Thiết lập và thủ tục cho PAC

Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về thiết lập và quy trình cho Plasma Arc Cutting (PAC) với sự trợ giúp của các sơ đồ phù hợp.

Giống như hàn hồ quang plasma, PAC có thể được sử dụng trong hai chế độ, hồ quang chuyển và hồ quang không chuyển; tuy nhiên trước đây là quá trình chính được sử dụng công nghiệp. Một sơ đồ mạch cho một đơn vị cắt plasma hồ quang chuyển được hiển thị trong Hình 19.16. Quá trình hoạt động với dcen để tạo ra một cung tròn bị hạn chế.

Trong chế độ này, tia plasma để cắt được thiết lập giữa đầu điện cực và phôi. Tuy nhiên, việc bắt đầu hồ quang được thực hiện thông qua một vòng cung thí điểm giữa điện cực và đầu vòi. Vòi được kết nối với công việc (tích cực) thông qua một điện trở giới hạn dòng điện và một tiếp điểm rơle hồ quang thí điểm.

Vòng cung thí điểm được bắt đầu bởi một máy phát tần số cao. Nguồn năng lượng hàn duy trì hồ quang thí điểm dòng điện thấp trong mỏ hàn. Khí plasma bị ion hóa khi đi qua hồ quang và được thổi qua lỗ vòi để cung cấp đường điện trở thấp cho việc thiết lập hồ quang plasma chính giữa điện cực và phôi. Khi hồ quang chính được thiết lập, hồ quang thí điểm sẽ tự động bị dập tắt thông qua hoạt động của rơle để tránh làm nóng đầu vòi không cần thiết.

Do đầu mỏ hàn tiếp xúc với nhiệt độ cao trong khoảng từ 10.000 đến 14.000 ° C, nó gần như được làm bằng đồng làm mát bằng nước. Ngoài ra, thiết kế đèn pin là để tạo ra một lớp khí ranh giới giữa, plasma và vòi phun.

Máy bay phản lực plasma không chuyển đôi khi được sử dụng để cắt các vật liệu đo mỏng. Lắp đặt cho một hệ thống như vậy kết hợp các thiết bị tương tự như đối với hồ quang được chuyển nhưng thiết kế của đèn pin và sơ đồ mạch là khác nhau như trong Hình 19, 17. Các phôi được cắt không tạo thành một phần của mạch điện.

Hồ quang được đánh trong trường hợp này giữa một điện cực vonfram (âm) và vòi đồng (dương) và tia plasma giả định hình dạng mong muốn. Vòng cung được bắt đầu tại thời điểm khi đầu điện cực chạm vào cạnh của vòi phun, điện cực được di chuyển bằng một thiết bị phù hợp trong đầu cắt. Trước khi hồ quang được đánh, khí được tạo ra để chảy qua vòi phun. Trong quá trình cắt, khoảng cách giữa đầu vòi và phôi được giữ càng nhỏ càng tốt; đôi khi đầu vòi có thể chạm vào phôi. Ở phía trên vết cắt có chiều rộng bằng lỗ vòi phun trong khi ở phía dưới vết cắt hẹp hơn.

Loại đèn pin plasma này được sử dụng để cắt kim loại chỉ có độ dày từ 3 đến 5 mm, do đó nó được sử dụng hạn chế trong công nghiệp. Do đó, phần còn lại của cuộc thảo luận trong phần này chỉ dành cho các hệ thống cắt plasma hồ quang được chuyển.

Các biến thể khác nhau của quy trình PAC hồ quang được chuyển giao được sử dụng để cải thiện chất lượng vết cắt cho các ứng dụng cụ thể đối với vật liệu cắt trong phạm vi độ dày từ 3 đến 38 mm. Che chắn phụ trợ dưới dạng khí hoặc nước được sử dụng để cải thiện chất lượng.

Các biến thể quan trọng của quy trình bao gồm:

(i) Cắt plasma dòng chảy kép,

(ii) Cắt plasma được che chắn bằng nước và

(iii) Cắt plasma phun nước.

