Plasmaverwerking van materialen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De introductie van plasmaverwerking in de industrie betekende een technologische doorbraak en een overgang naar een kwalitatief nieuw productieniveau. De reikwijdte van nuttige eigenschappen van plasma is zeer uitgebreid. Allereerst is dit de productie van elektronische apparaten en halfgeleiderapparaten. Zonder plasmachemisch etsen zouden moderne, krachtige personal computers nauwelijks het licht zien. Maar dat is niet alles.

Ion-plasmaverwerking wordt ook gebruikt in de optica en machinebouw voor het polijsten van producten, het aanbrengen van beschermende coatings, diffusieverzadiging van het oppervlak van metalen en legeringen, evenals voor het lassen en snijden van plaatstaal. In dit artikel ligt de nadruk op las- en snijtechnologieën die plasma gebruiken.

Algemene bepalingen

Vanuit de lessen natuurkunde op school weet iedereen dat materie in vier toestanden kan bestaan: vast, vloeibaar, gas en plasma. De meeste vragen rijzen bij het weergeven van de laatste staat. Maar in feite is alles niet zo moeilijk. Plasma is ook een gas, alleen zijn moleculen, zoals ze zeggen, geïoniseerd (dat wil zeggen, gescheiden van elektronen). Deze toestand kan worden bereiktin veel opzichten: als gevolg van blootstelling aan hoge temperaturen, maar ook als gevolg van elektronenbombardement van gasatomen in een vacuüm.

Zo'n plasma wordt lage temperatuur genoemd. Deze fysica van het proces wordt gebruikt bij de implementatie van plasmadepositie (etsen, verzadiging) in een vacuüm. Door plasmadeeltjes in een magnetisch veld te plaatsen, kunnen ze gerichte beweging krijgen. Zoals de praktijk heeft aangetoond, is een dergelijke verwerking effectiever in een aantal parameters van klassieke bewerkingen in de machinebouwtechnologie (verzadiging in poedermedia, vlamsnijden, gieten met een pasta op basis van chroomoxide, enzovoort).

Soorten plasmabehandeling

Momenteel wordt plasma actief gebruikt in bijna alle industrieën en de nationale economie: geneeskunde, techniek, instrumentatie, constructie, wetenschap, enzovoort.

Pionier in de toepassing van plasmatechnologie was instrumentatie. De industriële toepassing van plasmaverwerking begon met het gebruik van de eigenschappen van geïoniseerd gas om allerlei materialen te verstuiven en op voeringen aan te brengen, evenals om kanalen te etsen om microschakelingen te verkrijgen. Afhankelijk van enkele kenmerken van het apparaat van technologische installaties, worden plasmachemisch etsen, ionenchemisch en ionenstraaletsen onderscheiden.

De ontwikkeling van plasma is een ongelooflijk waardevolle bijdrage aan de ontwikkeling van technologie en de verbetering, zonder overdrijving, van de kwaliteit van leven van de hele mensheid. Met de passagetijd is het toepassingsgebied van gasionen uitgebreid. En tegenwoordig wordt plasmaverwerking (in een of andere vorm) gebruikt om materialen te creëren met speciale eigenschappen (hittebestendigheid, oppervlaktehardheid, corrosieweerstand, enzovoort), voor effectief metaalsnijden, voor lassen, voor polijsten van oppervlakken en het elimineren van microruwheid.

Deze lijst is niet beperkt tot het gebruik van technologieën gebaseerd op het effect van plasma op het behandelde oppervlak. Momenteel worden de middelen en methoden voor plasmaspuiten actief ontwikkeld met behulp van verschillende materialen en verwerkingsmodi om maximale mechanische en fysieke eigenschappen te bereiken.

De essentie van plasmalassen

In tegenstelling tot installaties van ion-plasmaverzadiging en sputteren, wordt plasmabehandeling in dit geval uitgevoerd met behulp van plasma op hoge temperatuur. De efficiëntie van deze methode is hoger dan bij het gebruik van traditionele lasmethoden (vlam, elektrische boog, ondergedompeld booglassen, enzovoort). Als werkgasmengsel wordt in de regel gewone atmosferische lucht onder druk gebruikt. Deze techniek wordt dus gekenmerkt door het ontbreken van kosten voor verbruiksgassen.

Voordelen van plasmalassen

Vergeleken met traditioneel lassen is het gebruik van een plasmalasmachine veiliger. De reden is vrij duidelijk: het gebruik van atmosferische zuurstof onder druk als werkgas. Momenteel wordt door de eigenaren zeer veel aandacht besteed aan veiligheid in de productiebedrijven, leidinggevenden en regelgevers.

Een ander zeer belangrijk voordeel is de hoge kwaliteit van de las (minimale doorbuiging, gebrek aan penetratie en andere defecten). Hoewel, om te leren hoe je een plasmalasmachine vakkundig gebruikt, vele maanden oefening nodig zijn. Alleen in dit geval zullen de las en de verbindingen als geheel aan hoge eisen voldoen.

Deze technologie heeft nog een aantal andere voordelen. Onder hen: hoge snelheid van het lasproces (productiviteitsverhoging), laag verbruik van energiebronnen (elektriciteit), hoge verbindingsnauwkeurigheid, geen vervorming en kromtrekken.

Plasma snijapparatuur

Het proces zelf is erg gevoelig voor de huidige bronnen die worden gebruikt. Daarom mogen alleen zeer hoogwaardige en betrouwbare transformatoren worden gebruikt die de constantheid van de uitgangsspanning aantonen. Step-down transformatoren worden gebruikt om een hoge ingangsspanning om te zetten in een lage uitgangsspanning. De kosten van dergelijke apparatuur zijn meerdere malen lager dan de kosten van traditionele converters voor elektrisch booglassen. Ze zijn ook zuiniger.

