پلاسما یک گاز یونیزه داغ است که از تعداد تقریباً مساوی یون هایی با بار مثبت و الکترون های دارای بار منفی تشکیل شده است. ویژگی های پلاسما به طور قابل توجهی با گازهای خنثی معمولی متفاوت می‌باشد. به طوری که پلاسما به عنوان یک “حالت چهارم ماده” متمایز در نظر گرفته می‌شود. به زبان ساده، پلاسما گازی است که تا حدی بسیار گرم شده، که رسانایی بالایی دارد. در فرآیندهای جوشکاری پلاسما و همچنین برش، این اجازه را می‌دهد تا جریان الکتریکی منتقل شود.
دمای یک قوس پلاسما میتواند به 30000 درجه فارنهایت (16000 درجه سانتیگراد) برسد. جوشکاری پلاسما برای اولین بار به عنوان یک فرآیند در اوایل دهه 1960 معرفی شد و در کاربردهای ویژه با جریان کم (میکرو پلاسما) از 0.5A معمولا یا حتی کمتر، تا 500A برای کاربردهای سنگین تر مورد استفاده قرار گرفت.
مجموعه آراکس لیزر آماده ارائه خدمات جوشکاری فلزات در غرب تهران به مشتریان گرامی می‌باشد.
در بازار امروز، اگرچه این روش به عنوان یک فرآیند جوشکاری عجیب و غریب دیده می‌شود، اما می‌توان از پلاسما در طیف گسترده ای از صنایع کرد که در آنها حجم تولید، ثبات و حداقل زمان خرابی مهم است.
مزایای جوشکاری پلاسما
قوس متمرکز
یکی از مزایای اصلی فرآیند جوشکاری پلاسما (Plasma Arc Welding یا به اختصار PAW)، قوس متمرکز است که از طریق سوراخ اریفیس (Orifis) تولید می‌شود. اندازه Orifis را می توان با توجه به نیازهای آمپراژ و همچنین متناسب با کاربردهای خاص افزایش یا کاهش داد.
مزایای قوس متمرکز عبارتند از:
- نفوذ عمیق تر
- منطقه تحت تاثیر حرارت کاهش یافته (HAZ)
- افزایش سرعت
- تاثیر کمتر میدان های مغناطیسی (Arc Wander)
- دقت در برنامه های خودکار / روباتیک
برخی از کاربرد های قوس پلاسما عبارتند از:
- ترموکوپل ها
- کاتترها (صنعت پزشکی)
- ابزارهای جراحی
- لبه دم جوش داده شده
- سنسورهای جریان
- تعمیر ابزار و قالب
- باتری ها
- اجزای هوافضا
- علم برودت شناسی
- مخازن تحت فشار
الکترود محافظت شده
الکترود در فرآیند پلاسما در داخل محفظه مشعل جدا شده و توسط یک محافظ گاز، محافظت می‌شود. این ویژگی اجازه می‌دهد تا الکترود برای مدت زمان طولانی تری در همان شرایط باقی بماند. بنابراین در برنامه های اتوماسیون، نیاز به توقف فرآیند جوشکاری برای تیز کردن مجدد الکترود را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد.
برای آشنایی با ویژگی های جوشکاری CO2، حتماً این مقاله از وبلاگ آراکس لیزر را بخوانید.
انتقال قوس
از دیگر مزایای جوشکاری پلاسما، انتقال قوس است. به منظور جلوگیری از آلودگی هنگام استفاده از فرآیند TIG، لازم است از فرکانس بالا برای انتقال قوس از الکترود به قطعه کار استفاده شود. در برنامه های اتوماسیون، این عمل در برخی موارد میتواند مشکلاتی را ایجاد کند که امکان تداخل فرکانس بالا و در نهایت قطع شدن تجهیزات کنترل وجود دارد. این روش انتقال همچنین میتواند الکترود را به ویژه در جوش‌های با حجم بالا و مدت کوتاه به طور پیش از موعد فرسوده کند. بنابراین نیاز به تیز کردن مجدد الکترودها افزایش می‌یابد.
جوشکاری پلاسما از یک قوس پایلوت ثابت استفاده می‌کند که امکان انتقال قوس بدون استفاده از فرکانس بالا را فراهم می‌کند. این تداخل، سیستم کنترل را از بین می‌برد و همچنین امکان انتقال مطمئن و دقیق را برای چرخه های تولید طولانی تر ایجاد می‌‍سازد.
کنترل قوس
علاوه بر عملکردهای موجود در منبع برق پلاسما مانند کنترل جریان، کنترل دیجیتال گاز (حفظ جریان گاز به صورت خطی با تنظیم آمپر)، زمان‌بندی پالس و نقطه‌ای، مشعل جوش پلاسما میتواند انواع دیگری را برای کمک به تنظیم دقیق ویژگی‌های قوس ارائه دهد. اینها شامل موارد زیر می‌شوند:
- اندازه سوراخ نوک
- تنظیم برگشت الکترود
- نرخ جریان گاز
- قابلیت مولتی گاز
این ویژگی های متغیر انعطاف پذیری زیادی را برای بهبود بیشتر فرآیند جوش پلاسما برای سازگاری با بسیاری از کاربردها فراهم می کند.
انتخاب گاز
برای بهبود فرآیند جوشکاری می‌توان از گازهای مختلفی استفاده کرد. به عنوان مثال، مخلوط آرگون هیدروژن 2٪ یا 5٪ می تواند به عنوان یک گاز پلاسما یا یک گاز محافظ در ترکیب با آرگون خالص استفاده شود.
- آرگون پلاسما/ آرگون/ سپر هیدروژن: افزایش گرمای ورودی از محافظ گاز، کشش سطحی مواد را کاهش داده و سرعت حرکت سریعتر را امکان پذیر می‌کند.
- آرگون هیدروژن پلاسما / سپر آرگون: این گاز ها گرما را در جریان پلاسما متمرکز کرده و در نتیجه میتواند نفوذ را افزایش دهد. (در حالت Keyhole Mode)
افزایش سرعت حرکت
قوس متمرکز و غلظت بالاتر گرما اجازه می‌دهد تا سرعت حرکت سریعتر در برخی از کاربرد ها امکان پذیر باشد. این ویژگی میتواند به عنوان یک مزیت فوری در کاربردهای تکراری که در آن تولید با حجم بالا مورد نیاز است، دیده شود.
حالت های عملکرد
دو حالت عملکردی کلی در جوشکاری پلاسما وجود دارد که به طور کلی به آنها “Soft Plasma” و “Keyhole” گفته می‌شود. در حالت Keyhole، امکان تنظیم پارامترهای Torch و پیکربندی، به جریان پلاسما اجازه سوراخ کردن مواد با ضخامت های 10 میلی متر و نفوذ کامل را می‌دهد.
جالب بود 👍👍👍