Обработка со плазма

Плазмата е материја која човекот ја изучува многу одамна како експеримент во лабораторија за подоцна да ја препознава и во околината во која живее a потoа да ја искористува за свои потреби во обрaботката на метали или неметали . Зборот плазма е од грчко потекло што објаснува материја во силно јонизирана состојба. Плазматa честопати се нарекува и четврта состојба на материјата. Во физиката и хемијта плазмата е претставена како типичен јонизирачки гас и се смета како различен облик на материја составен од делови на некои уникатни гасови. Една од најчестите делови на материја која се наоѓа во универзумот, како со својата маса така и со својот волумен е плазмата. Температурата на плазмата e една од најважните одлики на плазмата кај горилниците наменети за различни операции достигнува вредности од 2000-5000 келвини, исто така температурата може да се мери во келвини или електроволти а мерлива е и термо кинетичката енергија на најмалите нејзини делови. Електричните празнења – молњата е пример на плазмата на површината на земјата преку која може да се мере потенцијалот на плазмата. Научниците кои се занимазаат со проблематиката на плазмата истакнуваат дека таа претставуа комплексен феномен, како примери за комплекноста и комплексните структури на плазмата се набројуваат:

електричните полнења
структурата на ќелиите
критичната брзина на јонизација
плазма во вид на прашина или во вид на зрнца.

Подрачјата на производни операции на обработка со плазмата е доста широко тоа се должи на високите температури во лакот на плазмата, од големата брзина на движењето на честичките во плазмата кои овозможуваат изведување на низа производни операции како што се :сечење на металите и неметалите со помош на плазма, нанесување на превлаки со плазмена постапка, заварување со плазма, загревање со плазма, леење на метали, неметали и легури со плазма.

Основи на процесот

Обарботката со плазма во современите производствени услови, се користи за реализација на производни операции кои бараат висока концентрирана топлотна енергија. Тоа се процесите на топење, заварување сечење на метали и неметали, нанесување на превлаки отпорнина абење како на метални така и на неметални површини итн. Плазмата е во суштина секоја материја загреана на висока температура доволна да се претвори во јонизирана гасна состојба (четврта агрегатна состојба). Во таква состојба материјата се однесува по законите карактеристични за гасовите, а нејзините основни одлики се: многу висока температуара во поедини зони ,енергетска нестабилност електроспроводливост, многу голема брзина на движењето на честичките кои ја сочинуваат плазмата. За обработка на металите односно за наведените производни операции се користи т.н “ ниско – температурни “ плазми, со температура на поедини зони од 1000–100.000 К, плазми кои престравуваат делумно јонизиран гас.

Заварување со плазмата

Заварување со помош на плазама

Општо

Процесот на плазмено заварување за првпат беше претставен во индустријата за заварување во 1964 г. – како метод со кој се постигнува подобра контрола при процесот на заварување во струја со низок протек. Денес, плазмата задржувајќи ги оригиналните предности ги воведи во индустријата и овозможи едно ниво на прогрес во контролата и точноста за производството на висококвалитетно заварување во минијатурни и прецизни примени. Процесот на плазменото заварување е исто како кај рачното така и кај автоматското заварување. Таа била употребувана во различни полиња на производство од автоматско заварување кое се употребува кај моторите на авионите па сè до рачно заварување кое се употребува за производи кои се користат во домаќинството.

Особини и придобивки на плазменото заварување

Особини

- Ја заштитува електродата со што овозможува долг работен век на електродата
- Брзо заварување 0,005 секунди
- Стабилен зрак заварување при ниско амперска струја
- Зголемен квалитет при заварувањето

Придобивки Целосната листа за придобивките од употребата на плазмата е многу голема но ние ќе се задржиме на објаснување на три од нив:

Прецизност-Процесот при плазменото заварување во целосност е многу попрецизно отколку ТИГ заварувањето,при оваа заварување зракот е многу стабилен при самата работа.
заварување на мали делови при што се презентира стабилна работа при нискоамперна струја и заварувањето може да биде и со брзина и до 0,005сек.
Висока продуктивност при заварувањето при што доаѓа до заштеда на електродите многу повеќе отколку кај ТИГ заварувањето.

