Materiālu plazmas apstrāde

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Plazmas apstrādes ieviešana rūpniecībā iezīmēja tehnoloģisku izrāvienu un pāreju uz kvalitatīvi jaunu ražošanas līmeni. Plazmas derīgo īpašību klāsts ir ļoti plašs. Pirmkārt, tā ir elektronisko ierīču un pusvadītāju ierīču ražošana. Bez plazmas ķīmiskās kodināšanas mūsdienu augstas veiktspējas personālie datori diez vai redzētu gaismu. Bet tas vēl nav viss.

Jonu-plazmas apstrādi izmanto arī optikā un mašīnbūvē izstrādājumu pulēšanai, aizsargpārklājumu uzklāšanai, metālu un sakausējumu virsmas difūzijas piesātinājumam, kā arī lokšņu tērauda metināšanai un griešanai. Šajā rakstā galvenā uzmanība ir pievērsta metināšanas un griešanas tehnoloģijām, izmantojot plazmu.

Vispārīgie noteikumi

No skolas fizikas stundām visi zina, ka matērija var pastāvēt četros stāvokļos: cietā, šķidrā, gāzveida un plazmas. Lielākā daļa jautājumu rodas, mēģinot pārstāvēt pēdējo stāvokli. Bet patiesībā viss nav tik grūti. Arī plazma ir gāze, tikai tās molekulas, kā saka, ir jonizētas (tas ir, atdalītas no elektroniem). Šo stāvokli var sasniegtdaudzos veidos: augstas temperatūras iedarbības rezultātā, kā arī gāzes atomu elektronu bombardēšanas rezultātā vakuumā.

Šādu plazmu sauc par zemas temperatūras. Šī procesa fizika tiek izmantota plazmas nogulsnēšanas (kodināšanas, piesātinājuma) īstenošanā vakuumā. Novietojot plazmas daļiņas magnētiskajā laukā, tām var dot virzītu kustību. Kā liecina prakse, šāda apstrāde ir efektīvāka attiecībā uz vairākiem klasisko operāciju parametriem mašīnbūves tehnoloģijā (piesātināšana pulverveida vidē, griešana ar liesmu, liešana ar pastu uz hroma oksīda bāzes utt.).

Plazmas apstrādes veidi

Pašlaik plazmu aktīvi izmanto gandrīz visās nozarēs un tautsaimniecībā: medicīnā, inženierzinātnēs, instrumentācijā, celtniecībā, zinātnē un tā tālāk.

Pionieris plazmas tehnoloģiju pielietošanā bija instrumenti. Plazmas apstrādes rūpnieciskā pielietošana sākās ar jonizētas gāzes īpašību izmantošanu visu veidu materiālu izsmidzināšanai un uzklāšanai uz oderēm, kā arī kanālu kodināšanai, lai iegūtu mikroshēmas. Atkarībā no dažām tehnoloģisko instalāciju ierīces īpašībām izšķir plazmas ķīmisko kodināšanu, jonu ķīmisko kodināšanu un jonu staru kodināšanu.

Plazmas attīstība ir neticami vērtīgs ieguldījums tehnoloģiju attīstībā un, nepārspīlējot, visas cilvēces dzīves kvalitātes uzlabošanā. Ar ejulaika gaitā gāzes jonu pielietojuma joma ir paplašinājusies. Un mūsdienās plazmas apstrādi (vienā vai citā veidā) izmanto, lai izveidotu materiālus ar īpašām īpašībām (karstumizturība, virsmas cietība, izturība pret koroziju utt.), Efektīvai metāla griešanai, metināšanai, virsmu pulēšanai un mikroraupjuma novēršanai.

Šis saraksts neaprobežojas tikai ar tehnoloģiju izmantošanu, kuras pamatā ir plazmas ietekme uz apstrādāto virsmu. Pašlaik tiek aktīvi izstrādāti plazmas izsmidzināšanas līdzekļi un metodes, izmantojot dažādus materiālus un apstrādes režīmus, lai sasniegtu maksimālās mehāniskās un fizikālās īpašības.

