پلاسما برش یا برش پلاسما چیست؟

برش‌ پلاسما چیست؟ | برش پلاسما یکی از فرایندهای پیشرفته برش‌ فلزات است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش برش‌ به طور گسترده‌ای برای برش انواع فلزات مانند فولاد، آلومینیوم، مس و برنج استفاده می‌شود.

در فرایند برش پلاسما، یک قوس الکتریکی بین یک الکترود و قطعه کار ایجاد می‌شود. این قوس، گاز پلاسما را با دمای بسیار بالا تولید می‌کند که به عنوان ابزار برش‌ عمل می‌کند. گاز پلاسما با دمای بالا و سرعت زیاد، موجب ذوب و برش فلز در محل مورد نظر می‌شود.

برش پلاسما دارای مزایای متعددی نسبت به سایر روش‌های برش‌ مانند سرعت بالا، هزینه‌های پایین، برش دقیق و کیفیت سطح مناسب است. به همین دلیل این روش به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، ساخت و ساز و ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در این مطلب از شرکت روتک، قصد داریم تا به بررسی برش‌ پلاسما چیست؟ بپردازیم و در ادامه شما را با ویژگی‌های این روش و نکات مثبت و منفی آن آشنا کنیم؛ پس اگر این مطلب برای شما جالب است، تا انتها همراه ما باشید.

برش‌ پلاسما چیست؟

برش‌ پلاسما فرایندی است که با استفاده از مواد جابه‌جایی الکتریکی و یک جت شتاب دهنده پلاسمای داغ است که برش فلزاتی مانند فولاد، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، برنج و مس را انجام می‌دهد. این فرایند کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله تولید، تعمیر و بازسازی خودرو، ساخت و ساز صنعتی و تعمیر و نگهداری دارد. روش برش پلاسما انواع مختلفی دارد:

• پلاسما جریان معمولی
• پلاسمای دوگانه  یا بدون انسداد
• پلاسمای دوگانه یا محافظ
• پلاسما کلاس تعریف بالا

به طور خلاصه، فرایند برش پلاسما به شرح زیر است:

ایجاد مدار الکتریکی: دستگاه برش پلاسما، از طریق قطعه کار، یک مدار الکتریکی کامل را به خود متصل می‌کند.

ایجاد گاز پلاسما: یک گاز فشرده (مثل اکسیژن، هوا و غیره) از طریق نازل با سرعت بالا به سمت قطعه کار تزریق می‌شود.

تشکیل قوس الکتریکی: قوس الکتریکی درون گاز تشکیل می‌شود و برخی از گازها را یونیزه کرده و یک کانال رسانای الکتریکی پلاسما ایجاد می‌کند.

برش با گاز پلاسما: گرمای ایجاد شده توسط قوس الکتریکی، موجب ذوب فلز و برش آن توسط جریان سریع گاز پلاسما می‌شود.

برش پلاسما یک روش موثر برای برش مواد نازک و ضخیم است. برش دستی تا ضخامت 38 میلی‌متر امکان‌پذیر است، در حالی که برش اتوماتیک می‌تواند تا ضخامت 150 میلی‌متر را برش دهد. این روش برای برش ورق در اشکال منحنی یا زاویه‌دار نیز بسیار کاربردی است.

مواد قابل برش با برش پلاسما چیست؟

برش پلاسما مناسب برای اکثر فلزات رسانا و به ویژه فولادها است، اما محدودیت‌هایی در مورد برخی مواد و ضخامت‌ها وجود دارد:

فلزات رسانا

برش پلاسما فقط برای اجسام رسانای الکتریکی قابل اجرا است.

این بدین معنی است که اکثر فلزات قابل برش با پلاسما هستند، شامل: فولادهای ضد زنگ، ساختاری، آلیاژی و کم آلیاژ، صفحات فلزی روکش شده و آلومینیوم.

محدودیت متریال غیر رسانا

متریال غیر رسانا مانند چوب، پلاستیک و سرامیک قابل برش با پلاسما نیستند، چرا که مدار قوس پلاسما تشکیل نمی‌شود.

محدودیت متریال با دمای ذوب پایین

متریالی مانند مس، چدن، برنج و تیتانیوم با دمای ذوب پایین، لبه برش با کیفیت مناسب ندارند.

محدوده ضخامت برش

دستگاه‌های برش پلاسما قادر به برش ضخامت‌های 0.5 تا 180 میلیمتر هستند. این محدوده به قدرت دستگاه و آلیاژ مواد بستگی دارد.

