.
• Plazma kesim, aynı parça üzerinde su jeti veya oksi yakıt ile kombine edilebilir.
• Plazma kesim, 6” kalınlığa kadar paslanmaz çelik malzeme üzerinde hassas kesim için kullanılabilir. ESAB, 1955'te plazma kesmeyi icat etti ve biz, plazma kesicileri daha iyi ve daha kolay hale getirmenin yollarını geliştirmeyi hiç bırakmadık. ESAB'nin plazma kesme prosesi otomasyonundaki en son yenilikleri, her seferinde daha tutarlı kesim kalitesi ile üretimi artırır ... operatör beceri seviyesinden bağımsız olarak:

Plazma Ark

Özellikler Plazma, Webster'larda "yaklaşık eşit sayıda pozitif iyon ve elektron içeren ve bir gazın bazı özelliklerini sergileyen, ancak iyi bir elektrik iletkeni olması bakımından gazdan farklı olan yüklü parçacıkların toplanması..." olarak tanımlanır.

Ark kesme için plazma, elektrikle ısıtılan gaz akımı olarak da tanımlanabilir. Gaz akımı o kadar yüksek bir sıcaklığa ısıtılır ki iyonize olur. Tanımı gereği iyonize gaz, daha sonra atomlar arasında serbestçe elektron alışverişi yapabilir. Bu elektron hareketi, gazın kesme amperini taşımasını sağlayan şeydir.

Bir plazma torcu, enerjiyi küçük bir kesite odaklamak için iyonize gaz akışını daraltmak için alaşımlı bir bakır meme kullanır. İlke, yoğun ısı oluşturmak için güneş enerjisini yoğunlaştırmak için bir büyüteç kullanmakla aynıdır.

Memeden akan gaz ayrıca iyonize gaz tarafından ısıtılan erimiş metali çıkarmak için bir ortam görevi görür. Gazın yaklaşık %30'u fiilen iyonize edilirken (optimum koşullar altında), gaz akımının geri kalan %70'i malzeme çıkarma ve soğutma için kullanılır.

gaz dönen

Gazın döndürülmesi çeşitli şekillerde kesmeye yardımcı olur. Döndürme soğutmayı artırır. İyonize edilmemiş gaz atomları daha ağır/soğuktur ve dönen gaz akımının dışına atılır. Bu serin bariyer, bakır meme için koruma sağlar. Amperaj arttıkça iyonlaşma miktarı artar (%30/70 oranı değişir) ve soğutma azalır, bu da memenin ömrünü kısaltır. Nozullar, belirli bir akım (amp) aralığında çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Dönen gaz kesim kalitesini artırır.

Plazma gazı döndürülmezse, sonuçlar kesimin her iki tarafında bir eğim olacaktır. Gazın döndürülmesiyle ark, kesimin bir tarafı boyunca eşit olarak dağıtılır. Girdap ters yöndeyse (CW'den CCW'ye), kare taraf değişecektir. İyonize gaz (plazma arkı) dönerken, elektrik arkı kesimin ön kenarına eşit şekilde yapışacaktır. Bu çoklu bağlantı noktaları, iş parçası boyunca daha eşit bir güç dağılımı sağlar. Gücün yukarıdan aşağıya bu şekilde eşitlenmesi, daha kare bir tarafla sonuçlanır. Diğer taraf 5 ila 8 derecelik bir eğime sahiptir.

Koruyucu gazın  verilmesi nozulu daha da daraltacak ve soğutacaktır. Bu gaz, meme ucundaki iyonizasyon işleminden sonra plazma akışına enjekte edilir.

Su enjeksiyonu kesim kalitesini artırır ve memeyi soğutur. Suyu gazla aynı yönde döndürerek ve ardından arkın memeden çıktığı noktaya enjekte ederek ark daha da daraltılır. Soğuk su, yüksek sıcaklıktaki ark ile temas ettiğinde ark ve meme deliği arasında bir buhar tabakası oluşur. Bu bariyerin etkileri bir tavayı ısıtıp üzerine su dökerek gösterilebilir. Hemen küçük su boncukları buharlaşmak yerine tava yüzeyinde dans edecektir. Bu su boncukları, su tava ile temas ettiğinde oluşan buhar yalıtım özellikleri ile korunur. Su enjeksiyonunun doğru çalışması için su sıcaklığı 70 derece F'nin altında kalmalıdır. Sıcaklık bu noktanın üzerine çıkarsa, film kaynaması olarak bilinen bir durum oluşur. Kararsız ark, daha kısa meme ömrü,

Plazma Ark Başlatma

Torç gövdesinin içinde üç ana bileşen vardır.

• Elektrot
• Gaz Baffle (Girdap Baffle)
• meme

Bu öğelere sarf malzemeleri denir. Plazma işlemi sırasında zamanla tüketilirler ve değiştirilmeleri gerekir. ESAB PT-36 torcundaki parçalar yukarıda gösterilmiştir. Diğer torçlar farklı görünebilir, ancak hepsinin yukarıda listelenen 3 ana olarak işlev gören parçaları vardır. Tam parça konfigürasyonu için torç kılavuzunuza bakın.