Plazmas metināšanas būtība

Atšķirībā no jonu-plazmas piesātinājuma un izsmidzināšanas iekārtām, šajā gadījumā plazmas apstrādi veic, izmantojot augstas temperatūras plazmu. Šīs metodes efektivitāte ir augstāka nekā tad, ja tiek izmantotas tradicionālās metināšanas metodes (liesmas, elektriskā loka, iegremdētā loka metināšana utt.). Kā darba gāzes maisījums parasti tiek izmantots parasts atmosfēras gaiss zem spiediena. Tādējādi šim paņēmienam ir raksturīgs izmaksu trūkums par patērējamām gāzēm.

Plazmas metināšanas priekšrocības

Salīdzinot ar tradicionālo metināšanu, plazmas metināšanas iekārtas izmantošana ir drošāka. Iemesls ir diezgan skaidrs - atmosfēras skābekļa izmantošana zem spiediena kā darba gāze. Šobrīd drošībai ražošanā īpašnieki pievērš ļoti lielu uzmanībuuzņēmumiem, vadītājiem un regulatoriem.

Vēl viena ļoti svarīga priekšrocība ir metinātās šuves augstā kvalitāte (minimāla nokarāšanās, caurlaidības trūkums un citi defekti). Lai gan, lai iemācītos prasmīgi lietot plazmas metināšanas iekārtu, ir nepieciešama daudzu mēnešu prakse. Tikai šajā gadījumā metinājuma šuve un savienojumi kopumā atbildīs augstiem standartiem.

Šai tehnoloģijai ir vairākas citas priekšrocības. Starp tiem: liels metināšanas procesa ātrums (ražīgums palielinās), zems energoresursu (elektrības) patēriņš, augsta savienojuma precizitāte, bez deformācijas un deformācijas.

Plazmas griešanas aprīkojums

Pats process ir ļoti jutīgs pret pašreiz izmantotajiem avotiem. Tāpēc ir atļauts izmantot tikai ļoti kvalitatīvus un uzticamus transformatorus, kas parāda izejas sprieguma noturību. Pazeminošie transformatori tiek izmantoti, lai pārveidotu augstu ieejas spriegumu uz zemu izejas spriegumu. Šādu iekārtu izmaksas ir vairākas reizes mazākas nekā tradicionālo pārveidotāju izmaksas elektriskā loka metināšanai. Tie ir arī ekonomiskāki.

Plazmas griešanas iekārtas ir viegli lietojamas. Tāpēc, ja jums ir vismaz minimāla pieredze un prasmes, visus metināšanas darbus varat veikt pats.

Plazmas metināšanas tehnoloģija

Atkarībā no barošanas sprieguma plazmas metināšanu iedala mikrometināšanā, metināšanuvidēja un augsta strāva. Pats process ir balstīts uz augstas temperatūras plazmas virzītas plūsmas iedarbību uz elektronu un uz metināmajām virsmām. Elektrods kūst, kā rezultātā veidojas pastāvīgs metināšanas savienojums.

Plazmas griešana

Plazmas griešana ir process, kurā metālu sagriež tā sastāvdaļās ar virzītu augstas temperatūras plazmas plūsmu. Šī tehnoloģija nodrošina perfekti vienmērīgu griezuma līniju. Pēc plazmas griezēja tiek novērsta nepieciešamība pēc izstrādājumu kontūras papildu apstrādes (neatkarīgi no tā, vai lokšņu materiāls vai cauruļu izstrādājumi).

Procesu var veikt gan ar manuālo griezēju, gan ar plazmas griešanas mašīnu lokšņu tērauda griešanai. Plazma veidojas, kad darba gāzes plūsmai tiek pielikts elektriskais loks. Nozīmīgas lokālas sildīšanas rezultātā notiek jonizācija (negatīvi lādētu elektronu atdalīšana no pozitīvi lādētiem atomiem).

