เครื่องตัดพลาสม่า

เครื่องตัดพลาสม่า

เครื่องตัดพลาสม่า

Una เครื่องตัดพลาสม่า เป็นเครื่องจักรหรือเครื่องมือที่สามารถตัดชิ้นส่วนโลหะทุกชนิดที่อุณหภูมิสูงที่สามารถเข้าถึงมากกว่า 20.000ºC กุญแจสำคัญในการตัดโลหะอย่างง่ายดาย แม้จะมีความหนาสูง โดยกระบวนการนี้คืออุณหภูมิที่สูงมาก คุณสมบัติของพลาสมา (สถานะที่ก๊าซถูกนำโดยอาร์คไฟฟ้า) และโพลาไรเซชัน

ในสถานะพลาสมา ก๊าซนั้นจะกลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ของกระแสไฟฟ้าที่จะแตกตัวเป็นไอออน หากผ่านหัวคบเพลิงที่ละเอียดมาก ก็สามารถปรับทิศทางได้อย่างแม่นยำมากไปยังตำแหน่งที่คุณต้องการตัด กล่าวอีกนัยหนึ่ง ต้องขอบคุณอุณหภูมิสูง (ที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้ากระแสตรง) และการรวมพลังงานจลน์ของก๊าซนี้ ทำให้สามารถตัดได้อย่างง่ายดายด้วยความแม่นยำสูง

เครื่องตัดพลาสม่า

โปรดทราบว่ามีอิเล็กโทรดที่ใช้a โพลาไรเซชัน ระหว่างคบเพลิงหรือคบเพลิงกับส่วนที่จะตัด เนื่องจากเป็นขั้วตรงข้าม อะตอมของก๊าซจึงถูกใช้เป็น "กระสุนปืน" ในทิศทางเดียวกับพื้นผิวโลหะ และสามารถทะลุผ่านเข้าไปได้ ข้อดีคือใช้แก๊สอะไรก็ได้ ทั้งๆ ที่จริงไม่ควรเป็นแก๊สรีแอกทีฟกับแบบตัดโลหะ ...

นอกจากนี้แล้ว สามารถเลือกแก๊สใดก็ได้ข้อดีอีกประการหนึ่งคือ ขอบตัดจะไม่ต้องการการรักษาที่ตามมาเพื่อแก้ไขความไม่สมบูรณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการตัด และไม่มีความเสี่ยงที่ชิ้นงานจะเสียรูปจากความร้อนเมื่อทำการเพ่งความสนใจไปที่จุดที่เฉพาะเจาะจงมาก (ต่างจาก oxyfuelซึ่งทำให้ร้อนในพื้นที่ขนาดใหญ่)

พลาสม่าคืออะไร

พลาสม่าคืออะไร วิทยาศาสตร์

พลาสม่าเป็นสถานะที่สี่ การรวมตัว ของเรื่องเนื่องจากนอกเหนือจากสถานะพื้นฐานของสสาร (ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ) ยังมีอีกมากมาย อันที่จริง เป็นเรื่องยากที่จะไม่เป็นที่รู้จักในฐานะสามความนิยม เนื่องจากเป็นสถานะที่มีความอุดมสมบูรณ์มากที่สุดในจักรวาล

หากคุณจำที่กล่าวไปในหัวข้อก่อนหน้านี้เกี่ยวกับโพลาไรเซชันเพื่อกำหนดทิศทางของพลาสม่าเจ็ต มันสมเหตุสมผลเมื่อคุณรู้ว่าพลาสมามีสถานะคล้ายกับก๊าซ แต่ที่อนุภาคอยู่ ประจุไฟฟ้า (เป็นไอออน)และการใช้เสาสามารถเป็นไอพ่นของอะตอม/โมเลกุลได้ทุกที่ที่คุณต้องการ คล้ายกับวิธีที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านตัวนำ บางทีวิธีนี้อาจจะทำให้คุณเข้าใจขั้นตอนการตัดได้ดีขึ้น ...

เพื่อทำให้แตกตัวเป็นไอออนหรือ เปลี่ยนแก๊สให้เป็นพลาสม่าคุณต้องทำให้แก๊สร้อนหรือใช้สนามแม่เหล็กแรงสูงโดยใช้เครื่องกำเนิดเลเซอร์หรือไมโครเวฟ ในกรณีของการตัดด้วยพลาสมา สิ่งที่ใช้คืออาร์คไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อน และนั่นคือสาเหตุที่ก๊าซไอออไนซ์ถูกเปลี่ยนเป็นพลาสมา

ก่อนดำเนินการต่อ ฉันต้องการอธิบายว่า a อาร์คไฟฟ้า เป็นปรากฏการณ์ที่เราเห็นในธรรมชาติเหมือนฟ้าผ่า แต่คุณยังจะได้เห็นมันในอุปกรณ์บางอย่าง เช่น พลาสม่าบอล หรือถ้าคุณเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณจะรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นในตัวเก็บประจุเมื่ออิเล็กทริกแตก ... ส่วนโค้งนั้นทำได้โดยอิเล็กโทรดสองขั้วที่มีสัญญาณต่างกันซึ่งความต่างศักย์ สูงขึ้นมากและถึงแม้จะไม่ได้สัมผัสกันและถูกแยกออกจากกันโดยอากาศ (เป็นฉนวนที่ดีมาก) แต่อากาศก็จบลงด้วยการ "แตก" ทำให้เกิดลำแสงที่เคลื่อนจากอิเล็กโทรดหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง ในพายุ สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นระหว่างก้อนเมฆที่มีประจุลบกับพื้นดินที่เป็นบวก แม้ว่าเมฆและพื้นดินจะถูกแยกจากกันด้วยชั้นฉนวนอากาศขนาดใหญ่ แต่สายฟ้าก็กระโดดจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ...

