آشنایی با برش پلاسما و نحوه برش آن به چه صورت است؟

مقدمه:

در دنیای صنعت و ساخت‌وساز، برش دقیق ورق‌های فلزی یک ضرورت انکارناپذیر است. دو تکنولوژی predominant در این زمینه، برش پلاسما و برش لیزر هستند. هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌ها، کاربردها و محدودیت‌های خاص خود را دارند. انتخاب بین این دو فناوری می‌تواند تاثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی محصول، سرعت تولید و هزینه‌های شما داشته باشد. در این مقاله قصد داریم به طور کامل با فرآیند برش پلاسما و نحوه عملکرد آن آشنا شویم و در نهایت به یک مقایسه کاربردی و بررسی مزایا و معایب برش لیزر و پلاسما بپردازیم.

برش پلاسما چیست و چگونه کار می کند؟

برش پلاسما یک فرآیند برش حرارتی است که برای برش مواد رسانای الکتریکی، به ویژه فولاد، استیل، آلومینیوم و مس استفاده می‌شود. این تکنیک با استفاده از یک گاز تحت فشار که از یک نازل باریک عبور می‌کند و همزمان یک قوس الکتریکی به آن اعمال می‌شود، کار می‌کند. این ترکیب، گاز را به حالت چهارم ماده، یعنی پلاسما، تبدیل می‌کند.

اجزای اصلی دستگاه برش پلاسما

یک سیستم برش پلاسما معمولاً از بخش‌های زیر تشکیل شده است:

• منبع قدرت (Power Supply): جریان مستقیم (DC) با ولتاژ بالا را برای ایجاد و حفظ قوس پلاسما تامین می‌کند.

• مشعل پلاسما (Plasma Torch): وظیفه هدایت گاز و کنترل قوس الکتریکی را بر عهده دارد.

• سیستم گاز (Gas System): گاز مورد استفاده برای ایجاد پلاسما (مانند هوا، اکسیژن، نیتروژن) را تامین و کنترل می‌کند.

• کابل Earth: اتصال به قطعه کار را برای تکمیل مدار الکتریکی فراهم می‌کند.

فرآیند گام به گام نحوه برش پلاسما

1. آماده‌سازی: ابتدا قطعه کار فلزی بر روی میز کار قرار می‌گیرد و کابل Earth به آن متصل می‌شود.

2. جرقه زنی (Pilot Arc): با فشار دادن ماشه مشعل، یک جریان گاز با فشار بالا از نازل خارج می‌شود. همزمان، یک قوس الکتریکی با ولتاژ بالا بین الکترود و نازل مشعل ایجاد می‌شود که به آن قوس پایلوت می‌گویند.

3. تشکیل پلاسما: گاز عبوری از میان این قوس، یونیزه شده و به پلاسما تبدیل می‌شود. این پلاسما بسیار داغ (تا 30,000 درجه سانتی‌گراد) و هادی جریان الکتریسیته است.

4. انتقال قوس (Transferred Arc): هنگامی که مشعل به قطعه کار نزدیک می‌شود، قوس پلاسما به سمت قطعه کار منتقل می‌شود و یک مدار کامل تشکیل می‌دهد.

5. ذوب و برش: حرارت شدید پلاسما، فلز را در نقطه تماس به سرعت ذوب می‌کند.

6. حذف مواد مذاب: فشار بالای گاز پلاسما، مواد مذاب را از مسیر برش به سمت پایین و پشت قطعه کار می‌دمد و برش ایجاد می‌کند.

کاربردهای گسترده برش پلاسما

برش پلاسما به دلیل سرعت بالا و توانایی برش فلزات با ضخامت‌های مختلف، در صنایع گوناگونی کاربرد دارد:

• صنایع خودروسازی

• ساخت و ساز و اسکلت‌سازی

• صنایع کشتی‌سازی

• ساخت ماشین‌آلات صنعتی

• صنایع هوافضا

• تعمیرات و نگهداری

• ساخت آثار هنری و دکوراتیو فلزی

مقایسه فنی: مزایا و معایب برش لیزر و پلاسما

برای انتخاب بهترین روش، درک دقیق مزایا و معایب برش لیزر و پلاسما حیاتی است. در ادامه به بررسی این موارد می‌پردازیم.

