معالجة البلازما للمواد

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

كان إدخال معالجة البلازما في الصناعة بمثابة اختراق تقني وانتقال إلى مستوى جديد نوعيًا للإنتاج. نطاق الخصائص المفيدة للبلازما واسع للغاية. بادئ ذي بدء ، هذا هو إنتاج الأجهزة الإلكترونية وأجهزة أشباه الموصلات. بدون التنميش الكيميائي بالبلازما ، فإن أجهزة الكمبيوتر الشخصية الحديثة عالية الأداء بالكاد ترى الضوء. لكن هذا ليس كل شيء.

تُستخدم معالجة البلازما الأيونية أيضًا في البصريات والهندسة الميكانيكية لتلميع المنتجات ، وتطبيق الطلاءات الواقية ، وتشبع انتشار سطح المعادن والسبائك ، وكذلك في اللحام وقطع ألواح الصلب. في هذا البحث ، يتم التركيز على تقنيات اللحام والقطع باستخدام البلازما.

أحكام عامة

يعلم الجميع من دروس الفيزياء المدرسية أن المادة يمكن أن توجد في أربع حالات: الصلبة والسائلة والغازية والبلازما. تثار معظم الأسئلة عند محاولة تمثيل الحالة الأخيرة. لكن في الواقع ، كل شيء ليس بهذه الصعوبة. البلازما أيضًا غاز ، فقط جزيئاتها ، كما يقولون ، متأينة (أي مفصولة عن الإلكترونات). يمكن تحقيق هذه الحالةمن نواح كثيرة: نتيجة التعرض لدرجات حرارة عالية وكذلك نتيجة القصف الإلكتروني لذرات الغاز في الفراغ.

تسمى هذه البلازما بالحرارة المنخفضة. تُستخدم فيزياء العملية هذه في تنفيذ ترسيب البلازما (التنميش والتشبع) في الفراغ. عن طريق وضع جزيئات البلازما في مجال مغناطيسي ، يمكن إعطاؤها حركة موجهة. كما أوضحت الممارسة ، فإن هذه المعالجة أكثر فاعلية في عدد من معلمات العمليات الكلاسيكية في تكنولوجيا الهندسة الميكانيكية (التشبع في وسط المسحوق ، والقطع باللهب ، والصب باستخدام عجينة على أساس أكسيد الكروم ، وما إلى ذلك).

أنواع العلاج بالبلازما

حاليًا ، يتم استخدام البلازما بنشاط في جميع الصناعات تقريبًا والاقتصاد الوطني: الطب والهندسة والأجهزة والبناء والعلوم وما إلى ذلك.

كانت الأجهزة رائدة في تطبيق تقنية البلازما. بدأ التطبيق الصناعي لمعالجة البلازما باستخدام خواص الغاز المؤين لرش جميع أنواع المواد وتطبيقها على البطانات وكذلك على قنوات الحفر من أجل الحصول على دوائر كهربائية دقيقة. اعتمادًا على بعض ميزات جهاز التركيبات التكنولوجية ، يتم تمييز التنميش الكيميائي للبلازما ، والكيمياء الأيونية ، ونقش الحزمة الأيونية.

تطوير البلازما هو مساهمة قيمة بشكل لا يصدق في تطوير التكنولوجيا وتحسين ، دون مبالغة ، نوعية الحياة للبشرية جمعاء. مع المقطعمع مرور الوقت ، توسع مجال تطبيق أيونات الغاز. واليوم ، تُستخدم معالجة البلازما (بشكل أو بآخر) لإنشاء مواد ذات خصائص خاصة (مقاومة الحرارة ، صلابة السطح ، مقاومة التآكل ، وما إلى ذلك) ، لقطع المعادن الفعالة ، واللحام ، وتلميع الأسطح والقضاء على الخشونة الدقيقة.

لا تقتصر هذه القائمة على استخدام التقنيات القائمة على تأثير البلازما على السطح المعالج. في الوقت الحالي ، يتم تطوير وسائل وطرق رش البلازما بنشاط باستخدام مواد مختلفة وأنماط المعالجة من أجل تحقيق أقصى قدر من الخواص الميكانيكية والفيزيائية.

