Plasmabehandling af materialer

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Introduktionen af plasmabehandling i industrien markerede et teknologisk gennembrud og en overgang til et kvalitativt nyt produktionsniveau. Omfanget af nyttige egenskaber ved plasma er meget omfattende. Først og fremmest er dette produktionen af elektroniske enheder og halvlederenheder. Uden plasma-kemisk ætsning ville moderne højtydende personlige computere næppe se lyset. Men det er ikke alt.

Ion-plasma-behandling bruges også i optik og maskinteknik til polering af produkter, påføring af beskyttende belægninger, diffusionsmætning af overfladen af metaller og legeringer samt til svejsning og skæring af stålplader. I dette papir er fokus på svejse- og skæreteknologier ved hjælp af plasma.

Generelle bestemmelser

Fra skolernes fysiktimer ved alle, at stof kan eksistere i fire tilstande: fast, flydende, gas og plasma. De fleste spørgsmål opstår, når man forsøger at repræsentere den sidste tilstand. Men faktisk er alt ikke så svært. Plasma er også en gas, kun dets molekyler er, som man siger, ioniserede (det vil sige adskilt fra elektroner). Denne tilstand kan opnåspå mange måder: som følge af udsættelse for høje temperaturer, såvel som som følge af elektronbombardement af gasatomer i et vakuum.

Sådan et plasma kaldes lavtemperatur. Denne fysik af processen bruges til implementering af plasmaaflejring (ætsning, mætning) i et vakuum. Ved at placere plasmapartikler i et magnetfelt kan de få rettet bevægelse. Som praksis har vist, er en sådan behandling mere effektiv i en række parametre for klassiske operationer inden for maskinteknik (mætning i pulvermedier, flammeskæring, hældning med en pasta baseret på chromoxid og så videre).

Typer plasmabehandling

I øjeblikket bruges plasma aktivt i næsten alle industrier og den nationale økonomi: medicin, teknik, instrumentering, byggeri, videnskab og så videre.

Pioner inden for anvendelse af plasmateknologi var instrumentering. Den industrielle anvendelse af plasmabehandling begyndte med brugen af egenskaberne af ioniseret gas til at sprøjte alle slags materialer og påføre dem på foringer, såvel som til at ætse kanaler for at opnå mikrokredsløb. Afhængigt af nogle funktioner i enheden til teknologiske installationer skelnes der mellem plasmakemisk ætsning, ionkemisk og ionstråleætsning.

Udviklingen af plasma er et utroligt værdifuldt bidrag til udviklingen af teknologi og forbedringen, uden at overdrive, af hele menneskehedens livskvalitet. Med passagengang er anvendelsesområdet for gasioner udvidet. Og i dag bruges plasmabehandling (i en eller anden form) til at skabe materialer med særlige egenskaber (varmebestandighed, overfladehårdhed, korrosionsbestandighed og så videre), til effektiv metalskæring, til svejsning, til polering af overflader og eliminering af mikroruhed.

Denne liste er ikke begrænset til brugen af teknologier baseret på virkningen af plasma på den behandlede overflade. I øjeblikket udvikles midlerne og metoderne til plasmasprøjtning aktivt ved hjælp af forskellige materialer og behandlingsmåder for at opnå maksimale mekaniske og fysiske egenskaber.

The Essence of Plasma Welding

I modsætning til installationer af ion-plasmamætning og sputtering, udføres plasmabehandling i dette tilfælde ved hjælp af højtemperaturplasma. Effektiviteten af denne metode er højere end ved brug af traditionelle svejsemetoder (flamme, lysbue, dykket lysbuesvejsning og så videre). Som en arbejdsgasblanding anvendes som regel almindelig atmosfærisk luft under tryk. Denne teknik er således karakteriseret ved, at der ikke er omkostninger til forbrugsgasser.

Fordele ved plasmasvejsning

Sammenlignet med traditionel svejsning er det mere sikkert at bruge en plasmasvejsemaskine. Årsagen er helt klar - brugen af atmosfærisk oxygen under tryk som en arbejdsgas. I øjeblikket er sikkerheden i produktionen meget opmærksom af ejernevirksomheder, ledere og tilsynsmyndigheder.

En anden meget vigtig fordel er den høje kvalitet af svejsningen (minimal nedbøjning, manglende gennemtrængning og andre defekter). Selvom det er nødvendigt med mange måneders øvelse for at lære, hvordan man dygtigt bruger en plasmasvejsemaskine. Kun i dette tilfælde vil svejsningen og samlingerne som helhed opfylde høje standarder.

Denne teknologi har en række andre fordele. Blandt dem: høj hastighed af svejseprocessen (produktiviteten stiger), lavt forbrug af energiressourcer (elektricitet), høj forbindelsesnøjagtighed, ingen deformation og vridning.

Plasmaskæreudstyr

Processen i sig selv er meget følsom over for de aktuelle kilder, der bruges. Derfor er det kun tilladt at bruge meget højkvalitets og pålidelige transformere, der demonstrerer konstanten af udgangsspændingen. Step-down transformere bruges til at konvertere høj indgangsspænding til lav udgangsspænding. Omkostningerne ved sådant udstyr er flere gange mindre end prisen på traditionelle omformere til elektrisk lysbuesvejsning. De er også mere økonomiske.

