Materjalide plasmatöötlus

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Plasma töötlemise kasutuselevõtt tööstuses tähistas tehnoloogilist läbimurret ja üleminekut kvalitatiivselt uuele tootmistasemele. Plasma kasulike omaduste ulatus on väga ulatuslik. Esiteks on see elektroonikaseadmete ja pooljuhtseadmete tootmine. Ilma plasmakeemilise söövituseta ei näeks tänapäevased suure jõudlusega personaalarvutid peaaegu valgust. Kuid see pole veel kõik.

Ioonplasmatöötlust kasutatakse ka optikas ja masinaehituses toodete poleerimiseks, kaitsekatete pealekandmiseks, metallide ja sulamite pinna difusiooniküllastamiseks, samuti lehtterase keevitamiseks ja lõikamiseks. Selles artiklis keskendutakse plasmat kasutavatele keevitus- ja lõikamistehnoloogiatele.

Üldsätted

Koolifüüsikatundidest teavad kõik, et aine võib eksisteerida neljas olekus: tahke, vedel, gaas ja plasma. Enamik küsimusi tekib siis, kui püütakse kujutada viimast olekut. Kuid tegelikult pole kõik nii raske. Plasma on samuti gaas, ainult selle molekulid on, nagu öeldakse, ioniseeritud (st elektronidest eraldatud). Seda seisundit on võimalik saavutadamitmel viisil: kõrge temperatuuriga kokkupuute tagajärjel, samuti gaasiaatomite elektronpommitamise tagajärjel vaakumis.

Sellist plasmat nimetatakse madalatemperatuuriliseks. Seda protsessi füüsikat kasutatakse plasmasadestamise (söövitus, küllastus) teostamisel vaakumis. Asetades plasmaosakesed magnetvälja, saab neile anda suunatud liikumise. Nagu praktika on näidanud, on selline töötlemine tõhusam mitmete masinaehitustehnoloogia klassikaliste toimingute parameetrite puhul (küllastumine pulbrilises keskkonnas, leeklõikamine, kroomoksiidil põhineva pastaga valamine jne).

Plasmaravi tüübid

Praegu kasutatakse plasmat aktiivselt peaaegu kõigis tööstusharudes ja rahvamajanduses: meditsiin, tehnika, mõõteriistad, ehitus, teadus ja nii edasi.

Plasmatehnoloogia rakendamise pioneer oli mõõteriistad. Plasmatöötluse tööstuslik rakendamine sai alguse ioniseeritud gaasi omaduste kasutamisest igasuguste materjalide pihustamiseks ja vooderdusele kandmiseks, samuti kanalite söövitamiseks mikroskeemide saamiseks. Sõltuv alt tehnoloogiliste seadmete seadme omadustest eristatakse plasmakeemilist söövitamist, ioonkeemilist söövitamist ja ioonkiirega söövitamist.

Plasma areng on uskumatult väärtuslik panus tehnoloogia arengusse ja liialdamata kogu inimkonna elukvaliteedi parandamisse. Koos läbikäigugaaja jooksul on gaasiioonide kasutusvaldkond laienenud. Ja tänapäeval kasutatakse plasmatöötlust (ühel või teisel kujul) eriomadustega (kuumuskindlus, pinna kõvadus, korrosioonikindlus jne) materjalide loomiseks tõhusaks metalli lõikamiseks, keevitamiseks, pindade poleerimiseks ja mikrokareduse kõrvaldamiseks.

See loend ei piirdu tehnoloogiate kasutamisega, mis põhinevad plasma mõjul töödeldud pinnale. Praegu arendatakse aktiivselt plasmapihustamise vahendeid ja meetodeid, kasutades erinevaid materjale ja töötlemisrežiime, et saavutada maksimaalsed mehaanilised ja füüsikalised omadused.

Plasmakeevitamise olemus

Erinev alt ioon-plasma küllastus- ja pihustusseadmetest toimub plasmatöötlus sel juhul kõrgtemperatuurse plasmaga. Selle meetodi efektiivsus on suurem kui traditsiooniliste keevitusmeetodite kasutamisel (leek, elektrikaar, sukelkaarkeevitus jne). Töötava gaasiseguna kasutatakse reeglina tavalist rõhu all olevat atmosfääriõhku. Seega iseloomustab seda tehnikat tarbitavate gaaside kulude puudumine.

Plasmakeevitamise eelised

Traditsioonilise keevitusega võrreldes on plasmakeevitusmasina kasutamine ohutum. Põhjus on üsna selge – rõhu all oleva õhuhapniku kasutamine töögaasina. Praegu pööravad omanikud väga suurt tähelepanu tootmise ohutuseleettevõtted, juhid ja reguleerivad asutused.

Teine väga oluline eelis on keevisõmbluse kõrge kvaliteet (minimaalne longus, läbitungimise puudumine ja muud vead). Kuigi plasmakeevitusmasina oskusliku kasutamise õppimiseks on vaja mitu kuud praktikat. Ainult sel juhul vastavad keevisõmblus ja liitekohad tervikuna kõrgetele standarditele.

Sellel tehnoloogial on mitmeid muid eeliseid. Nende hulgas: keevitusprotsessi suur kiirus (tootlikkus suureneb), energiaressursside (elekter) vähene tarbimine, suur ühendamise täpsus, deformatsiooni ja kõveruse puudumine.