انواع برش‌ پلاسما چیست؟

برش پلاسما اتوماتیک

برش پلاسما، با استفاده از گرمای کافی برای ذوب شدن فلز از طریق قطعه کار، امکان برش مواد را فراهم می‌کند. در این فرایند، پلاسماهای با سرعت بالا و گاز فشرده، فلز را مذاب و از این طریق برش می‌دهند.

برش‌ پلاسما یک روش موثر برای برش مواد نازک و ضخیم است. برش‌ دستی توانایی برش تا ضخامت 38 میلی‌متر (1.5 اینچ) را دارد. اما با استفاده از برش اتوماتیک می‌توان تا ضخامت 150 میلی‌متر (6 اینچ) را برش داد.

این روش برش‌، برای برش ورق در اشکال منحنی یا زاویه‌دار بسیار مفید و کاربردی است. به طور خلاصه، برش پلاسما اتوماتیک امکان برش مواد ضخیم و ایجاد اشکال پیچیده را فراهم می‌کند.

سیستم استاندارد برش پلاسما

این سیستم، عمومی‌ترین فرایند برش پلاسما است. در این روش گاز پلاسما از دهانه نازل خارج می‌شود. از سایز نازل برای کنترل حجم پلاسما و افزایش قطر سوراخ نازل برای افزایش عمق برش استفاده می‌شود و خنک کننده در این حالت آب یا هوا است.

سیستم دو گاز برش پلاسما

در این سیستم، از یک گاز دوم برای ایجاد و شکل دهی جت پلاسما استفاده می‌شود و گاز دوم باعث منقبض شدن پلاسما می‌شود که به حرکت مطمئن پلاسما و جلوگیری از تداخل عوامل محیطی کمک می‌کند؛ برای مثال: برش پلاسما زیر آب با این سیستم انجام می‌شود.

برش پلاسما با آب

نوعی دیگر از فرایند برش پلاسما است که در آن آب بجای هوا برای خنک کردن استفاده می‌شود. این روش به دلیل افزایش کیفیت برش و کاهش دود و گرد و غبار کاربرد دارد.

در کل، تغییرات در طراحی و اجرای فرایند برش پلاسما باعث افزایش قابلیت‌ها و کاربردهای این تکنولوژی می‌شود.

کاربرد برش پلاسما چیست؟

فناوری پلاسما کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. این فناوری در طیف وسیعی از پروژه‌ها و زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• ساخت و تعمیر وسایل نقلیه
• عملیات نجات و برخورد با تجهیزات سقوط‌ کرده
• تعمیر ماشین‌آلات و تجهیزات کشاورزی
• کارهای عمرانی و ساخت‌وساز
• عملیات برش فلزات در حوادث طبیعی مانند سیل و زلزله
• ساخت تابلوهای نئونی
• جوشکاری و کشتی‌سازی
• صنعت نیروگاه‌ها
• کاربردهای متنوع CNC صنعتی
• تولید چیپ‌های کامپیوتری
• ساخت تجهیزات حذف خطرات زیستی
• ساخت تجهیزات درمانی و جراحی
• پاک‌سازی و تصفیه محیط‌زیست و بسیاری دیگر از دستگاه‌ها و برنامه‌های کاربردی

طرز کار برش‌ پلاسما چیست؟

دستگاه‌های برش پلاسما در انواع و شکل‌های مختلفی موجود هستند که می‌توانند برش‌های متنوعی در ابعاد و اندازه‌های متفاوت ایجاد کنند. طرز کار این دستگاه‌ها به این شکل است:

ابتدا جرقه‌ای تشکیل شده و هوا در ابتدای مشعل یونیزه می‌شود. گاز مورد استفاده در این فرایند به دمای بسیار بالای 20 هزار درجه سانتی‌گراد می‌رسد و سرعت آن به حدود سرعت صوت می‌رسد.

با افزایش درجه حرارت و ادامه جریان برق به دستگاه و الکترود، ذوب شدن و برش خوردن مواد انجام می‌شود. در این فرایند، بین قطعه کار و الکترود تنگستن، قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. گاز با بار الکتریکی یونیزه شده و دما افزایش می‌یابد. افزایش دما باعث ذوب شدن مواد شده و قطعه بریده و جدا می‌شود.

