Processament de materials per plasma

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

La introducció del processament de plasma a la indústria va marcar un avenç tecnològic i una transició a un nivell de producció qualitativament nou. L'abast de les propietats útils del plasma és molt ampli. En primer lloc, es tracta de la producció de dispositius electrònics i dispositius semiconductors. Sense gravat químic amb plasma, els ordinadors personals moderns d' alt rendiment difícilment veurien la llum. Però això no és tot.

El processament de plasma iònic també s'utilitza en òptica i enginyeria mecànica per polir productes, aplicar recobriments protectors, saturació de difusió de la superfície de metalls i aliatges, així com per a la soldadura i tall de xapes d'acer. En aquest article, el focus se centra en les tecnologies de soldadura i tall amb plasma.

Disposicions generals

A les classes de física de l'escola tothom sap que la matèria pot existir en quatre estats: sòlid, líquid, gas i plasma. La majoria de preguntes sorgeixen quan s'intenta representar l'últim estat. Però, de fet, no tot és tan difícil. El plasma també és un gas, només les seves molècules estan, com diuen, ionitzades (és a dir, separades dels electrons). Aquest estat es pot aconseguirde moltes maneres: com a resultat de l'exposició a altes temperatures, així com com a resultat del bombardeig electrònic d'àtoms de gas al buit.

Aquest plasma s'anomena de baixa temperatura. Aquesta física del procés s'utilitza en la implementació de la deposició de plasma (gravat, saturació) al buit. En col·locar partícules de plasma en un camp magnètic, es poden donar moviment dirigit. Com ha demostrat la pràctica, aquest processament és més eficaç en una sèrie de paràmetres de les operacions clàssiques de la tecnologia d'enginyeria mecànica (saturació en mitjans en pols, tall a la flama, abocament amb una pasta a base d'òxid de crom, etc.).

Tipus de tractament amb plasma

Actualment, el plasma s'utilitza activament en gairebé totes les indústries i l'economia nacional: medicina, enginyeria, instrumentació, construcció, ciència, etc.

El pioner en l'aplicació de la tecnologia del plasma va ser la instrumentació. L'aplicació industrial del processament de plasma va començar amb l'ús de les propietats del gas ionitzat per polvoritzar tot tipus de materials i aplicar-los a revestiments, així com a gravar canals per tal d'obtenir microcircuits. En funció d'algunes característiques del dispositiu d'instal·lacions tecnològiques, es distingeixen el gravat químic per plasma, el gravat iònic i el gravat per feix d'ions.

El desenvolupament del plasma és una contribució increïblement valuosa al desenvolupament de la tecnologia i a la millora, sense exagerar, de la qualitat de vida de tota la humanitat. Amb el passatgetemps, el camp d'aplicació dels ions gasosos s'ha ampliat. I avui en dia, el processament per plasma (d'una forma o una altra) s'utilitza per crear materials amb propietats especials (resistència a la calor, duresa superficial, resistència a la corrosió, etc.), per tall eficaç de metall, per soldar, per polir superfícies i eliminar la microrugositat.

Aquesta llista no es limita a l'ús de tecnologies basades en l'efecte del plasma sobre la superfície tractada. Actualment, els mitjans i mètodes de polvorització de plasma s'estan desenvolupant activament utilitzant diversos materials i modes de processament per tal d'aconseguir les màximes propietats físiques i mecàniques.

L'essència de la soldadura per plasma

A diferència de les instal·lacions de saturació i sputtering iònic-plasma, en aquest cas, el tractament amb plasma es realitza mitjançant plasma d' alta temperatura. L'eficiència d'aquest mètode és més gran que quan s'utilitzen mètodes de soldadura tradicionals (flama, arc elèctric, soldadura d'arc submergit, etc.). Com a barreja de gasos de treball, per regla general, s'utilitza aire atmosfèric normal a pressió. Així, aquesta tècnica es caracteritza per l'absència de costos dels gasos consumibles.

Avantatges de la soldadura per plasma

En comparació amb la soldadura tradicional, utilitzar una màquina de soldadura per plasma és més segur. El motiu és bastant clar: l'ús d'oxigen atmosfèric a pressió com a gas de treball. Actualment, els propietaris donen molta atenció a la seguretat en la produccióempreses, executius i reguladors.

Un altre avantatge molt important és l' alta qualitat de la soldadura (mínim flaccid, manca de penetració i altres defectes). Tot i que, per aprendre a utilitzar amb habilitat una màquina de soldadura per plasma, calen molts mesos de pràctica. Només en aquest cas, la soldadura i les unions en conjunt compliran estàndards alts.

Aquesta tecnologia té altres avantatges. Entre ells: alta velocitat del procés de soldadura (augment de la productivitat), baix consum de recursos energètics (electricitat), alta precisió de connexió, sense deformacions i deformacions.