Сечење со плазма

Сечењето со плазма започнува некаде во 1950-те години или во Втората светска војна. Плазморезите првпат се пуштени во стопанска употреба бил пуштен во 1960-тите. Во почетокот сечењето со плазма претставувал многу скап процес кои за своите операции биле потребни големи работни површини. Познато е и сечење со плазма која функционира со помош на електричен зрак заедно со одреден гас и поминува низ константен отвор, како гас може да биде земе воздух, аргон и др. Плазмениот зрак со соодветен систем на механизација и автоматизација обезбедува сечење на материјалите со голема дебелина, при што се формира рез со било која конфигурација, сечење на било кои материјали, висока производност која не зависи од механичките особини на материјалот итн. Со плазмената постапката е возможно сечење на материјалот со дебелина и до 250 – 300 мм,а се разликуваат две основни постапки :Раздвојување и површинско сечење. Во основа сечењето е локално топење на металот во зона на резот ) и остранување на растопениот материјал под дејство на хидродинамички сили формирани од млазот на плазмата .Самиот режим на обработка е одреден од јачината на електричната струја, моќноста на лакот на плазмата, врстата и потрошувачката на плазмениот гас, дебелината на материјалот, пречникот на отворот на млазницата и други фактори.

Нанесување на превлаки со „плазмена постапка“

Плазма постапката е доста преспективна за зголемување на отпорноста на абење на елементите од машини и алати. Со оваа метода се нанесуаат превлаки со ниска порозност, висока тврдина кои се врзани за основниот материјал. При нанесување на превлакта додатниот материјал се доведува во вид на прашина или во облик на жица односно шипка на вратот од млазницата на горилникот.Прашината односно материјалот во млазот на плазмата се претвора во течна состојба и паѓа во капки на основниот материјал, се разлева на него и формира превлаки со соодветни одлики. Честичките од материјалот на превлаката во млазот на плазмата не се разложува ниту испарува.

Загревање со плазма

Загревање на материјалите до одредена температура пониска од точката на топење ретко се користи. Меѓутоа во современите производни услови сè поголемо влијание се посветува на плазмената – механичка обработка. Суштината на оваа метода се состои во поставувањето на плазма горилникот наспроти резниот алат и загревање на зоната на релативно мала ширина.Со загревањето се снижува цврстината а се зголемува пластичноста на материјалот, со што се обезбедува зголемен индекс на обработливост на материјалот во процесот на опработка на режење.Покрај тоа се зголемува производноста за 6 до 8 пати а се намалува интензитетот на абење за 5 до 6 .Посебно значање на оваа постапка е при обработката на тешко обработливи материјали како што се челиците отпорни на високи температури (волфрамови, молибденски исл.)

Леење

Леењето на металите и легурите, како и неметалите се одликуваат со висока стабилност, едноставност и флексибилност на процесот.За оваа намена се користат соодветни кристализатори со водено ладење.Благодарение на малата содржина на неметални примеси (оксиди, водород и сл.) се формираат производи со значително подобри механички одлики (посебно пластичноста).Лакот на плазмата може да се користи и за претворање на материјалот во соодветен гранулат неопходен како суровина за прашкастата металургија.Со паѓањето на ладните ѕидови кристализира, капките од растопениот метал затврднуваат и во вид на гранулант се собираат на дното на кристализаторот.

Основни одлики на обработката со плазмата

Обработката со плазма е окарактеризирана со следниве одлики

можност на голема концентрација на топлотна енергија на мал волумен на материјалот;
Можност за формирање на плазмен млаз со пречник, што е посебно значајно при сечење на материјалите од аспект на потрошувачката на мал дел од материјалот;
Можноста за топење и испарување на материјалот без обзир на видот на материјалот и механичките одлики.Со тоа се создадени услови за лесно остварување на производите од обработката. Отстранувањето се постигнува со голема брзинана гасот во млазот на плазмата;
Можност за управување со млазот на плазмата со магнетни и електро магнетни или електрични полиња а со тоа може да се врчи обработка и во различни средини па дури и под вода;
Низа на други параметри кои со понатмошно усовршување на методологијата и технологијата на оваа постапка може да доведе до негова поголема примена во индустријата;
Некои одлики на плазмената постапка со нанесување на превлаките како што се : можноста за нанесување на тешко топливи материјали, можноста зашироко регулирање на параметрите на нанесената превлака
Отстрануваењ на кислородот а со тоа и спречување на појават на оксидирање на превлакатаи сл., се предност која ја прави плазмената постапка многу значајна и перспективна за нанесување на превлаки.

Поврзано

Заварување Сечење со воден млаз Металство

Литература

Д-р. Стојанче Нусев, „Современи производни технологии“

Надворешни врски

Наука и технологија на плазмата (англиски)