Plasmalõikusseadmed

Protsess ise on praegu kasutatavate allikate suhtes väga tundlik. Seetõttu on lubatud kasutada ainult väga kvaliteetseid ja töökindlaid trafosid, mis näitavad väljundpinge püsivust. Alandavaid trafosid kasutatakse kõrge sisendpinge teisendamiseks madalaks väljundpingeks. Selliste seadmete maksumus on mitu korda väiksem kui traditsiooniliste elektrikaarkeevitusmuundurite maksumus. Need on ka säästlikumad.

Plasmalõikeseadmeid on lihtne kasutada. Seega, kui teil on vähem alt minimaalne kogemus ja oskused, saate kõik keevitustööd ise teha.

Plasmakeevitustehnoloogia

Sõltuv alt toitepingest jaguneb plasmakeevitus mikrokeevituseks, keevitaminekeskmine ja kõrge vool. Protsess ise põhineb kõrge temperatuuriga plasma suunatud voolu toimel elektronile ja keevitatavatele pindadele. Elektrood sulab, mille tulemuseks on püsiv keevisliide.

Plasmalõikus

Plasma lõikamine on protsess, mille käigus metall lõigatakse selle komponentideks kõrge temperatuuriga plasma suunatud vooluga. See tehnoloogia tagab täiesti ühtlase lõikejoone. Pärast plasmalõikurit kaob vajadus toodete (olgu siis lehtmaterjal või torutooted) kontuuri täiendavaks töötlemiseks.

Protsessi saab läbi viia nii käsitsi lõikuriga kui ka teraspleki lõikamiseks mõeldud plasmalõikusmasinaga. Plasma tekib siis, kui töötavale gaasivoolule rakendatakse elektrikaar. Olulise lokaalse kuumenemise tulemusena toimub ionisatsioon (negatiivse laenguga elektronide eraldamine positiivselt laetud aatomitest).

Plasmalõikusrakendused

Kõrgetemperatuurilise plasma joal on väga kõrge energia. Selle temperatuur on nii kõrge, et see sõna otseses mõttes aurustab kergesti palju metalle ja sulamid. Seda tehnoloogiat kasutatakse peamiselt teraslehtede, alumiiniumi, pronksi, messingi ja isegi titaani lehtede lõikamiseks. Pealegi võib lehe paksus olla väga erinev. See ei mõjuta lõikejoone kvaliteeti – see on täiesti sile ja ühtlane, ilma triipudeta.

Samas tuleb tähele panna, et kvaliteetse ja ühtlase saamisekspaksuseinalise materjaliga töötamisel tuleb kasutada plasmalõikamismasinat. Käeshoitava taskulambi võimsusest ei piisa 5–30 millimeetri paksuse metalli lõikamiseks.

Gaasilõikus või plasmalõikus?

Millist metalli lõikamist ja lõikamist tuleks eelistada? Kumb on parem: hapnikuga lõikamise või plasma lõikamise tehnoloogia? Teine võimalus on võib-olla mitmekülgsem, kuna see sobib peaaegu iga materjali jaoks (isegi kõrgel temperatuuril oksüdeeruvatele). Lisaks toimub plasma lõikamine tavalise atmosfääriõhuga, mis tähendab, et see ei nõua kallite kulumaterjalide ostmist. Ja lõikejoon on täiesti ühtlane ega vaja viimistlemist. Kõik see koos vähendab oluliselt toote maksumust ja muudab tooted konkurentsivõimelisemaks.

Plasmalõikematerjalid

Tuleb arvestada tõsiasjaga, et töödeldava metalli või sulami maksimaalne lubatud paksus sõltub materjalist endast või selle kvaliteedist. Paljude aastate tootmiskogemuse ja laboratoorsete uuringute kogemuse põhjal annavad eksperdid töödeldud materjalide paksuse kohta järgmised soovitused: malm - mitte rohkem kui üheksa sentimeetrit, teras (olenemata keemilisest koostisest ja legeerelementide olemasolust) - ei üle viie sentimeetri, vask ja sellel põhinevad sulamid - mitte rohkem kui kaheksa sentimeetrit, alumiinium ja selle sulamid - mitte rohkem kui 12 sentimeetrit.

Kõik loetletud väärtused on tüüpilised käsitsitöötlemine. Sellise kodumaise toodangu näiteks on Gorynych plasmaaparaat. See on palju odavam kui välismaised analoogid, kuigi see pole mingil juhul halvem ja võib-olla isegi parem kui kvaliteet. Turul on laias valikus selle tootja seadmeid, mis on mõeldud erinevate tööde tegemiseks (kodune keevitamine, erineva paksusega metallide lõikamine ja keevitamine, kaasa arvatud). Paksemaid lehti saab töödelda ainult suure võimsusega masinatel.

Olemasolevad plasmalõikusmeetodid

Kõik olemasolevad plasmalõikuse meetodid võib jagada juga- ja kaarlõikamiseks. Pealegi pole üldse vahet, kas kasutatakse käsilõikurit või CNC plasmalõike- ja -lõikamismasinat. Esimesel juhul rakendatakse lõikuris endas kõik gaasi ioniseerimiseks vajalikud tingimused. Selline seade suudab töödelda peaaegu kõiki materjale (metallid ja mittemetallid). Teisel juhul peab töödeldaval materjalil olema elektrijuhtivus (vastasel juhul ei teki elektrikaar ja tekib gaasiionisatsioon).

Lisaks plasma moodustumise erinevustele saab plasmatöötlust klassifitseerida ka lihtlõikamiseks (abiaineid kasutamata), veega töötlemiseks ja kaitsvas gaasikeskkonnas töötlemiseks.. Viimased kaks meetodit võimaldavad oluliselt suurendada lõikekiirust ja samal ajal mitte karta metalli oksüdeerumist.