در دستگاه‌های برش پلاسما CNC، نیازی نیست تا تورچ با فلز تماس داشته باشد. اما در دستگاه‌های پیشرفته‌تر، ابتدا تورچ باید به قطعه کار تماس پیدا کند و سپس فاصله مورد نظر برای هر پروژه ایجاد شود تا ارتفاع تورچ تنظیم گردد.

فرایند قوس برش پلاسما چیست؟

فرایند قوس برش پلاسما شامل مراحل زیر است:

• ورود برق به الکترودهای دستگاه و ایجاد جرقه
• ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود (کاتد) و فلز رسانا (آند)
• شکل گیری قوس برش پلاسما

برای برش پلاسمایی موفق، توصیه می‌شود از دستگاه هایتورم قادر به ایجاد قوس فشرده و متمرکزتر استفاده شود. این امر موجب ایجاد برش‌های دقیق‌تر و قوی‌تر می‌گردد.

برای بررسی عملکرد دستگاه، می‌توان به طول قوس الکتریکی ایجاد شده توسط تورچ پلاسما توجه کرد. هرچه قوس برش بلندتر باشد، نشان دهنده ولتاژ بالاتر و در نتیجه توان بیشتر دستگاه است. این امر امکان برش صفحات ضخیم‌تر را فراهم می‌آورد.

مزایای استفاده از دستگاه برش پلاسما چیست؟

• قابلیت برش انواع مواد رسانا: برش پلاسما قابلیت برش طیف وسیعی از مواد رسانا را دارد.
• دقت بالا در برش فلزات با ضخامت کم: دقت برش پلاسما برای فلزات با ضخامت نسبتاً کم بسیار بالاست.
• امکان برش فلزات ضخیم تا 5 سانتی متر: برش پلاسما می تواند فلزات ضخیم تا 5 سانتی متر را با کیفیت بسیار بالا برش دهد.
• هزینه نسبتا پایین: استفاده از روش برش پلاسما هزینه نسبتاً مقرون به صرفه‌ای دارد.
• سرعت بالای برش: دستگاه برش پلاسما می‌تواند انواع مواد رسانا را با سرعت بسیار بالایی برش دهد.
• قابلیت استفاده در دستگاه‌های CNC: برخی دستگاه‌های CNC با دقت و تکرارپذیری بالا از فناوری برش پلاسما استفاده می‌کنند.
• امکان برش در زیر آب: برش پلاسما می‌تواند فلزات را حتی در زیر آب نیز برش دهد.
• ایجاد برش‌های کوچک‌تر: برش‌هایی که با پلاسما انجام می‌شوند، در مقایسه با روش‌های حرارتی سایز کوچک‌تری دارند.
• انعطاف‌پذیری: با تغییر تنظیمات می‌توان از پلاسما هم به عنوان برش و هم جوشکاری استفاده کرد.
• سادگی نگهداری: تجهیزات برش پلاسما نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند.

معایب استفاده از دستگاه برش پلاسما چیست؟

یکی از آسیب‌های جدی در فرایند برش پلاسما، آسیب به چشم است. برای جلوگیری از این آسیب، رعایت نکات ایمنی توصیه شده ضروری است. برای پیشگیری بهترین راه این است که در هنگام برش‌ پلاسما، استفاده از عینک‌های مخصوص با سایه شماره 5 سبز توصیه می‌شود. برای جریان‌های کمتر از 300 آمپر، استفاده از سایه شماره 6 پیشنهاد می‌گردد. اگرچه با این فیلترها نیز قوس به وضوح دیده می‌شود؛ بنابراین، رعایت نکات ایمنی مرتبط با حفاظت چشم از جمله استفاده از عینک‌های مناسب در فرایند برش پلاسما بسیار ضروری است. علاوه بر این مورد، دستگاه پلاسما برش معایب دیگری نیز دارد: 

• دقت پایین‌تر نسبت به برش واترجت
• ممکن است پس از برش نیاز به پردازش بیشتر قطعات برای صاف‌تر شدن باشد
• کیفیت پایین‌تر برش ورق‌های نازک در مقایسه با برش لیزری
• نیاز به تغییر تنظیمات دستگاه برای انجام کارهای مختلف
• امکان اکسید شدن نازل دستگاه که منجر به کاهش بازدهی می‌شود
• عدم امکان برش مواد با ضخامت بالا
• ایجاد دود و سر و صدای زیاد که نیاز به استفاده در فضای باز و تهویه مناسب دارد
• تولید نور شدید که نیاز به استفاده از محافظ چشم دارد
• احتمال برق‌گرفتگی که نیاز به لباس مناسب دارد
• هزینه‌های بالای تعمیر دستگاه و تامین لوازم مصرفی آن
• نیاز به تجهیزات تخصصی برای ساخت مخلوط پلاسما

