Wat is plasmaboogbewerking? - Onderdelen en werking?

Wat is plasma?

Plasma is een van de vier fundamentele toestanden van materie, voor het eerst systematisch bestudeerd door Irving Langmuir in de jaren 1920. Het bestaat uit een gas van ionen, atomen of moleculen waaraan een of meer orbitale elektronen zijn gestript (of, zelden, een extra elektron eraan vastgemaakt), en vrije elektronen.

Met uitzondering van donkere materie en de nog ongrijpbare donkere energie, is plasma de meest voorkomende vorm van gewone materie in het universum. Plasma wordt meestal geassocieerd met sterren, inclusief onze zon, en strekt zich uit tot het ijle intraculturele medium en mogelijk tot de intergalactische gebieden.

Plasma kan kunstmatig worden opgewekt door een neutraal gas te verhitten of te onderwerpen aan een sterk elektromagnetisch veld. De aanwezigheid van vrijgeladen deeltjes maakt plasma elektrisch geleidend, waarbij de dynamiek van individuele deeltjes en macroscopische plasmabeweging wordt bepaald door collectieve elektromagnetische velden en zeer gevoelig is voor extern aangelegde velden.

De reactie van het plasma op elektromagnetische velden wordt gebruikt in veel moderne technologische apparaten, zoals plasmatelevisies of plasma-etsen.

Wat is plasmaboogbewerking?

Plasma Arc Machining wordt gebruikt om materiaal van het werkstuk te verwijderen. Bij dit proces wordt een hogesnelheidsstraal gas van hoge temperatuur gebruikt om materiaal te smelten en van het werkstuk te verwijderen. Deze hoge snelheid van heet gas wordt ook wel een plasmastraal genoemd.

Wanneer een gas of lucht wordt verwarmd tot een temperatuur van meer dan 5000 ° C, dan begint het te ioniseren in positieve ionen, negatieve ionen en neutrale ionen. Wanneer het gas of de lucht wordt geïoniseerd, loopt de temperatuur op van 11000 °C tot 28000 °C en dit geïoniseerde gas wordt plasma genoemd.

Het gas of de lucht wordt verwarmd met een boog en het plasma dat wordt geproduceerd door gas te verhitten wordt gebruikt om materiaal van het werkstuk te verwijderen. Het hele proces wordt dus Plasma Arch Machining genoemd.

In dit proces wordt een hoge luchtsnelheid van hoge temperatuur gebruikt om materiaal van het werkstuk te verwijderen door het te smelten.

Het gas dat bij plasmaboogbewerking wordt gebruikt, wordt gekozen op basis van het metaal dat als werkstuk wordt gebruikt.

De plasmaboogbewerking wordt gebruikt voor het snijden van gelegeerd staal, roestvrij staal, aluminium, nikkel, koper en gietijzer.

Werking van plasmaboogbewerking

Het basisprincipe is dat de boog gevormd tussen de elektrode en het werkstuk wordt vernauwd door een koperen mondstuk met fijne boring. Dit verhoogt de temperatuur en snelheid van het plasma dat uit het mondstuk komt.

De temperatuur van het plasma is meer dan 20 000°C en de snelheid kan de geluidssnelheid benaderen. Bij gebruik voor snijden wordt de plasmagasstroom verhoogd, zodat de diep doordringende plasmastraal door het materiaal snijdt en gesmolten materiaal wordt verwijderd in het uitstromende plasma.

Plasmaboogbewerking bestaat uit een plasmapistool. Plasmakanon heeft een elektrode gemaakt van wolfraam in de kamer. Hier wordt deze wolfraamelektrode aangesloten op de negatieve pool van de gelijkstroomvoeding. Het wolfraam werkt dus als een kathode.

Terwijl de positieve pool van de DC-voeding is aangesloten op het mondstuk. Het mondstuk van het plasmakanon fungeert dus als een anode.

