Plasmaboogbewerking (PAM): Werking en Industriële Toepassingen

Vandaag leren we over plasmaboogbewerking (PAM), de werking, toepassingen, voor- en nadelen. Laten we beginnen.

Wat is Plasma?

Bij plasmaboogbewerking denkt men eerst aan plasma. Wat is plasma precies?

Wanneer een gas of lucht op hoge temperaturen wordt verhit, neemt het aantal botsingen tussen atomen toe. Boven 5500°C ioniseert het gas deels in positieve ionen, negatieve ionen en neutrale deeltjes. Boven 11.000°C ioniseert het volledig. Dit volledig geïoniseerde gas heet plasma. De plasmatoestand ligt tussen 11.000°C en 28.000°C.

Wat is Plasmaboogbewerking?

Plasmaboogbewerking (PAM) is een metaalsnijproces waarbij metalen worden gesneden met een plasmaboog, tungsten-inert-gas-boog of een brander. Het wordt vooral gebruikt voor metalen die niet gesneden kunnen worden met een zuurstofaceteenbrander. PAM werd in 1964 geïntroduceerd als methode voor booglassen met lagere stroomvereisten. PAM wordt ook wel Plasma Arc Welding genoemd. Er worden verschillende gassen gebruikt, afhankelijk van het materiaal: bij aluminium stikstof, bij argon waterstof. Meestal worden stikstof en waterstof gebruikt. Een hoge-snelheidsstraal van hoogtemperaturgas smelt en verplaatst materiaal in zijn pad.

Constructie

De plasmaboogmachine bestaat uit een plasmabranders. Deze heeft een tungstenen elektrode in de kamer, aangesloten op de negatieve pool van de DC-voeding (kathode). De positieve pool is aangesloten op de mondstuk, wat de anode vormt.

Werking van Plasmaboogbewerking

Bij aanleg van de voeding ontstaat een elektrische boog tussen de kathodische tungstenen elektrode en het anodische mondstuk. Als het gas in contact komt met de plasmaboog, botsen de gasatomen met elektronen van de boog, wat leidt tot geïoniseerd gas (plasma). Deze plasma wordt met hoge snelheid naar het werkstuk gericht en de bewerking begint. Er wordt een hoge potentiëlsverschil aangelegd om de plasmatoestand te bereiken.

Vanwege de hoge temperaturen wordt een waterjas gebruikt om oververhitting van het mondstuk te voorkomen.

Belangrijke Procesparameters

• Stroom: tot 500 A
• Spanning: 30-250 V
• Sneesnelheid: 0,1-7,5 m/min
• Plaatdikte: tot 200 mm
• Vermogen: 2 tot 200 kW
• Materiaalverwijderingssnelheid: 150 cm³/min
• Plasmasnelheid: 500 m/s
• Werkstukmateriaal: elk metaal, bijv. aluminium en roestvrij staal

Voordelen

• Harde en broze metalen kunnen gemakkelijk bewerkt worden.
• Toepasbaar op bijna alle metalen.
• Hoge sneesnelheid.
• Betere dimensionele nauwkeurigheid bij kleine caves.
• Eenvoudig en efficiënt proces.
• Belangrijk bij geautomatiseerde reparatie van straalmotorbladen.

Nadelen

• Hoge apparatuurkosten.
• Hoog verbruik van inerte gassen.
• Vorming van onnodig smalle oppervlakken.
• Metallurgische veranderingen aan het oppervlak (schadelijk).
• Operator moet beschermingsbril/helm dragen door gevaar voor de ogen.

Toepassingen

• Cryogene, hoge-temperatuur corrosiebestende legeringen.
• Titaanplaten tot 8 mm dikte.
• Kernonderzeeboot pijpsystemen en lassen van staal raketafvoermantels.
• Roestvrije buizen en buizenfabrieken.

Plasmaboogbewerking is van grote betekenis in hoge-tech lastoepassingen. Ondanks nadelen is het zeer voordelig in zijn toepassingsgebieden.

Deel dit artikel als u er waardevolle kennis uit heeft gehaald!