Equip de tall per plasma

El procés en si és molt sensible a les fonts actuals utilitzades. Per tant, només es permet utilitzar transformadors de gran qualitat i fiables que demostrin la constància de la tensió de sortida. Els transformadors reductors s'utilitzen per convertir una tensió d'entrada alta en una tensió de sortida baixa. El cost d'aquests equips és diverses vegades inferior al cost dels convertidors tradicionals per a la soldadura d'arc elèctric. També són més econòmics.

L'equip de tall per plasma és fàcil d'utilitzar. Per tant, si teniu almenys una experiència i habilitats mínimes, podeu fer tot el treball de soldadura vos altres mateixos.

Tecnologia de soldadura per plasma

Depenent de la tensió d'alimentació, la soldadura per plasma es divideix en micro soldadura, soldadura encorrent mitjà i alt. El procés en si es basa en l'acció d'un flux dirigit de plasma d' alta temperatura sobre un electró i sobre les superfícies a soldar. L'elèctrode es fon, donant lloc a una junta de soldadura permanent.

Tall de plasma

El tall per plasma és un procés en què un metall es talla en les seves parts components mitjançant un corrent dirigit de plasma a alta temperatura. Aquesta tecnologia proporciona una línia de tall perfectament uniforme. Després d'un tallador de plasma, s'elimina la necessitat de processar addicionalment el contorn dels productes (ja sigui material de làmina o productes de canonada).

El procés es pot dur a terme tant amb una talladora manual com amb una màquina de tall per plasma per tallar xapa d'acer. El plasma es forma quan s'aplica un arc elèctric al flux de gas de treball. Com a resultat d'un escalfament local important, es produeix la ionització (separació d'electrons carregats negativament dels àtoms carregats positivament).

Aplicacions de tall per plasma

El raig de plasma d' alta temperatura té una energia molt alta. La seva temperatura és tan alta que literalment evapora molts metalls i aliatges amb facilitat. Aquesta tecnologia s'utilitza principalment per tallar làmines d'acer, làmines d'alumini, bronze, llautó i fins i tot titani. A més, el gruix de la làmina pot ser molt diferent. Això no afectarà la qualitat de la línia de tall: serà perfectament llisa i uniforme, sense ratlles.

No obstant això, cal tenir en compte que per tal d'obtenir una alta qualitat i uniformetallar quan es treballa amb material de paret gruixuda, cal utilitzar una màquina de tall per plasma. La potència d'una torxa de mà no serà suficient per tallar metall amb un gruix de 5 a 30 mil·límetres.

Tall amb gas o plasma?

Quin tipus de tall i tall de metall s'hauria de preferir? Què és millor: tecnologia de tall d'oxicombustible o de plasma? La segona opció és potser més versàtil, ja que és adequada per a gairebé qualsevol material (fins i tot aquells propensos a l'oxidació a temperatures elevades). A més, el tall per plasma es realitza amb aire atmosfèric normal, la qual cosa significa que no requereix la compra de consumibles cars. I la línia de tall és perfectament uniforme i no requereix refinament. Tot això en combinació redueix significativament el cost del producte i fa que els productes siguin més competitius.

Materials de tall per plasma

S'ha de tenir en compte que el gruix màxim admissible del metall o aliatge processat depèn del propi material o de la seva qualitat. A partir de molts anys d'experiència en producció i experiència en investigació de laboratori, els experts donen les següents recomanacions sobre el gruix dels materials processats: ferro colat - no més de nou centímetres, acer (independentment de la composició química i la presència d'elements d'aliatge) - no més de cinc centímetres, coure i aliatges basats en ell, no més de vuit centímetres, alumini i els seus aliatges, no més de 12 centímetres.

Tots els valors indicats són típics per al manualprocessament. Un exemple d'aquesta unitat de producció nacional és l'aparell de plasma Gorynych. És molt més barat que els anàlegs estrangers, encara que no és de cap manera inferior, i potser fins i tot superior a ells en qualitat. Al mercat es presenta una àmplia gamma d'aparells d'aquest fabricant, que estan dissenyats per realitzar diferents treballs (soldadura domèstica, tall i soldadura de metalls de diversos gruixos, inclòs). Els fulls més gruixuts només es poden processar en màquines d' alta potència.

Mètodes de tall per plasma existents

Tots els mètodes existents de tall per plasma es poden dividir en raig i arc. A més, no importa gens si s'utilitza un tallador manual o una màquina de tall i tall per plasma CNC. En el primer cas, totes les condicions necessàries per a la ionització de gas s'implementen al mateix tallador. Aquest dispositiu pot processar gairebé qualsevol material (metalls i no metalls). En el segon cas, el material que s'està processant ha de tenir conductivitat elèctrica (en cas contrari, no es produirà cap arc elèctric i es produirà ionització de gas).

A més de les diferències en la forma en què es forma el plasma, el processament de plasma també es pot classificar segons les característiques tecnològiques de tall simple (sense utilitzar substàncies auxiliars), processament amb aigua i processament en un entorn de gas protector.. Els dos últims mètodes us permeten augmentar significativament la velocitat de tall i, alhora, no tenir por de l'oxidació del metall.