Plazmas griešanas pielietojumi

Augstas temperatūras plazmas strūklai ir ļoti augsta enerģija. Tā temperatūra ir tik augsta, ka tā burtiski viegli iztvaiko daudzus metālus un sakausējumus. Šo tehnoloģiju galvenokārt izmanto tērauda lokšņu, alumīnija, bronzas, misiņa un pat titāna lokšņu griešanai. Turklāt loksnes biezums var būt ļoti atšķirīgs. Tas neietekmēs griezuma līnijas kvalitāti – tā būs ideāli gluda un vienmērīga, bez svītrām.

Tomēr jāņem vērā, ka, lai iegūtu kvalitatīvu un vienmērīgugriezt, strādājot ar biezu sienu materiālu, jums jāizmanto plazmas griešanas mašīna. Rokas lāpas jaudas nepietiks, lai grieztu metālu, kura biezums ir no 5 līdz 30 milimetriem.

Gāzes griešana vai plazmas griešana?

Kāda veida metāla griešanai un griešanai būtu jādod priekšroka? Kas ir labāks: griešanas ar skābekli vai plazmas griešanas tehnoloģija? Otrā iespēja, iespējams, ir daudzpusīgāka, jo tā ir piemērota gandrīz jebkuram materiālam (pat tiem, kam ir tendence uz oksidēšanos paaugstinātā temperatūrā). Turklāt plazmas griešana tiek veikta, izmantojot parasto atmosfēras gaisu, kas nozīmē, ka nav nepieciešams iegādāties dārgus palīgmateriālus. Un griezuma līnija ir ideāli vienmērīga un neprasa pilnveidošanu. Tas viss kopā ievērojami samazina produkta izmaksas un padara produktus konkurētspējīgākus.

Plazmas griešanas materiāli

Jāņem vērā fakts, ka apstrādājamā metāla vai sakausējuma maksimāli pieļaujamais biezums ir atkarīgs no paša materiāla vai tā markas. Pamatojoties uz daudzu gadu ražošanas pieredzi un laboratorijas pētījumu pieredzi, eksperti sniedz šādus ieteikumus par apstrādājamo materiālu biezumu: čuguns - ne vairāk kā deviņi centimetri, tērauds (neatkarīgi no ķīmiskā sastāva un leģējošu elementu klātbūtnes) - nē. vairāk par pieciem centimetriem, varš un sakausējumi uz tā bāzes - ne vairāk kā astoņi centimetri, alumīnijs un tā sakausējumi - ne vairāk kā 12 centimetri.

Visas norādītās vērtības ir raksturīgas manuālai lietošanaiapstrāde. Šādas vietējā ražojuma vienības piemērs ir Gorynych plazmas aparāts. Tas ir daudz lētāks nekā ārvalstu analogi, lai gan tas nekādā ziņā nav zemāks un, iespējams, pat pārāks par tiem kvalitātes ziņā. Tirgū tiek piedāvāts plašs šī ražotāja ierīču klāsts, kas paredzēts dažādu darbu veikšanai (sadzīves metināšana, dažāda biezuma metālu griešana un metināšana, ieskaitot). Biezākas loksnes var apstrādāt tikai ar lieljaudas mašīnām.

Esošās plazmas griešanas metodes

Visas esošās plazmas griešanas metodes var iedalīt strūklā un lokā. Turklāt nav nozīmes tam, vai tiek izmantota rokas griezēja vai CNC plazmas griešanas un griešanas mašīna. Pirmajā gadījumā visi nepieciešamie apstākļi gāzes jonizācijai tiek īstenoti pašā griezējā. Šāda ierīce var apstrādāt gandrīz visus materiālus (metālus un nemetālus). Otrajā gadījumā apstrādājamajam materiālam jābūt ar elektrovadītspēju (pretējā gadījumā neradīsies elektriskā loka un notiks gāzes jonizācija).

Papildus plazmas veidošanās veida atšķirībām, plazmas apstrādi var klasificēt arī pēc tehnoloģiskajām pazīmēm sagriešana vienkāršā (bez palīgvielu izmantošanas), apstrāde ar ūdeni un apstrāde aizsargājošā gāzes vidē.. Pēdējās divas metodes ļauj ievērojami palielināt griešanas ātrumu un tajā pašā laikā nebaidīties no metāla oksidēšanās.