Elektrot, bir DC plazma güç kaynağının negatif tarafına bağlanır. Nozul pozitif tarafa bağlıdır ancak normalde açık bir röle vasıtasıyla elektriksel olarak yalıtılmıştır.

Plazma sistemine bir başlatma girişi verildiğinde aşağıdakiler meydana gelir:

• Güç kaynağı içindeki ana kontaktör, elektrot üzerine yüksek bir negatif voltaj yerleştirerek enerji verir.
• Gaz torca akmaya başlar ve bölme tarafından döndürülür.
• Nozul devresindeki normalde açık olan kontaklar, güç kaynağının pozitif tarafına bir yol sağlayarak kapanır.
• Bir yüksek frekans üreteci, elektrot ve meme arasında yüksek frekans-yüksek voltaj potansiyeli sağlar. Bu, küçük bir kıvılcımın meme ve elektrot arasında atlamasına neden olarak gazın içinden geçen bir yolu iyonize eder.
• Bu iyonize yol boyunca, elektrot ve meme arasında daha büyük bir DC arkı akmaya başlar. Buna pilot ark denir.
• Pilot ark, gaz akışı ile memeden dışarı üflenir ve iş parçasına temas eder.
• Ana ark, pilot ark çalışma malzemesine geçtiğinde oluşturulur (eğer torç yeterince yakınsa). Nozul rölesi, nozulu devreden çıkararak açılır. Aktarılan bir ark koşulu oluşturuldu.
• Ana ark, nozul rölesi açıldıktan sonra kesme amperine yükselir.

Çift Yay

Çift ark, nozülün plazma devresinde kalmasını sağlayan bir durumdur. Yukarıda açıklandığı gibi, meme sadece pilot ark fazı sırasında devrede olmalıdır. Devrede bırakılırsa, nozul, onu yok edecek kesme amperi taşıyacaktır.

Çift ark neden olur:

• Ayakta delme. Torç, ana arkın aktarılabilmesi için pilot arkın plakaya temas etmesine izin verecek şekilde iş parçasına yeterince yakın yerleştirilmelidir. Delme sıçraması, ilk delme sırasında sığ bir açıyla püskürtülür. Ark malzemeye nüfuz ettikçe sıçrama daha dikey hale gelir. Bu kalıntı plakayı ve nozulu birbirine bağlayabilir ve röle çıkarmak için açsa bile nozulu devrede tutar. Bu senaryo torcun ön ucuna zarar verebilir.
• Plaka ile temas halinde meşale. İnce malzemeyi kesmek. Tüm otomatik torç konumlandırma sistemleri, torcu plakanın üzerine yerleştirmek için bazı ilk yükseklik algılama yöntemini kullanır. Bir yöntem, dokunma ve geri çekme yöntemidir. Torç, plaka ile temas edene kadar hareket eder ve bir zamanlayıcı veya kodlayıcı kullanarak ilk başlangıç ​​yüksekliğine geri çekilir. Dokunma düzgün bir şekilde algılanmazsa, torç yaylanma veya malzeme bükülmesi nedeniyle malzeme ile hala temas halinde olabilir. Nozul, kesme amperi taşıyan plazma devresinde kalır ve ona zarar verir.
• Pilot ark arızası. Bu, pilot ark röle devresinin nozulu çıkaramaması durumunda meydana gelebilir. Bu, kısa devreli bir röle veya dirençle olabilir. Yine nozul istenilenden daha fazla akım taşımaya bırakılır ve zarar görür.

Çift Arkı Önleme

Çift ark genellikle delme işlemi sırasında meydana gelir. 

Çift ark oluşumunu önlemeye yardımcı olabilecek bazı teknikler şunlardır:

• Sürünme hareketi. Kesme makinesi, ark transferinde makine hareketini başlatmak için azaltılmış bir hızda programlanmıştır. Bu hız genellikle normal kesme hızının %5 ila %10'u kadardır ve belirli bir süre içindir. Delme sıçraması bu süre içinde nozuldan dışarı püskürtülür. Bu, çift ark olasılığını azaltır.
• Ayakta delme sırasında yükselen meşale. Ark transferinde torç iş parçasından uzaklaşmaya başlar. Bu, delme sıçramasının nozulu temizlemesini sağlar. Bu geri çekme belirli bir süre boyunca devam eder ve ardından makine kesme hızında hareket ettikten sonra doğru kesme yüksekliğine düşer.
• Normal ilk yükseklikteki delmeden daha yüksek (ayakta delme). Bu, delme sıçramasının nozulu kaçırmasına izin vererek çift ark olasılığını azaltır. Bu önleme yöntemi en az etkilidir.

Plazma İşlem Değişkenleri

Maksimum kesim kalitesi, maksimum meme/elektrot ömrü ve maksimum üretim elde etmek için plazma kesiminde yer alan değişkenlerin tümü yakından kontrol edilmelidir. Aralarında bir denge sağlanmalıdır.

