Na czym polega cięcie plazmą?

przecinanie plazmowe

Dostępne przez lata mechaniczne metody cięcia metali są powoli wypierane przez nowocześniejsze i skuteczniejsze rozwiązania. Obok cięcia wodą pod wysokim ciśnieniem stosuje się też przecinanie plazmowe, wykonywane za pomocą skoncentrowanego łuku elektrycznego. Jest ono stosowane w przypadku materiałów przewodzących prąd. Na czym polega ta znana od ponad 70 lat metoda?

Plazma – termin jak z filmu science fiction

Chociaż słowo „plazma” nie budzi już emocji, u wielu osób wciąż nasuwa skojarzenia z odległą przyszłością, obcymi przybyszami i nowoczesnymi pistoletami o niewyobrażalnej mocy. W rzeczywistości termin ten funkcjonuje w polskiej nauce i technice od niemal stu lat, a przecinanie plazmowe swoje początki miało w latach 50-tych ubiegłego wieku. Jak w przypadku każdej nowej technologii, opanowanie do perfekcji zjawiska fizycznego wymagało czasu. Obecnie, po ponad siedemdziesięciu latach przecinanie plazmowe jest popularną i często stosowaną metodą dzielenia metali.

Czym więc jest plazma? To zjonizowana materia, której struktura jest zbliżona do ciał
w stanie gazowym. Różni się jednak od nich znacznie większą jonizacją cząstek.
Zjawisko to jest skutkiem oddziaływania na gaz skoncentrowanego łuku elektrycznego. Pod wpływem energii z atomów gazu są wybijane elektrony. W efekcie w gazie powstają dodatnie jony i ujemne wolne elektrony. Tak zjonizowana plazma jest nazywana czwartym stanem skupienia materii. Jako ciekawostkę warto dodać, że jonizacja jest wprost proporcjonalna do temperatury. Przykładem takiej materii jest słońce, w którym zjonizowany gaz przekracza wartość miliona Kelwinów.

Na czym polega cięcie plazmą?

Do przecinania plazmowego wykorzystuje się specjalny zestaw sprzętowy złożony z palnika plazmowego, źródła zasilania oraz przewodu uziemiającego. Dodatkowym wyposażeniem są różne akcesoria przydatne podczas pracy, a w niektórych technikach – konsole przeznaczone do dozowania i mieszania gazu. Ponieważ za przewodzenie prądu odpowiadają elektrony, im wyższą temperaturę gazu osiągnie się podczas przecinania, tym mniejszy jest opór elektryczny. Wynika to z faktu, że wzrost temperatury wiąże się z dostarczeniem większej porcji energii, a ta z kolei wybija elektrony z atomów i powoduje wyższy stopień jonizacji. Stąd też im wyższa jest temperatura łuku elektrycznego, tym szybsze i skuteczniejsze jest przecinanie. Aby było ono możliwe, konieczne są zasilanie elektryczne i gaz. W standardowych systemach jest to zazwyczaj powietrze podawane z butli lub kompresora. Niektóre specjalistyczne systemy plazmowe, oferowane przez sklep spawaj.eu – technika spawalnicza, są też przystosowane do stosowania gazów technicznych takich jak azot, tlen lub argon. Są to tzw. systemy wąskostrumieniowe.

Parametry cięcia plazmowego

Proces przecinania rozpoczyna się od zainicjowania łuku pilotażowego pomiędzy elektrodami. Pod wpływem strumienia gazu łuk jest wypychany na zewnątrz w kierunku ciętego elementu. Kiedy jego grzbiet zbliży się na wystarczającą odległość, przeskakuje na materiał, a prąd, przepływając przez niego, przedostaje się do uziemienia. Przecinanie plazmą nie jest procesem jednolitym dla każdego typu materiału. Dlatego w praktyce stosuje się określone parametry cięcia. Do tych najistotniejszych zaliczają się odległość palnika plazmowego od ciętego materiału, prędkość cięcia oraz natężenie prądu.

Metoda jest wykorzystywana głównie do przecinania blach, rur, siatek, kształtowników ze stali nierdzewnej, czarnej i aluminium o grubości do 75 mm (systemy ręczne lub 150 mm (systemy wysokoamperażowe).