Cắt plasma dòng chảy kép:

Trong quá trình này, lớp vỏ khí bảo vệ được cung cấp xung quanh tia cắt plasma như trong hình 19, 18. Khí plasma thông thường là nitơ trong khi lựa chọn khí che chắn phụ thuộc vào vật liệu cần cắt; đối với thép carbon thấp, nó có thể là carbon dioxide hoặc không khí, đối với carbon dioxide thép không gỉ và hỗn hợp argon-hydro cho nhôm.

Cắt plasma bảo vệ nước:

Kỹ thuật này tương tự như cắt plasma dòng chảy kép ngoại trừ việc che chắn khí được thay thế bằng nước dẫn đến sự xuất hiện của vết cắt và tuổi thọ của vòi được cải thiện. Tuy nhiên, độ vuông góc của vết cắt và tốc độ cắt không được cải thiện đáng kể so với phương pháp PAC thông thường.

Cắt plasma phun nước:

Biến thể của quy trình PAC này sử dụng một máy bay phản lực nước đối xứng gần lỗ vòi phun hạn chế để tiếp tục hạn chế máy bay phản lực plasma như trong hình 19, 19. Các tia nước cũng tránh sự trộn lẫn hỗn loạn của khí trong khí quyển với plasma. Đầu vòi có thể được làm bằng vật liệu gốm để ngăn chặn sự tăng gấp đôi. Arcing đôi được gây ra khi hồ quang nhảy từ điện cực đến vòi phun và sau đó đến phôi, thường làm hỏng vòi phun.

Hình 19.19 Hệ thống cắt hồ quang plasma phun nước.

Plasma hạn chế nước tạo ra tốc độ cắt hẹp, xác định rõ ràng về tốc độ cao hơn tốc độ đạt được với quy trình PAC thông thường. Vì hầu hết nước rời khỏi vòi phun dưới dạng phun chất lỏng, nó làm mát cạnh kerf, tạo ra những chiếc máy sắc nét.

Khi khí plasma và hồ quang nước được tiêm một cách tiếp tuyến, tia plasma sẽ xoáy khi nó rời khỏi lỗ dẫn đến mặt vuông góc chất lượng cao ở một bên của kerf. Mặt khác của kerf được vát. Do đó, hướng di chuyển phải được chọn để tạo ra một đường cắt vuông góc trên một phần và đường cắt xiên trên phế liệu, như trong Hình 19.20 để thực hiện các vết cắt tròn.

Lựa chọn khí:

Lựa chọn khí plasma phụ thuộc vào vật liệu được cắt và chất lượng của vết cắt mong muốn. Thép carbon được cắt bằng cách sử dụng khí nén (80% nitơ và 20% oxy) hoặc nitơ cho khí plasma. Nitơ cũng được sử dụng cho phương pháp bơm nước của PAC. Trong một số hệ thống, nitơ được sử dụng cho khí plasma và oxy được bơm vào phản lực plasma ở hạ lưu điện cực. Sự sắp xếp này làm tăng tốc độ cắt mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ của điện cực.

Hầu hết các kim loại màu hồ quang cắt bằng cách sử dụng hỗn hợp nitơ, nitơ-hydro hoặc hỗn hợp argon-hydro. Titan và zirconi được cắt bằng argon tinh khiết vì tính nhạy cảm của chúng đối với sự hấp thụ bởi các khí phản ứng.

Trong một số trường hợp cắt kim loại màu bằng nitơ hệ thống dòng chảy kép được sử dụng cho khí plasma trong khi carbon dioxide được sử dụng làm khí bảo vệ. Để cắt giảm chất lượng tốt hơn, hỗn hợp argon-hydro được sử dụng làm khí plasma và nitơ làm khí bảo vệ.

Một đơn vị PAC điển hình bao gồm nguồn điện dc, đèn cắt, đơn vị tần số cao, hệ thống khí và nước làm mát có thể sử dụng 24-30 lit / phút argon, 8-13 lit / phút hydro, 30 - 150 lit / tối thiểu nitơ và 1-5 đến 2 lit / phút nước. Bảng 19.5 cho thấy dữ liệu liên quan đến PAC với hồ quang xuyên qua lỗ khóa và cắt oxy-axetylen thông thường.