Gaz

Gaz Saflığı

Gazın saflığı, iyi kesim kalitesi ve uzun elektrot ömrü için çok önemlidir. Azot için minimum saflık gereksinimleri %99,995 ve oksijen için %99,5'dir. Saflık seviyeleri önerilen minimum değerden düşükse, aşağıdakiler meydana gelebilir.

• Arkın herhangi bir akım seviyesinde ince malzemelere nüfuz edememesi.
• Kirlilik derecesine bağlı olarak, kesim kalitesinde değişiklik.
• Aşırı kısa elektrot ömrü.
• N2 ile kesim yaparken, elektrotun yüzeyinde ve meme deliğinde siyah bir film kalıntısı görünümü. Kirlenme ne kadar kötüyse, kalıntı da o kadar fazladır. Gaz safsa, elektrot ve meme deliği kumlanmış bir görünüm alacaktır.

Gaz Basıncı/Akışları

Her meme, belirli bir gaz basıncına/akışına dayalı olarak optimum akımda çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu basıncın arttırılması elektrot ömründe bir azalmaya neden olabilir. Bu, tungsten ek parçasındaki delinmiş bir görünümle belirgindir. Azot ile torç çalıştırmada bir sorun olacaktır. Torç yüksek basınçta başlamazsa, püskürtmeli bir pilot ark gözlemlenebilir. Yüksek gaz basıncının sorun yaratabileceği durumlarda, düşük gaz akışı genellikle çift ark arızasına neden olur.

Suçlu

su saflığı

Su Enjeksiyonu plazma işlemi, deiyonize ve filtrelenmiş su gerektirir. Askıda katı maddeler, çözünmüş mineraller ve diğer faktörler suyun iletkenliğini ve meme ömrünü etkiler ve yüksek frekanslı girişim olasılığını artırır.

Su Basıncı/Akışlarını Kes

Kesilen su debisi, torç literatürünüzde belirtilen miktara ayarlanmalıdır. Aşırı su akışı, kısa elektrot ömrüne ve kararsız bir ark oluşmasına neden olur. Düşük su akışı, nozul ömrünü etkileyen yetersiz soğutma ile sonuçlanacaktır.

kerf

Kerf, plazma kesme işlemi sırasında kaldırılan malzemenin (torç ve kesme eksenine dik) genişliğidir. Kerf, üç ana değişkenden etkilenir.

• Hız kesmek. Diğer değişkenler sabitken daha yüksek kesme hızları, daha dar bir kerf ile sonuçlanacaktır. Kerf, penetrasyon kaybı gerçekleşene kadar daralmaya devam edecektir. Daha yavaş hareket hızları, ark kaybı oluşana kadar daha geniş bir kerf ile sonuçlanacaktır.
• Kesme Amperajı. Diğer iki değişken sabitken kesme amperini artırmak, daha geniş bir kerf ile sonuçlanacaktır. Akımı artırmaya devam etmek, meme yok edilene kadar çentiği genişletecektir. Amperajı düşürmek, daha dar bir kerf, penetrasyon kaybolana kadar daha pozitif bir kesme açısı ile sonuçlanacaktır.
• Ayrılık. Uzaklık, delme işleminden sonra (kesme sırasında) torç ile iş parçası arasında korunan mesafedir. Çoğu modern sistem bir ark voltajı geri besleme sistemi kullanır. Ark voltajının arttırılması, uzaklık mesafesini arttırır ve kerfi genişletir. Uzaklığı artırmaya devam etmek, sonunda kesim kaybına yol açacaktır. Aralığın düşürülmesi, daha dar bir çentik oluşmasına ve nihayetinde kesme kaybına yol açacaktır.

Ark Gerilimi

Ark voltajı bağımsız bir değişken değildir.

Şunlara bağlıdır:

• Akım (amper)
• Nozul delik boyutu
• zıtlaşma
• Gaz akış hızını kes
• Su akış hızını kesin (varsa)
• Hız kesmek

Çoğu uygulama için gerekli gazlar başlangıç ​​gazı, koruyucu gaz ve kesme gazıdır. Birkaç durum ikinci bir koruyucu gaz gerektirir. Sonuçlar nitrojen, oksijen, hava, metan ve H-35'in farklı kombinasyonlarına göre değişir (%35 hidrojen - %65 argon kombinasyonu). Plazma markalama için argon gazı kullanılır. Malzeme türü ve kalınlığı, kesme kalitesi, hız ve üretim maliyeti, gaz kombinasyonlarını seçerken dikkate alınması gereken değişkenlerdir. Tüm gazlar bazı uygulamalar ve torçlar için uygun değildir. Daha fazla bilgi için torç literatürüne bakın.

ESAB Çözümü

ESAB'nin m3 plazma sistemi, plazma kesme sürecini tamamen otomatik hale getirerek, yukarıda tartışılan tüm süreç değişkenlerini ayarlamayı ve tutarlı kesim kalitesi elde etmeyi kolaylaştırır.