در دنیای صنعت، روش های مختلف بسیاری برای برشکاری استفاده می شود. از برش با گیوتین گرفته تا CNC و راه های پیشرفته ی دیگر. هر یک از این روش ها کاربرد، مزایا و معایب خاص خود را دارند. یکی از بهترین این روش ها برش پلاسما است. برش پلاسما فرایندی است که در آن فولاد یا دیگر فلزات (گاهی اوقات بعضی مواد دیگر) با قطرهای مختلف به وسیلهٔ یک مشعل یا torch بریده می شوند. در این نوع برش یک گاز نجیب ( یا بعضا هوای فشرده) با سرعتی بالا از نازل خارج شده و در همان لحظه یک قوس الکتریکی (Electrical ARC) بین گازی که از سر نازل خارج می شود با سطح برش ایجاد می شود. سپس گاز به حالت پلاسما می رود. پلاسما حرارت کافی برای برش فلز را دارا است. هوای فشرده به اندازه ای فشار دارد که فلز ذوب شده را از مسیر برش دور می کند.
برش دهنده های پلاسما بسیار سریع پیشرفت کردند. این روش برش تا حدودی کند و گران قیمت است بنابراین بیشتر به کاربردهایی که نیاز به تکرار الگوی برش (در کاربردهای تولید انبوه) است اختصاص یافته اند. مانند دیگر ماشین های ابزار از سال ۱۹۸۰ تکنولوژی CNC برای ماشین های برش پلاسما استفاده گردید و از این طریق انعطاف پذیری بیشتری در برابر اشکال مختلف مورد تقاضا از طریق برنامه نویسی CNC از خود نشان داد. ولی باز هم با وجود تکنولوژی CNC برش پلاسما محدود به برش طرح ها و الگوها در صفحات و ورقه های تخت است و فقط دارای دو محور(X,Y) می باشد.
نحوه کارکرد دستگاه برش پـلاسما
در دستگاه برش پلاسما مدل hf هوا بوسیله ی جرقه ای با ولتاژ بالا در ابتدای مشعل یونیزه می گردد و قوس الکتریکی شروع می گردد. این روش برای کنترل عددی cnc استفاده می شود که در زمان استارت نیازی به تماس قطعه کار و تورچ نیست.اما در دستگاه های برش پـلاسمای پیشرفته تر برای اینکه بتوانیم ارتفاع مشعل را تنظیم کنیم باید قبل از شروع کار نوک تورچ به قطعه کار تماس داشته باشد و سپس یک گپ بوجود بیاید. منظور از گپ همان فاصله میباشد. در این دستگاه های برش cnc پلاسما به مجرد اینکه نوک مشعل با قطعه کار تماس گرفت بلافاصله یک فاصله ایجاد می گردد.
قسمتی که مسئول کنترل جرقه است از نزدیکی دو سیستم برای تولید پلاسما استفاده می کند. برای جرقه زنی از یک مدار الکترونیکی با ولتاژ بالا و جریان پایین استفاده می شود تا در یک زمان جرقه ای را داخل تورچ کند و کمی گاز پلاسما بوجود آورد. قوس ایجاد شده قوس هادی نام دارد. این قوس راهی تا ابتدای مشعل بوجود می آورد و تا ابتدای قطعه کار نزدیک می شود. تا جایی که به قوس اصلی پـلاسما برسد.
ساختمان داخلی یک برش دهنده ی پلاسمایی
برش دهنده های پلاسما در شکل ها و ساختارهای گوناگونی عرضه میشوند. گوناگونی آنها با گوناگونی تورچ جوشکاری برابری می کند. در حال حاضر بازو های رباتی غول پیکر و یا کوچک موجود در کارخانه ها، قادر به ایجاد برش های بسیار کوچک و دقیق هستند. هنگامی که تغذیه به الکترود منفی اتصل می یابد و نوک نازل بر روی فلز قرار می گیرد، یک مدار بسته ایجاد می شود، سپس یک جرقه ی قوی بین الکترود و فلز رخ می دهد. در این زمان است که گاز به داخل کانال فرستاده و تا زمانی که به حالت چهارم ماده تبدیل شود در آن جا می ماند.