مطالعه مقاله: تفاوت قدرت دستگاه در ضخامت های مختلف ورق ها

برش هوا گاز یا برش پلاسما چیست؟

در ادامه به بررسی مختصری درباره تفاوت‌های این دو دستگاه می‌پردازیم:

سرعت برش:

برش پلاسما سرعت بسیار بالاتری نسبت به برش هواگاز دارد.

دقت برش:

برش پلاسما دقت بیشتری نسبت به برش هواگاز دارد.

فاصله برش:

فاصله برش پلاسما کمتر از برش هواگاز است.

کاربرد:

برش هواگاز بیشتر برای برش آهن و شمش‌های فولادی ضخیم استفاده می‌شود.

برش پلاسما برای برش انواع فلزات با ضخامت‌های مختلف کاربرد دارد.

تبدیل دستگاه جوش به برش پلاسما:

استفاده از اینورتر جوشکاری امکان تبدیل دستگاه جوش به برش پلاسما را برای برش ورق‌های نازک فراهم می‌کند، اما کیفیت برش به‌اندازه برش پلاسما نخواهد بود.

برش دستی پلاسما چیست؟

در برش دستی پلاسما باید ابتدا تورچ را خاموش کرد و سپس به آن دست زد. هنگام فشار دادن کلید تورچ، پلاسما به سمت قطعه کار حرکت کرده و قوس بین الکترود و قطعه کار تشکیل می‌شود. این روند تا زمان رها کردن کلید یا خاموش شدن دستگاه ادامه می‌یابد.

لوازم برش پلاسما چیست؟

برای انجام موفق فرایند برش پلاسما، علاوه بر دستگاه برش پلاسما، لوازم جانبی متعددی مورد نیاز است. این لوازم شامل:

منبع تغذیه: تبدیل جریان AC به DC ثابت، تأمین انرژی برای فرایند برش‌ و حفظ قوس پلاسما در حین برش.

کنسول گاز: محفظه‌ای برای استفاده از گازهای محافظ و گاز پلاسما در حین جوشکاری و برش. دارای شیرهای برق و اندازه‌گیری.

کنسول RHF: دارای لوله‌کشی آب و گاز متصل به سایر اجزا و مدار راه‌اندازی از راه‌دور با فرکانس بالا.

تورچ: مهم‌ترین جزء سیستم برش پلاسما که تولید کننده قوس پلاسما است و کاربردهای مختلفی از جمله برش پلاسما، جوشکاری پلاسما، گاززدایی و اسپری پلاسما دارد.

علاوه بر این اجزای اصلی، لوازم جانبی دیگری نیز مورد نیاز است، مثل نازل‌های الکترود پلاسما، الکترودهای برش پلاسما آب‌خنک و هوا‌خنک، انواع تورچ‌های آب‌خنک و هوا‌خنک، دسته تورچ، شاسی پلاسما، گپ پلاسما، گردنه‌های برش پلاسما و ابزارهای کمکی دیگر.

اجزای سیستم برش‌ پلاسما چیست؟

منبع تغذیه برش پلاسما:

• تبدیل جریان AC تک فاز یا سه فاز به ولتاژ ثابت DC
• ولتاژ خروجی حداکثر 400 ولت ثابت
• استفاده از ولتاژ ثابت DC برای تضمین قوس پایدار

واحد ایجاد جرقه (جرقه زن پلاسما):

• افزایش ولتاژ به حدود 5000 ولت متناوب با فرکانس 2 مگاهرتز
• ایجاد جرقه برای شروع قوس پلاسما

گاز برش پلاسما:

• عبور جریان گاز ضروری است
• بهترین گازها: نیتروژن، هوای فشرده، اکسیژن و آرگون
• گاز برای دو هدف به جریان برش‌ تزریق می‌شود

سیستم خنک سازی:

• تورچ پلاسما به‌شدت داغ می‌شود
• استفاده از سیال مانند باد یا آب برای کنترل دما
• دستگاه‌های با آمپر پایین، هوا خنک و با آمپر بالا، آب خنک هستند

