Konfiguracja i procedura dla PAC
Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o konfiguracji i procedurze cięcia plazmowego (PAC) za pomocą odpowiednich diagramów.
Podobnie jak w przypadku spawania plazmowego, PAC może być używany w dwóch trybach, mianowicie: przenoszony łuk i nieprzekładany łuk; ten pierwszy jest jednak głównym procesem wykorzystywanym przemysłowo. Schemat obwodu przeniesionego urządzenia do cięcia plazmowego przedstawiono na rys. 19.16. Proces działa z dcen w celu wytworzenia zwężonego przeniesionego łuku.
W tym trybie strumień plazmowy do cięcia jest ustalany pomiędzy wierzchołkiem elektrody a przedmiotem obrabianym. Jednak inicjacja łuku odbywa się poprzez łuk pilotowy pomiędzy elektrodą a końcówką dyszy. Dysza jest połączona z pracą (dodatnia) przez rezystor ograniczający prąd i styk przekaźnika łuku pilota.
Łuk pilotowy jest inicjowany przez generator wysokiej częstotliwości. Źródło prądu spawania utrzymuje łuk pilotowy niskiego prądu w palniku. Gaz plazmowy ulega jonizacji po przejściu przez łuk i wdmuchiwany przez otwór dyszy, aby zapewnić ścieżkę o niskiej rezystancji dla ustalenia łuku plazmowego między elektrodą a przedmiotem obrabianym. Po ustaleniu łuku głównego łuk pilotowy automatycznie gaśnie poprzez działanie przekaźnika, aby uniknąć niepotrzebnego nagrzewania końcówki dyszy.
Ponieważ końcówka palnika wystawiona jest na wysoką temperaturę w zakresie od 10 000 do 14 000 ° C, prawie zawsze wykonana jest z miedzi chłodzonej wodą. Ponadto konstrukcja palnika jest taka, aby wytworzyć warstwę graniczną gazu pomiędzy, plazą i dyszą.
Nie przeniesiony strumień plazmowy jest czasem używany do cięcia cienkich materiałów. Instalacja dla takiego układu zawiera takie same wyposażenie jak dla przeniesionego łuku, ale konstrukcja palnika i schemat obwodu są różne, jak pokazano na rys. 19.17. Przecinany przedmiot nie stanowi części obwodu elektrycznego.
Łuk uderza w tym przypadku pomiędzy elektrodę wolframową (ujemną) i miedzianą (pozytywną), a strumień plazmowy przyjmuje pożądany kształt. Łuk rozpoczyna się w momencie, gdy końcówka elektrody dotyka krawędzi dyszy, elektroda jest przesuwana przez odpowiednie urządzenie w głowicy tnącej. Przed wybiciem łuku gaz przepływa przez dyszę. Podczas operacji cięcia odległość między końcówką dyszy a obrabianym przedmiotem jest możliwie jak najmniejsza; czasami końcówka dyszy może dotykać przedmiotu obrabianego. Na górze cięcie ma szerokość równą otworowi dyszy, natomiast u dołu cięcie jest węższe.
Ten rodzaj palnika plazmowego stosuje się do cięcia metalu tylko o grubości 3 do 5 mm, stąd jego ograniczone zastosowanie w przemyśle. Reszta dyskusji w tej sekcji ogranicza się zatem tylko do systemów cięcia plazmowego przenoszonego łukiem.
Różne warianty procesu przeniesionego łuku PAC są stosowane w celu poprawy jakości cięcia dla konkretnych zastosowań do cięcia materiałów w zakresie grubości od 3 do 38 mm. Pomocnicze ekranowanie w postaci gazu lub wody służy do poprawy jakości.
Ważne odmiany tego procesu obejmują:
(i) Podwójne wycinanie plazmowe,
(ii) ekranowane plazmowo cięcie wodą, oraz
(iii) Cięcie plazmowe z wtryskiem wody.