Plasmaskæreudstyr er nemt at bruge. Derfor, hvis du i det mindste har minimal erfaring og færdigheder, kan du udføre alt svejsearbejdet selv.

Plasmasvejseteknologi

Afhængigt af forsyningsspændingen er plasmasvejsning opdelt i mikrosvejsning, svejsning imellem- og højstrøm. Selve processen er baseret på virkningen af en rettet strøm af højtemperaturplasma på en elektron og på de overflader, der skal svejses. Elektroden smelter, hvilket resulterer i en permanent svejsesamling.

plasmaskæring

Plasmaskæring er en proces, hvor et metal skæres i dets bestanddele af en rettet strøm af højtemperaturplasma. Denne teknologi giver en perfekt jævn skærelinje. Efter en plasmaskærer er behovet for yderligere bearbejdning af produkternes kontur (uanset om det er plademateriale eller rørprodukter) elimineret.

Processen kan udføres både med en manuel skærer og med en plasmaskæremaskine til skæring af stålplader. Plasma dannes, når en elektrisk lysbue påføres arbejdsgasstrømmen. Som et resultat af betydelig lokal opvarmning forekommer ionisering (adskillelse af negativt ladede elektroner fra positivt ladede atomer).

Plasmaskæringsapplikationer

Strålen af højtemperaturplasma har en meget høj energi. Dens temperatur er så høj, at den bogstaveligt t alt let fordamper mange metaller og legeringer. Denne teknologi bruges hovedsageligt til skæring af stålplader, plader af aluminium, bronze, messing og endda titanium. Desuden kan tykkelsen af pladen være meget forskellig. Dette vil ikke påvirke kvaliteten af skærelinjen - den vil være perfekt glat og jævn uden striber.

Det skal dog bemærkes, at for at opnå høj kvalitet og jævnskæres, når du arbejder med tykvægget materiale, skal du bruge en plasmaskæremaskine. Effekten af en håndholdt lommelygte vil ikke være nok til at skære metal med en tykkelse på 5 til 30 millimeter.

Gaskæring eller plasmaskæring?

Hvilken type skæring og skæring af metal bør foretrækkes? Hvad er bedre: oxy-fuel skæring eller plasma skæring teknologi? Den anden mulighed er måske mere alsidig, da den er velegnet til næsten ethvert materiale (selv dem, der er tilbøjelige til at oxidere ved forhøjede temperaturer). Derudover udføres plasmaskæring ved hjælp af almindelig atmosfærisk luft, hvilket betyder, at det ikke kræver indkøb af dyre forbrugsstoffer. Og skærelinjen er perfekt jævn og kræver ikke forfining. Alt dette i kombination reducerer omkostningerne ved produktet betydeligt og gør produkterne mere konkurrencedygtige.

Plasmaskæringsmaterialer

Det skal tages i betragtning, at den maksim alt tilladte tykkelse af det forarbejdede metal eller legering afhænger af selve materialet eller dets kvalitet. Baseret på mange års produktionserfaring og laboratorieforskningserfaring giver eksperter følgende anbefalinger om tykkelsen af de forarbejdede materialer: støbejern - ikke mere end ni centimeter, stål (uanset den kemiske sammensætning og tilstedeværelsen af legeringselementer) - nej mere end fem centimeter, kobber og legeringer baseret på det - ikke mere end otte centimeter, aluminium og dets legeringer - ikke mere end 12 centimeter.

Alle anførte værdier er typiske for manuelforarbejdning. Et eksempel på en sådan indenlandsk produceret enhed er Gorynych-plasmaapparatet. Det er meget billigere end udenlandske analoger, mens det på ingen måde er ringere, og måske endda bedre end dem i kvalitet. En bred vifte af enheder fra denne producent er præsenteret på markedet, som er designet til at udføre forskellige job (indenlandsk svejsning, skæring og svejsning af metaller af forskellige tykkelser, inklusive). Tykkere ark kan kun behandles på højeffektmaskiner.

Eksisterende plasmaskæringsmetoder

Alle eksisterende metoder til plasmaskæring kan opdeles i jet og arc. Desuden er det slet ikke ligegyldigt, om der anvendes en håndskærer eller en CNC plasmaskære- og skæremaskine. I det første tilfælde er alle de nødvendige betingelser for gasionisering implementeret i selve kutteren. En sådan enhed kan behandle næsten alle materialer (metaller og ikke-metaller). I det andet tilfælde skal materialet, der behandles, have elektrisk ledningsevne (ellers vil der ikke opstå en elektrisk lysbue, og der vil forekomme gasionisering).

Udover forskelle i måden plasma dannes på, kan plasmabehandling også klassificeres efter de teknologiske egenskaber ved skæring i simple (uden brug af hjælpestoffer), behandling med vand og behandling i et beskyttende gasmiljø. De sidste to metoder giver dig mulighed for at øge skærehastigheden markant og samtidig ikke være bange for metaloxidation.