Terwijl we het systeem van stroom voorzien, ontwikkelt zich een elektrische boog tussen de kathodische wolfraamelektrode en een anodische spuitmond. Als het gas in contact komt met het plasma, ontstaat er een botsing tussen de atomen van gas en elektronen van een elektrische boog en als resultaat krijgen we een geïoniseerd gas.

Dat betekent dat we de plasmastatus krijgen die we wilden voor Plasma Arc-bewerking. Nu wordt dit plasma met hoge snelheid op het werkstuk gericht en begint het bewerkingsproces. Een ding om op te merken is dat er een hoog potentiaalverschil wordt toegepast om de plasmatoestand te krijgen.

In het hele proces zijn omstandigheden op hoge temperatuur vereist. Als er hete gassen uit het mondstuk komen, bestaat er kans op oververhitting. Om deze oververhitting te voorkomen, wordt een watermantel gebruikt.

Onderdelen van plasmaboogbewerking

1. Plasmapistool

Verschillende gassen zoals stikstof, waterstof, argon of een mengsel van deze gassen worden gebruikt om plasma te creëren. Dit plasmakanon heeft een kamer met een wolfraamelektrode. Deze wolfraamelektrode is verbonden met de negatieve pool en het mondstuk van het plasmakanon is verbonden met de positieve pool van de gelijkstroomvoeding. Het vereiste gasmengsel wordt aan het pistool toegevoerd. Er ontstaat een sterke boog tussen de anode en de kathode.

Daarna is er een botsing tussen het elektron van de boog en de moleculen van het gas en door deze botsing worden gasmoleculen geïoniseerd en wordt warmte gegenereerd.

2. Voeding

DC-voeding wordt gebruikt om twee terminals in het plasmakanon te ontwikkelen. Over kathode en anode wordt een groot potentiaalverschil aangelegd, zodat de geproduceerde boog sterk is en in staat is het gasmengsel te ioniseren en in plasma om te zetten.

3. Koelmechanisme

Er wordt een koelmechanisme aan het plasmakanon toegevoegd omdat er warmte in wordt geproduceerd terwijl hete gassen continu uit het mondstuk komen.

Een watermantel wordt gebruikt om het mondstuk te koelen. Het mondstuk is omgeven door een waterstraal.

4. Werkstuk

Met deze plasmaboogbewerking kunnen verschillende materialen worden bewerkt. Verschillende metalen zoals aluminium, magnesium, koolstof, roestvrij staal en gelegeerd staal kunnen met dit proces worden bewerkt.

Toepassingen van plasmaboogbewerking

• Het wordt gebruikt voor het snijden van gelegeerd staal, roestvrij staal, gietijzer, koper, nikkel, titanium, aluminium en legeringen van koper en nikkel, enz.
• Het wordt gebruikt voor het snijden van profielen.
• Het wordt met succes gebruikt voor het draaien en frezen van moeilijk te bewerken materialen.
• Het kan worden gebruikt voor het snijden van stapels, het snijden van vormen, het doorboren en snijden onder water.
• Het uniforme dunne film spuiten van vuurvaste materialen op verschillende metalen, kunststoffen, keramiek wordt ook gedaan door plasmabogen.

Voordelen van plasmaboogbewerking

• Het kan worden gebruikt om elk metaal te snijden.
• De snijsnelheid is hoog.
• Vergeleken met het gewone vlamsnijproces kan het gewoon koolstofstaal vier keer sneller snijden.
• Het wordt gebruikt voor het voorbewerken van zeer moeilijke materialen.
• Door de hoge snijsnelheid wordt de vervorming van plaatwerk verminderd terwijl de breedte van de snede minimaal is en de oppervlaktekwaliteit hoog is.

Nadelen van plasmaboogbewerking

• Het produceert een taps toelopend oppervlak.
• De bescherming van geluid is noodzakelijk.
• De apparatuurkosten zijn hoog.
• Bescherming van de ogen is noodzakelijk voor de operator en personen die in de nabije omgeving werken.
• Oxidatie en schilfervorming vindt plaats. Het vereist dus afscherming.
• Het werkoppervlak kan metallurgische veranderingen ondergaan.