Plasma-snijapparatuur is gemakkelijk te gebruiken. Daarom, als je minimaal minimale ervaring en vaardigheden hebt, kun je al het laswerk zelf doen.

Plasma-lastechnologie

Afhankelijk van de voedingsspanning wordt plasmalassen onderverdeeld in microlassen, lassen inmidden en hoge stroom. Het proces zelf is gebaseerd op de werking van een gerichte stroom plasma van hoge temperatuur op een elektron en op de te lassen oppervlakken. De elektrode smelt, wat resulteert in een permanente lasverbinding.

Plasma snijden

Plasmasnijden is een proces waarbij een metaal in zijn samenstellende delen wordt gesneden door een gerichte stroom plasma van hoge temperatuur. Deze technologie zorgt voor een perfect gelijkmatige snijlijn. Na een plasmasnijder is de noodzaak voor aanvullende bewerking van de contour van producten (of het nu plaatmateriaal of buisproducten betreft) overbodig.

Het proces kan zowel met een handmatige snijder als met een plasmasnijmachine voor het snijden van plaatstaal worden uitgevoerd. Plasma wordt gevormd wanneer een elektrische boog wordt toegepast op de werkgasstroom. Als gevolg van aanzienlijke lokale verwarming treedt ionisatie op (scheiding van negatief geladen elektronen van positief geladen atomen).

Plasmasnijtoepassingen

De straal van plasma op hoge temperatuur heeft een zeer hoge energie. De temperatuur is zo hoog dat het letterlijk veel metalen en legeringen met gemak verdampt. Deze technologie wordt voornamelijk gebruikt voor het snijden van staalplaten, platen van aluminium, brons, messing en zelfs titanium. Bovendien kan de dikte van de plaat zeer verschillend zijn. Dit heeft geen invloed op de kwaliteit van de snijlijn - deze zal perfect glad en gelijkmatig zijn, zonder strepen.

Er moet echter worden opgemerkt dat om een hoge kwaliteit en gelijkmatigesnijden bij het werken met dikwandig materiaal moet u een plasmasnijmachine gebruiken. De kracht van een zaklamp is niet voldoende om metaal te snijden met een dikte van 5 tot 30 millimeter.

Gassnijden of plasmasnijden?

Welk type snijden en snijden van metaal verdient de voorkeur? Wat is beter: autogeen snijden of plasmasnijtechnologie? De tweede optie is misschien veelzijdiger, omdat deze geschikt is voor bijna elk materiaal (zelfs materiaal dat gevoelig is voor oxidatie bij verhoogde temperaturen). Bovendien wordt plasmasnijden uitgevoerd met gewone atmosferische lucht, wat betekent dat er geen dure verbruiksartikelen hoeven te worden aangeschaft. En de snijlijn is perfect gelijkmatig en vereist geen verfijning. Dit alles in combinatie verlaagt de kosten van het product aanzienlijk en maakt producten concurrerender.

Plasma snijmaterialen

Er moet rekening worden gehouden met het feit dat de maximaal toelaatbare dikte van het verwerkte metaal of de legering afhangt van het materiaal zelf of de kwaliteit ervan. Op basis van jarenlange productie-ervaring en laboratoriumonderzoekservaring geven experts de volgende aanbevelingen over de dikte van de verwerkte materialen: gietijzer - niet meer dan negen centimeter, staal (ongeacht de chemische samenstelling en de aanwezigheid van legeringselementen) - nee meer dan vijf centimeter, koper en legeringen die daarop zijn gebaseerd - niet meer dan acht centimeter, aluminium en zijn legeringen - niet meer dan 12 centimeter.

Alle vermelde waarden zijn typisch voor handmatigverwerken. Een voorbeeld van zo'n in eigen land geproduceerde eenheid is het Gorynych-plasmaapparaat. Het is veel goedkoper dan buitenlandse analogen, terwijl het op geen enkele manier inferieur is aan, en misschien zelfs superieur aan hen in kwaliteit. Een breed scala aan apparaten van deze fabrikant wordt op de markt gepresenteerd, die zijn ontworpen om verschillende taken uit te voeren (huishoudelijk lassen, snijden en lassen van metalen van verschillende diktes, inclusief). Dikkere platen kunnen alleen worden verwerkt op machines met een hoog vermogen.

Bestaande plasmasnijmethoden

Alle bestaande methoden voor plasmasnijden kunnen worden onderverdeeld in straal en boog. Bovendien maakt het helemaal niet uit of er een handsnijder of een CNC-plasmasnij- en snijmachine wordt gebruikt. In het eerste geval worden alle noodzakelijke voorwaarden voor gasionisatie in de snijder zelf geïmplementeerd. Zo'n apparaat kan bijna alle materialen verwerken (metalen en niet-metalen). In het tweede geval moet het te verwerken materiaal elektrisch geleidend zijn (anders zal er geen elektrische boog ontstaan en zal er gasionisatie optreden).

Naast verschillen in de manier waarop plasma wordt gevormd, kan plasmaverwerking ook worden geclassificeerd op basis van de technologische kenmerken van snijden in eenvoudige (zonder gebruik van hulpstoffen), verwerking met water en verwerking in een beschermende gasomgeving. Met de laatste twee methoden kunt u de snijsnelheid aanzienlijk verhogen en tegelijkertijd niet bang zijn voor metaaloxidatie.