این واکنش جریانی از پلاسما را ایجاد می کند که دمای آن به حدود ۲۰,۰۰۰ درجه سانتی گراد و به سرعتی نزدیک به سرعت صوت می رسد. از آن جا که خود پلاسما نیز قادر به هدایت الکتریسیته است، تا وقتی که منبع جریان به الکترود وصل و قوس الکتریکی برقرار باشد، عمل برش و ذوب کردن فلز ادامه خواهد داشت. در عمل برشکاری، با توجه به ماهیت غیر قابل پیشبینی پلاسما امکان اکسید شدن نازل و پایین آمدن بازده دستگاه وجود دارد.
مزایا و معایب برش پلاسما
مانند هر روش دیگری، برش پلاسما دارای معایب و مزایایی است که استفاده از آن را برای شرایط گوناگون به صرفه می کند. در ادامه به برخی از این موارد به صورت کلی اشاره خواهیم داشت.
از بزرگ ترین محدودیت های برش با این روش، محدودیت ۱۸۰ میلیمتری سطح برش در شرایط خشک و محدودیت ۱۲۰ میلی متری سطح برش زیر آب است. درصورتی که نوع برش خشک باشد، این روش سر و صدای زیادی تولید خواهد کرد. پلاسما روشی نسبتا گران است چراکه مصرف انرژی بالایی دارد. با این مصرف بالای انرژی، برش لیزری می تواند کیفیت بهتری را نسبت به نوع پلاسما ارائه کند که البته روشی گران تر است. همچنین هزینه انجام پروژه با روش پلاسما از انواع هوا برش ها بیشتر خواهد بود. در نهایت هزینه درنظر گرفته شده برای اجرای پروژه و میزان قدرت و دقت مورد نیاز، میتواند معیار خوبی برای انتخاب روش مورد نیاز شما باشد.
البته برش فلزات به روش پلاسما سراسر عیب نیست و مزیت‌های زیادی نیز با خود به همراه خواهد داشت. در این نوع برش میتوانیم انواع مواد رسانای الکتریکی را به سادگی برش بزنیم. سرعت این برش نسبت به نوع هوابرش بسیار بیشتر است و گاها می تواند تا ۱۰ برابر سریعتر عمل کند. پلاسما برای برش انواع فولاد با ضخامت کم یا متوسط، خروجی دقیق و عملکرد بالایی دارد. اگر عملیات برش زیر سطح آب انجام بگیرد، حرارت و سروصدای تولید شده بهمراتب کاهش خواهد یافت. یکی از بزرگ ترین مزیت‌های این روش امکان اتصال آن به دستگاه و انجام عملیات برش بهصورت کاملا اتوماتیک است.
نکات ضروری که قبل از کار با برش پلاسما باید آگاه باشید
- گاز تولید شده از پلاسما بسیار سمی است. لذا خارج کردن این گاز به روشی بهینه بسیار ضروری است. یکی از بهترین روش ها استفاده از میزهای مکنده دود است. این میزها به چند قسمت تقسیم می شوند و دستگاه در هر قسمت که کار کند دریچه های آن قسمت باز می شود و دود با استفاده از فن های مکنده خارج می گردد. روش دیگر استفاده از یک هود در بالای دستگاه یا بالای تورچ برش می باشد. همچنین حتماً می بایست از عینک محافظ چشم استفاده گردد.
- در برش پلاسما بخصوص در ضخامت های بالا انتهای پایین برش هلالی می گردد.
- برش پلاسما بسیار آلوده است (به دلیل ایجاد بخارات فلز و گاز ازت)
- برای خرید دستگاه هایی که ضخامت های بالا را می برند سرمایه اولیه بسیار بالایی نیاز است.
- نیاز به تعمیرات و نگهداری بالایی دارد.
- ایجاد امواج زیر صوت که برای انسان خطرناک است.