جوهر لحام البلازما

على عكس تركيبات تشبع الأيونات والبلازما ، في هذه الحالة ، تتم معالجة البلازما باستخدام بلازما ذات درجة حرارة عالية. تكون كفاءة هذه الطريقة أعلى مما هي عليه عند استخدام طرق اللحام التقليدية (اللهب ، والقوس الكهربائي ، واللحام بالقوس المغمور ، وما إلى ذلك). كمزيج غاز عامل ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام الهواء الجوي العادي تحت الضغط. وهكذا تتميز هذه التقنية بغياب تكاليف الغازات المستهلكة.

مزايا لحام البلازما

بالمقارنة مع اللحام التقليدي ، يعد استخدام آلة لحام البلازما أكثر أمانًا. السبب واضح تمامًا - استخدام الأكسجين الجوي تحت الضغط كغاز عامل. في الوقت الحالي ، يولي الملاك اهتمامًا وثيقًا للسلامة في الإنتاجالشركات والمديرين التنفيذيين والمنظمين.

ميزة أخرى مهمة للغاية هي الجودة العالية للحام (الحد الأدنى من الترهل ، وعدم الاختراق والعيوب الأخرى). على الرغم من أنه من أجل تعلم كيفية استخدام آلة لحام البلازما بمهارة ، هناك حاجة إلى عدة أشهر من الممارسة. فقط في هذه الحالة ، سوف يلبي اللحام والمفاصل ككل معايير عالية.

هذه التكنولوجيا لديها عدد من المزايا الأخرى. من بينها: السرعة العالية لعملية اللحام (زيادة الإنتاجية) ، انخفاض استهلاك مصادر الطاقة (الكهرباء) ، دقة التوصيل العالية ، عدم التشوه والتزييف.

معدات قطع البلازما

العملية نفسها حساسة للغاية للمصادر الحالية المستخدمة. لذلك ، يُسمح باستخدام المحولات عالية الجودة والموثوقة فقط والتي توضح ثبات جهد الخرج. تستخدم محولات التدرج لتحويل جهد الدخل العالي إلى جهد خرج منخفض. تكلفة هذه المعدات أقل بعدة مرات من تكلفة المحولات التقليدية للحام القوس الكهربائي. هم أيضا أكثر اقتصادا.

معدات القطع بالبلازما سهلة الاستخدام. لذلك ، إذا كان لديك على الأقل خبرة ومهارات قليلة ، يمكنك القيام بجميع أعمال اللحام بنفسك.

تقنية لحام البلازما

اعتمادًا على جهد الإمداد ، ينقسم لحام البلازما إلى لحام دقيق ، ولحامتيار متوسط وعالي. تعتمد العملية نفسها على عمل التدفق الموجه للبلازما عالية الحرارة على الإلكترون وعلى الأسطح المراد لحامها. يذوب القطب ، مما ينتج عنه وصلة لحام دائمة.

قطع البلازما

القطع بالبلازما هي عملية يتم فيها تقطيع المعدن إلى أجزائه المكونة بواسطة تيار موجه من البلازما ذات درجة الحرارة العالية. توفر هذه التقنية خطًا متساويًا تمامًا. بعد قطع البلازما ، يتم التخلص من الحاجة إلى معالجة إضافية لكفاف المنتجات (سواء كانت مادة صفائح أو منتجات أنابيب).

يمكن تنفيذ العملية باستخدام القاطع اليدوي وآلة القطع بالبلازما لقطع ألواح الصلب. تتشكل البلازما عندما يتم تطبيق قوس كهربائي على تدفق الغاز العامل. نتيجة للتسخين الموضعي الكبير ، يحدث التأين (فصل الإلكترونات سالبة الشحنة من الذرات الموجبة الشحنة).

تطبيقات قطع البلازما

نفث البلازما ذات درجة الحرارة العالية لديها طاقة عالية جدا. درجة حرارته عالية جدًا لدرجة أنه يبخر حرفيًا العديد من المعادن والسبائك بسهولة. تُستخدم هذه التقنية بشكل أساسي في قطع الألواح الفولاذية وألواح الألمنيوم والبرونز والنحاس وحتى التيتانيوم. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون سمك الورقة مختلفًا جدًا. لن يؤثر ذلك على جودة خط القطع - سيكون سلسًا تمامًا وحتى بدون خطوط.