تورچ برش پلاسما (مشعل):

• طراحی برای تولید قوس پایدار پلاسما
• سیستم خنک سازی موثر

اجزای مصرفی:

• نازل، الکترود و حلقه چرخشی

آینده برش پلاسما چیست؟

این صنعت آینده روشن دارد و در صورت رفع مشکل کرف و سرباره در برش پلاسما و حفظ سرعت برش، این تکنولوژی رقیب قابل‌توجهی برای سایر روش‌های برش خواهد بود؛ بنابراین آینده فناوری برش پلاسما بسیار امیدوارکننده است و با پیشرفت‌های آتی، این روش می‌تواند یکی از بهترین گزینه‌های برش‌ باشد.

تفاوت برش پلاسما و برش لیزری چیست؟

در ادامه به طور خلاصه تفاوت‌های اصلی بین برش با لیزر فایبر و برش با پلاسما را بررسی می‌کنیم:

نوع انرژی و سیستم راه‌انداز

• برش لیزر فایبر: منبع انرژی برق، دیود تولید کننده لیزر، انتقال انرژی توسط آینه و فیبر نوری
• برش پلاسما: منبع انرژی برق، منبع تغذیه DC، شارژ الکتریکی گاز

گاز محافظ

• برش لیزر فایبر: اکسیژن، نیتروژن و هوا – نیاز به کپسول اکسیژن هر 8 ساعت برای برش ضخامت بالا
• برش پلاسما: اکسیژن، نیتروژن و هوا – نیاز به کپسول اکسیژن هر 2 ساعت برای برش ضخامت بالا

دقت و بازه مجاز

• برش لیزر فایبر: +/- 0.1 میلی‌متر
• برش پلاسما: +/- 0.5 میلی‌متر

محدوده مواد قابل برش

• برش لیزر فایبر: متنوع، شامل فلزات (محدود به فلزات بازتابنده)
• برش پلاسما: محدود به فلزات مغناطیسی

ضخامت قابل برش

• برش لیزر فایبر: تا 50 میلی‌متر برای فولاد معمولی، 35 میلی‌متر برای فولاد ضد زنگ
• برش پلاسما: 1 تا 60 میلی‌متر

سرعت برش

• برش لیزر فایبر: سرعت بسیار بالا برای ضخامت‌های کم، اما با افزایش ضخامت سرعت کاهش می‌یابد
• برش پلاسما: سرعت برش بالا برای انواع ضخامت‌ها

کیفیت برش

برش پلاسما: ایجاد پلیسه و لبه‌های نامنظم، اما زاویه شیب کم، گرمای کم و دقت برش مطلوب
برش لیزر فایبر: ایجاد برش‌های بسیار دقیق و ظریف، زاویه شیب کم، گرمای کم و دقت برش بسیار بالا

جمع بندی موضوع برش پلاسما چیست؟

برش پلاسما یا پلاسما برش یک روش پیشرفته برش‌ فلزات است که در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. در این فرایند، یک قوس الکتریکی بین یک الکترود و قطعه کار ایجاد می‌شود که موجب تولید گاز پلاسما با دمای بسیار بالا می‌شود. این گاز پلاسما به عنوان ابزار برش‌ عمل کرده و با ذوب و برش فلز در محل مورد نظر، موجب ایجاد برش می‌شود.

فرایند برش پلاسما شامل مراحلی مانند ایجاد قوس الکتریکی، تولید گاز پلاسما، کنترل جریان گاز پلاسما و هدایت آن به سمت قطعه کار است. پارامترهای مختلفی مانند جریان، ولتاژ، نوع گاز پلاسما و سرعت برش در این فرایند دخیل هستند و باید به دقت کنترل شوند تا بهترین نتیجه حاصل شود.

در مجموع، برش پلاسما به عنوان یک فرایند برش‌ پیشرفته، توانایی ایجاد برش‌های دقیق، سریع و با کیفیت سطح مناسب در انواع فلزات را دارد و کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است.

در این مطلب از شرکت روتک، به بررسی معرفی موضوع برش پلاسما چیست پرداختیم.

شما می‌توانید با دریافت مشاوره از کارشناسان مجرب ما، مناسب‌ترین دستگاه را تهیه کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید و آشنایی با دستگاه‌های مختلف به سایت روتک سر بزنید یا با ما تماس حاصل کنید.