Cięcie plazmowe - Notatki - Maszynoznawstwo, Notatki z Inżynieria mechaniczna

Pobierz Cięcie plazmowe - Notatki - Maszynoznawstwo i więcej Notatki w PDF z Inżynieria mechaniczna tylko na Docsity! PRACA KONTROLNA NR. 1 TEMAT PRACY: CIĘCIE PLAZMOWE Cięcie plazmowe Wykorzystanie łuku plazmowego pozwalającego na cięcie wszystkich materiałów przewodzących prąd elektryczny znalazło zastosowanie w przemyśle w latach 50- tych ubiegłego wieku. Rozwój technologii cięcia oraz specjalistycznych urządzeń pozwolił na rozszerzenie zakresu zastosowań cięcia plazmowego – z wcześniej rozwiniętego cięcia stali austenitycznych i stopów lekkich – o stale niskostopowe. Olbrzymi rozwój tej technologii spowodował, że w pewnych warunkach cięcie plazmowe stało się konkurencyjne dla takich procesów jak np. cięcie laserowe czy cięcie gazowe. Ponadto w zależności od wielkości produkcji, jak i potrzeby osiąganej jakości powierzchni i powtarzalności wymiarów procesy cięcia termicznego mogą być prowadzone manualnie, półautomatycznie i automatycznie (CNC). Plazmotwórczy gaz, przepływając przez łuk elektryczny jarzący się między elektrodami, ulega jonizacji i dzięki dużemu zagęszczeniu mocy wytwarza strumień plazmy (zjonizowanego gazu). Dysza zamontowana w palniku skupia łuk plazmowy. Chłodzone ścianki dyszy powodują zawężanie kolumny łuku. Wysoka temperatura w jądrze łuku plazmowego i bardzo duża prędkość strumienia plazmy (energia kinetyczna) to zjawiska powodujące, że materiał jest stopiony i wydmuchany ze szczeliny. Gaz plazmotwórczy musi charakteryzować się wysoką entalpią i dużą przewodnością cieplną oraz możliwie najmniejszym potencjałem dysocjacji i jonizacji oraz dużym ciężarem cząsteczkowym. Do cięcia plazmowego wykorzystywane są m.in.: • argon – doskonały składnik gazowy do zajarzenia i podtrzymywania łuku stosowany w mieszaninie z wodorem, • wodór – do cięcia stali austenitycznych i stopów lekkich używany w połączeniu z argonem lub azotem, • azot – zapewnia cięcie z dużymi prędkościami bez utlenienia krawędzi i ogranicza powstawanie nawisów; • tlen – stosowany do wydajnego cięcia stali niskostopowych gwarantuje uzyskanie gładkiej powierzchni ciętego materiału, wolnej od nawisów i tlenków. Operacje cięcia można wykonać pod warstwą wody, co powoduje znaczne obniżenie poziomu hałasu. Proces cięcia plazmowego polega na stapianiu i wyrzucaniu metalu ze szczeliny cięcia silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym, jarzącym się między elektrodą nietopliwą a ciętym przedmiotem. Plazmowy łuk elektryczny jest silnie zjonizowanym gazem o dużej energii elektrycznej, przemieszczającym się z dyszy plazmowej zawężającej go w kierunku szczeliny cięcia z prędkością bliską prędkości dźwięku. Temperatura strumienia plazmy zależna jest od natężenia prądu, stopnia zwężenia łuku oraz rodzaju i składu gazu plazmowego, i mieści się w granicach 10 000 – 30 000 K. Do cięcia plazmowego stosowany jest tylko prąd stały z biegunowością ujemną, zasilany z prostowników lub inwentorowych źródeł prądu. Możliwe jest cięcie wszystkich materiałów konstrukcyjnych przewodzących prąd elektryczny. Proces cięcia plazmowego stosowany jest do cięcia ręcznego, zmechanizowanego i zrobotyzowanego stali i metali nieżelaznych, z dużymi prędkościami. Dzięki wysokiej temperaturze łuku plazmowego cięcie rozpoczyna się natychmiast, bez podgrzewania. Do zalet cięcia plazmowego można zaliczyć: • dużą gładkość ciętych powierzchni, • pewny i powtarzalny zapłon łuku pilotującego niezależnie od pokrycia ciętych materiałów warstwą rdzy lub lakieru, • wydłużony czas pracy elementów zużywalnych dzięki stosowaniu odpowiednich systemów, • w pełni zautomatyzowane cięcie za pomocą systemów maszynowych. Podstawowe parametry cięcia plazmowego to: ♦ natężenie prądu w A. ♦ napięcie łuku w V. ♦ prędkość cięcia w m/min. ♦ rodzaj i ciśnienie w MPa (bar) oraz natężenie przepływu gazu plazmowego w l/min. ♦ rodzaj i konstrukcja elektrody. ♦ średnica dyszy zawężającej w mm. ♦ położenie palnika względem ciętego przedmiotu. Przy ręcznym cięciu plazmowym operator reguluje jedynie prędkość cięcia i odległość dyszy od ciętego przedmiotu, a pozostałe parametry są stałe, utrzymywane układem sterującym urządzenia na nastawionym przez operatora poziomie. Natężenie prądu decyduje o temperaturze i energii łuku plazmowego. Stąd wynika, e gdy zwiększa się natężenie prądu, zwiększa się prędkość cięcia lub przy danej prędkości cięcia możliwe jest cięcie materiałów o większej grubości, lecz maleje znacznie trwałość elektrod. Zbyt duże natężenie prądu sprawia, e pogarsza się jakość cięcia, zwiększa się szerokość szczeliny, pojawiają się zaokrąglenia górnych krawędzi i odchylenie od prostopadłości. Zbyt małe natężenie prądu powoduje początkowo pojawienie się nawisów metalu przy dolnej krawędzi, a następnie brak