Cięcie plazmą jest jedną z wielu umiejętności spawacza. Ale co to właściwie jest ta plazma?
Plazma jest nazywana czwartym stanem skupienia, jako że posiada szereg charakterystycznych cech, które czynią ją tak wyjątkową. Jest zjonizowaną materią, która przypomina gaz. Składa się zarówno z cząsteczek obojętnych, jak i naładowanych (zjonizowane atomy oraz elektrony), ale ogólnie plazma jest obojętna elektrycznie.
Przez wzgląd na dużą ilość jonów o różnych ładunkach oraz obecność swobodnych elektronów plazma świetnie przewodzi prąd elektryczny. Jednak jej opór w przeciwieństwie do metalu, maleje wraz ze wzrostem temperatury. Gazem plazmotwórczym stosowanym w praktyce jest powietrze. Zazwyczaj używa się argonu, wodoru, azotu, dwutlenku węgla albo mieszanin (argon – hel, argon – wodór). Strumienia plazmy używa się do cięcia materiałów, które przewodzą prąd, a więc wyprodukowanych ze stali stopowych i węglowych, mosiądzu, miedzi, żeliwa oraz aluminium i jego stopów.
Sam proces cięcia plazmowego polega na stopieniu metalu i wydmuchiwaniu go ze szczeliny cięcia przez silnie skoncentrowany łuk elektryczny o ogromnej energii kinetycznej. Łuk ten jarzy się między nietopliwą elektrodą, a ciętym metalem. Za tworzenie plazmy odpowiada palnik do cięcia plazmą. W jego obrębie sprężony gaz przepuszczany jest wąskim strumieniem przez jarzący się łuk elektryczny, zostaje zjonizowany i z powodu dużego zagęszczenia mocy przekształca się w strumień plazmy. Dysza z palnika przekształca go w łuk plazmowy. Jądro łuku plazmowego ma ogromnie wysoką temperaturę (10 000 – 30 000 stopni Kelvina) toteż pracując ze sprzętem generującym taką energię spawacz narażony jest na realne zagrożenie. Niezbędne jest zatem stosowanie sprawnych i wysokiej jakości środków ochrony osobistej, odzieży i obuwia o wysokiej odporności termicznej.
Czemu specjaliści tak chwalą metody cięcia plazmą? Posiada ona wiele zalet, w tym: zdecydowanie większą prędkość cięcia niż metody tradycyjne (np. cięcie tlenowo – gazowe). Nawet pięcio- i siedmiokrotnie. Ciąć można bez podgrzewania całego materiału. Proces przebijania przebiega szybko. Strefa wpływu cięcia jest bardzo niewielka. Wiąże się z tym małe odkształcenie cieplne, bo temperatura, mimo, że bardzo wysoka, to oddziaływuje tylko miejscowo, a nie na cały materiał. Szczelina cięcia jest wyjątkowo cienka – ogranicza to straty materiału i nadaje precyzji tworzonym konstrukcjom. Jakość powierzchni cięcia jest dobra. Nie ma też ryzyka nadpalenia cienkich materiałów. W ogóle zakres grubości cięcia jest znaczny. Można ciąć już blachy o grubości 0,5 mm, ale też takie, które mają grubość nawet 160 mm! Poza tym można skutecznie ciąć w pionie i ukosować stal konstrukcyjną o grubości do 30 mm.
Metoda cięcia plazmowego ma też kilka wad, o których należy wspomnieć. Generuje duży hałas (wyjątkiem jest tu cięcie pod wodą). Emituje też silne promieniowanie ultrafioletowe i dużą ilość gazów i dymów potencjalnie mających szkodliwy wpływ na zdrowie pracownika. Zauważa się także, iż zachowanie prostopadłości krawędzi może nastręczać trudności.
Strumień plazmy może być wykorzystywany nie tylko do cięcia, ale i żłobienia. Wówczas palnik ustawia się pod ostrym kątem do obrabianego materiału. W ten sposób stopiony metal wydmuchiwany jest na zewnątrz, bez przecinania powierzchni. Jest to wydajna metoda. A przy tym czysta i precyzyjna. W porównaniu z innymi (cieplnymi) metodami żłobienia jest cichsza i przyczynia się do uwalniania mniejszej ilości dymów.
Cięcie plazmowe jest kolejnym przykładem, kiedy rozwiązania opracowane przez naukowców zostają wykorzystane, by ułatwić człowiekowi pracę.
Źródło:
www.konstrukcjeinżynierskie.pl
www.icd.pl