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه من أجل الحصول على جودة عالية وحتىقطع عند العمل بمواد سميكة الجدران ، يجب عليك استخدام آلة قطع البلازما. لن تكون قوة الشعلة المحمولة كافية لقطع المعدن بسمك 5 إلى 30 ملم.

قطع الغاز أم قطع البلازما؟

ما هو نوع قطع وقطع المعدن الذي يجب أن يكون مفضلاً؟ أيهما أفضل: قطع الوقود بالأكسجين أم تقنية القطع بالبلازما؟ ربما يكون الخيار الثاني أكثر تنوعًا ، حيث إنه مناسب لأي مادة تقريبًا (حتى تلك المعرضة للأكسدة في درجات حرارة مرتفعة). بالإضافة إلى ذلك ، يتم إجراء قطع البلازما باستخدام هواء الغلاف الجوي العادي ، مما يعني أنه لا يتطلب شراء مواد استهلاكية باهظة الثمن. وخط القطع متساوي تمامًا ولا يتطلب صقلًا. كل هذا مجتمعة يقلل بشكل كبير من تكلفة المنتج ويجعل المنتجات أكثر تنافسية.

مواد قطع البلازما

يجب أن يؤخذ في الاعتبار حقيقة أن السماكة القصوى المسموح بها للمعدن أو السبيكة المعالجة تعتمد على المادة نفسها أو درجتها. استنادًا إلى سنوات عديدة من الخبرة في الإنتاج والخبرة البحثية المعملية ، يقدم الخبراء التوصيات التالية بشأن سماكة المواد المعالجة: الحديد الزهر - لا يزيد عن تسعة سنتيمترات ، والصلب (بغض النظر عن التركيب الكيميائي ووجود عناصر صناعة السبائك) - لا أكثر من خمسة سنتيمترات ، والنحاس والسبائك المبنية عليه - لا يزيد عن ثمانية سنتيمترات ، والألومنيوم وسبائكه - لا يزيد عن 12 سم.

جميع القيم المدرجة نموذجية بالنسبة إلى الدليليتم المعالجة. مثال على هذه الوحدة المنتجة محليًا هو جهاز البلازما Gorynych. إنها أرخص بكثير من نظائرها الأجنبية ، في حين أنها ليست أدنى من ذلك بأي حال من الأحوال ، بل وربما تتفوق عليها من حيث الجودة. يتم تقديم مجموعة واسعة من الأجهزة من هذا المصنع في السوق ، والتي تم تصميمها لأداء وظائف مختلفة (اللحام المنزلي ، والقطع واللحام للمعادن ذات السماكات المختلفة ، بما في ذلك). لا يمكن معالجة الألواح السميكة إلا على آلات عالية الطاقة.

طرق قطع البلازما الحالية

يمكن تقسيم جميع الطرق الحالية لقطع البلازما إلى نفاثة وقوس. علاوة على ذلك ، لا يهم على الإطلاق ما إذا كان يتم استخدام آلة القطع اليدوية أو آلة القطع والقطع بالبلازما CNC. في الحالة الأولى ، يتم تنفيذ جميع الشروط اللازمة لتأين الغاز في القاطع نفسه. يمكن لمثل هذا الجهاز معالجة أي مواد تقريبًا (معادن وغير معدنية). في الحالة الثانية ، يجب أن يكون للمادة قيد المعالجة موصلية كهربائية (وإلا فلن يحدث قوس كهربائي وسيحدث تأين بالغاز).

بالإضافة إلى الاختلافات في طريقة تكوين البلازما ، يمكن أيضًا تصنيف معالجة البلازما وفقًا للسمات التكنولوجية للتقطيع البسيط (بدون استخدام المواد المساعدة) ، والمعالجة بالماء والمعالجة في بيئة غاز واقية. تسمح لك الطريقتان الأخيرتان بزيادة سرعة القطع بشكل كبير وفي نفس الوقت لا تخاف من أكسدة المعادن.