จากที่กล่าวมาคุณอาจสงสัยว่า ไอออนคืออะไรมันสามารถเป็นอะตอมหรือโมเลกุลขององค์ประกอบหรือสารประกอบใด ๆ ที่มีการเปลี่ยนแปลงจำนวนอิเล็กตรอน โปรดจำไว้ว่า อะตอมหรือโมเลกุลโดยทั่วไปมีสภาวะสมดุลทางไฟฟ้า โดยมีประจุบวก (โปรตอน) และประจุลบ (อิเล็กตรอน) เท่ากัน นอกเหนือจากค่ากลาง (นิวตรอน)

คำอธิบายของพลาสมา แอนไอออน ไอออนบวก และประจุไฟฟ้า

ดังนั้น หากอะตอมหรือโมเลกุลถูกแตกตัวเป็นไอออนและมีปริมาณ อิเล็กตรอน เมื่อเทียบกับสภาวะคงตัวของมัน แล้วมันจะเป็นแอนไอออน ในขณะที่สูญเสียอิเล็กตรอนและมีประจุบวกอยู่เหนือกว่า มันจะเป็นไอออนบวก ก๊าซที่ประกอบด้วยแอนไอออน / ไอออนบวกเหล่านี้จะเป็นพลาสมาที่เรากำลังพูดถึง ...

และสิ่งที่ผมอยากจะทำก็คือถ้ามันอยู่ในสภาวะสมดุล (แก๊สปกติ) แล้ว โดยการใช้ประจุลบหรือประจุบวกผ่านอิเล็กโทรดสองขั้ว (อันหนึ่งอยู่ในคบเพลิง - และอีกอันในชิ้นส่วนที่จะตัด +) อะตอม/โมเลกุลเหล่านั้นจะไม่ทำอะไรเลย แต่มี ภาระ ต้องขอบคุณส่วนโค้งที่ทำให้พวกมันแตกตัวเป็นไอออน อิเล็กโทรดลบสามารถดึงดูดไอออนบวกและขับไล่ประจุลบ และในทางกลับกันด้วยอิเล็กโทรดบวก กล่าวคือพวกเขาสามารถกำกับในกรณีนี้กับพื้นผิวของโลหะเพื่อให้เป็นเหมือนขีปนาวุธและที่อุณหภูมิเหล่านั้นตัดราวกับว่ามันเป็นเนย ...

โดยวิธีการ อย่าสับสนระหว่างความไม่สมดุลของไอออนกับกัมมันตภาพรังสีเนื่องจากในกรณีนี้ เมื่ออะตอมไม่เสถียรเนื่องจากความสมดุลที่ไม่ดีระหว่างโปรตอนหรือนิวตรอนของนิวเคลียส (อิเล็กตรอนอยู่ในเปลือกโลกที่โคจรรอบนิวเคลียส ในกรณีของกัมมันตภาพรังสี เมื่อมีความไม่สมดุลระหว่างโปรตอนและนิวตรอนเหล่านี้ อะตอมจะไม่เสถียรและจะต้องปล่อยนิวตรอนหรือโปรตอนส่วนเกินเพื่อให้เข้าสู่สมดุล

การปล่อยรังสีเพื่อพยายามคืนสมดุลคือรังสี เช่น อนุภาคแอลฟา (ฮีเลียม) อนุภาคบีตา (อิเล็กตรอนหรือโพซิตรอน) และรังสีแกมมา (โฟตอนพลังงานสูง) บางทีอาจทำให้คุณสับสนเพราะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแกมมานี้ถือเป็นการแผ่รังสี แตกตัวเป็นไอออนเช่น เอกซเรย์ ยูวี หรือเลเซอร์ จึงสามารถนำมาผลิตไอออนได้เช่นกัน

คุณสมบัติของพลาสม่า

พลาสม่ามี คุณสมบัติที่น่าสนใจมาก, บางส่วนมีความสำคัญต่อการตัดพลาสม่าในการทำงาน ตัวอย่างเช่น:

  • คุณมี อนุภาคที่มีประจุ (ไอออน). ด้วยเหตุนี้พวกมันจึงตอบสนองต่อสนามไฟฟ้าสนามแม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก
  • คุณสามารถ นำไฟฟ้า ดีกว่าแก๊ส
  • พลาสมาประกอบด้วยอนุภาคในสภาวะที่วุ่นวายและมีพลังสูง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า.
  • ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความหนาแน่นของอิเล็กตรอน อาจมี พลาสม่าประเภทต่างๆ. ตัวอย่างเช่น มีพลาสมาที่ชาร์จด้วยเครื่องหมายอย่างใดอย่างหนึ่ง ดังที่คุณเห็นก่อนหน้านี้ และคุณจะพบสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าพลาสมาเย็นและพลาสมาร้อน:
    • ในกรณีของ พลาสม่าเย็น มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำ และมีอุณหภูมิเย็น (โดยปกติคืออุณหภูมิห้อง) ตัวอย่างเช่น แบบที่ใช้ในหลอดฟลูออเรสเซนต์และนีออนเพื่อทำให้แก๊สภายในแตกตัวเป็นไอออน และทำหน้าที่สร้างแสงเรืองแสงเมื่อกระแสไหลผ่าน
    • El พาสม่าร้อนถูกสร้างขึ้นเมื่อก๊าซถูกทำให้ร้อนจนอิเล็กตรอนมีพลังงานเพียงพอที่จะปลดปล่อยตัวเองจากอะตอมด้วยความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในระดับสูง นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในดวงอาทิตย์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์บางคนใช้ หรือในกรณีของการตัดพลาสม่า โดยทั่วไป ตัวที่แตกตัวเป็นไอออนต่ำกว่า 1% จะถูกเรียกว่า Hot plasma เสมอ และถ้าถูกแตกตัวเป็นไอออนเกือบทั้งหมด ก็จะร้อน ...

อย่างที่คุณเห็น สิ่งเหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะที่พิเศษมากที่ยอมให้ใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การตัด

ชนิด

ประเภทของการตัดพลาสม่า

ภายในการตัดด้วยพลาสม่า เราสามารถแยกความแตกต่างระหว่าง หลากหลายชนิด แตกต่างกัน:

  • เครื่องตัดพลาสม่าแบบแมนนวล: เป็นการตัดด้วยพลาสมาที่ทำด้วยตนเอง โดยใช้กลุ่มตัดพลาสมา ผู้ปฏิบัติงานจะรับผิดชอบในการจัดการปลายตัดและตัดสิ่งที่เขาต้องการโดยขยับมือเพื่อควบคุมพลาสม่าเจ็ท
  • เครื่องตัดพลาสม่าซีเอ็นซี: ต่างจากขั้นตอนแบบแมนนวลตรงที่ยังมีโต๊ะหรือเครื่อง CNC ที่ทำการตัดอัตโนมัติด้วยความแม่นยำและความเร็วที่มากขึ้น สำหรับการตัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นหรืออุตสาหกรรมที่ต้องทำซ้ำการเคลื่อนไหวสำหรับหลายส่วน อันที่จริง CNC (Computer Numerical Control) เป็นระบบที่การตัดเฉือนจะถูกตั้งโปรแกรมด้วยคอมพิวเตอร์ และเครื่องจักรหรือหุ่นยนต์จะดูแลการตัดตามโปรแกรม
  • การตัดพลาสม่าด้วยลมอัด: ไม่เหมือนพลาสมาแห้งแบบดั้งเดิม ในปี 1963 สามารถเพิ่มความเร็วได้ 25% ด้วยออกซิเจนในอากาศ อย่างไรก็ตาม ออกซิเจนนี้ทำให้พื้นผิวการตัดถูกออกซิไดซ์สูง และอิเล็กโทรดจะกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว
  • เครื่องตัดพลาสม่าฉีดน้ำ: ห้าปีหลังจากการตัดด้วยอากาศ Dick Couch ประธานของ Hypertherm ได้คิดค้นการตัดอีกประเภทหนึ่งซึ่งใช้น้ำที่ฉีดเข้าไปในพื้นที่ตัดผ่านหัวฉีดพิเศษในแนวรัศมี ส่งผลให้การตัดเร็วขึ้นและมีคุณภาพดีขึ้นโดยมีขยะน้อยลง
  • การตัดพลาสม่าด้วยการฉีดออกซิเจน: ได้รับการพัฒนาในปี 1983 และแทนที่จะใช้ก๊าซไนโตรเจนออกซิเจนในการตัดและเติมน้ำที่ปลายหัวฉีด ซึ่งช่วยลดการเสื่อมสภาพของอิเล็กโทรดตัดและการเกิดออกซิเดชันของผิวตัด
  • เครื่องตัดพลาสม่าแบบไหลคู่: เป็นขั้นตอนปกติหรือขั้นตอนมาตรฐาน ใช้พลาสมาก๊าซไนโตรเจนและก๊าซป้องกัน เช่น คาร์บอนไดออกไซด์หรือออกซิเจนในหัวฉีดตัด ตรงกลางทางออกของก๊าซทั้งสองจะเป็นอิเล็กโทรด จึงเรียกว่ากระแสคู่

และถึงแม้จะแค่อยากรู้ก็ลองดูเทคโนโลยีของ ตัดน้ำ. แน่นอนว่าคุณพบว่ามันน่าสนใจจริงๆ