Dwukanałowe cięcie plazmowe:
W tym procesie osłona gazu osłonowego jest zapewniona wokół strumienia cięcia plazmowego, jak pokazano na fig. 19.18. Zwykłym gazem plazmowym jest azot, podczas gdy wybór gazu osłonowego zależy od ciętego materiału; w przypadku stali niskowęglowych może to być dwutlenek węgla lub powietrze, dwutlenek węgla ze stali nierdzewnej i mieszanina argon-wodór dla aluminium.
Osłonięte plazmowo cięcie plazmowe:
Ta technika jest podobna do cięcia plazmą o podwójnym przepływie, z tym wyjątkiem, że gaz osłonowy jest zastępowany przez wodę, co prowadzi do poprawy wyglądu cięcia i żywotności dyszy. Jednak prostopadłość cięcia i prędkość skrawania nie ulegają znaczącej poprawie w stosunku do konwencjonalnej metody PAC.
Cięcie plazmowe z wtryskiem wody:
Ten wariant procesu PAC wykorzystuje symetryczny uderzający strumień wody w pobliżu zwężającego się otworu dyszy w celu dalszego zwężania strumienia plazmy, jak pokazano na fig. 19.19. Strumień wody zapobiega również turbulentnemu mieszaniu się gazów atmosferycznych z plazmą. Końcówka dyszy może być wykonana z materiału ceramicznego, aby uniknąć podwójnego łuku. Podwójne wyładowanie łukowe powstaje, gdy łuk przeskakuje z elektrody do dyszy, a następnie do przedmiotu obrabianego, zwykle uszkadzając dyszę.
Ryc. 19.19 System cięcia plazmowego z wtryskiem wody.
Plazma zwężona wodą wytwarza wąskie, wyraźnie określone cięcie prędkości wyższe niż osiągalne w konwencjonalnym procesie PAC. Ponieważ większość wody opuszcza dyszę w postaci ciekłego sprayu, ochładza krawędź szczeliny, tworząc ostre krawędzie.
Kiedy strumień gazu i wody w osoczu jest wtryskiwany stycznie, strumień plazmy wiruje, gdy opuszcza otwór, tworząc pionową powierzchnię o wysokiej jakości po jednej stronie szczeliny. Druga strona rzazu jest ścięta. Dlatego należy wybrać kierunek ruchu, aby uzyskać pionowe cięcie na części i cięcie ukośne na złomie, jak pokazano na rys. 19.20 w celu wykonania okrągłych cięć.
Wybór gazu:
Wybór gazu plazmowego zależy od ciętego materiału i jakości pożądanego cięcia. Stal węglowa jest cięta za pomocą sprężonego powietrza (80% azotu i 20% tlenu) lub azotu w gazie plazmowym. Azot jest również stosowany do metody PAC z wykorzystaniem wody. W niektórych systemach do gazu plazmowego stosuje się azot, a tlen wtryskuje się do strumienia plazmy za elektrodą. Takie ustawienie zwiększa prędkość cięcia bez wpływu na żywotność elektrody.
Większość metali nieżelaznych jest cięta przy użyciu azotu, mieszanin azot-wodór lub mieszanin argon-wodór. Tytan i cyrkon są cięte czystym argonem z powodu ich podatności na kruchość przez gazy reaktywne.
W niektórych przypadkach cięcia metali nieżelaznych z układem podwójnego przepływu azot jest stosowany do gazu plazmowego, podczas gdy dwutlenek węgla jest używany jako gaz osłonowy. Dla lepszej jakości cięcia, jako gaz osłonowy stosuje się mieszaninę argon-wodór jako gaz plazmowy i azot.
Typowa jednostka PAC składająca się ze źródła zasilania prądem stałym, palnika do cięcia, jednostki wysokiej częstotliwości, instalacji wody gazowej i chłodzącej może wykorzystywać 24-30 litrów / min argonu, 8-13 litrów / min wodoru, 30 - 150 litów / min azotu i 1-5 do 2 litrów / min wody. Tabela 19.5 pokazuje dane dotyczące PAC z łukiem penetrującym dziurkę od klucza i konwencjonalnym cięciem tlenowo-acetylenowym.