مزایای برش پلاسما

• سرعت بالا در ضخامت‌های زیاد: در برش ورق‌های فلزی با ضخامت متوسط تا زیاد (مثلاً از ۱۵ میلی‌متر به بالا)، سرعت برش پلاسما معمولاً از برش لیزر بیشتر است.

• هزینه سرمایه‌گذاری کمتر: دستگاه‌های برش پلاسما عموماً هزینه خرید و نگهداری کمتری نسبت به دستگاه‌های برش لیزر دارند.

• قابلیت برش فلزات رنگین: این روش برای برش آلومینیوم، مس و برنج که انعکاس بالایی دارند نیز مناسب است، در حالی که برش لیزر با چالش در برش این مواد روبرو است.

• برش ضخامت‌های بسیار بالا: برش پلاسما قادر به برش فلزات با ضخامت‌های بسیار زیاد (حتی بیش از ۱۵۰ میلی‌متر) است.

• نیاز به آماده‌سازی کم: در بسیاری از موارد نیاز به سطح کاملاً صاف و صیقلی ندارد.

معایب برش پلاسما

• دقت و کیفیت لبه پایین‌تر: در مقایسه با برش لیزر، دقت ابعادی و زاویه مخروطی (Bevel Angle) لبه برش در برش پلاسما کمتر است.

• منطقه تاثیر حرارتی (HAZ) وسیع‌تر: حرارت بسیار بالای پلاسما، منطقه بزرگتری از اطراف برش را تحت تاثیر قرار می‌دهد که ممکن است باعث تغییر در خواص مکانیکی فلز شود.

• مصرف انرژی بالاتر: این روش معمولاً انرژی الکتریکی بیشتری مصرف می‌کند.

• ایجاد دود و سر و صدا: فرآیند برش پلاسما دود و آلاینده‌های بیشتری تولید می‌کند و نیاز به سیستم تهویه قوی دارد.

• محدودیت در ایجاد جزئیات: برای برش‌های بسیار ظریف و پیچیده با جزئیات بالا مانند آنچه در برش لیزر ممکن است، مناسب نیست.

مزایای برش لیزر

• دقت و کیفیت بی‌نظیر: برش لیزر بالاترین دقت و کیفیت لبه برش را ارائه می‌دهد و اغtz نیاز به فرآیند پرداخت ثانویه را از بین می‌برد.

• منطقه تاثیر حرارتی (HAZ) بسیار کوچک: تمرکز بالای پرتو لیزر، گرمای کمتری به قطعه وارد کرده و ناحیه تحت تاثیر حرارت را به حداقل می‌رساند.

• قابلیت برش مواد غیرفلزی: علاوه بر فلزات، می‌توان از برش لیزر برای برش چوب، پلکسی گلاس، پارچه و بسیاری مواد دیگر استفاده کرد.

• سرعت بالا در ورق‌های نازک: در ضخامت‌های کم (معمولاً زیر ۶ میلی‌متر)، سرعت برش لیزر بسیار بالاست.

• امکان خودکارسازی کامل: این تکنولوژی به راحتی با سیستم‌های رباتیک و CNC یکپارچه می‌شود.

معایب برش لیزر

• هزینه سرمایه‌گذاری و نگهداری بالا: دستگاه‌های برش لیزر بسیار گران‌قیمت‌تر هستند و هزینه تعمیر و نگهداری بالایی دارند.

• محدودیت در ضخامت: حداکثر ضخامت قابل برش با برش لیزر کمتر از برش پلاسما است.

• خطر انعکاس در فلزات بازتابنده: برش فلزاتی مانند مس و آلومینیوم با لیزرهای فیبری می‌تواند به光学 سیستم دستگاه آسیب برساند.

• مصرف گازهای خاص و گران‌قیمت: این روش معمولاً از گازهای خاصی مانند نیتروژن یا اکسیژن با درجه خلوص بالا استفاده می‌کند.

عوامل موثر در انتخاب بین برش پلاسما و لیزر

انتخاب بین این دو فناوری به نیازهای خاص پروژه شما بستگی دارد. هنگام تصمیم‌گیری این سوالات را از خود بپرسید:

• جنس و ضخامت ماده چیست؟

• چه سطحی از دقت و کیفیت لبه مورد نیاز است؟

• بودجه شما برای خرید دستگاه و عملیات چقدر است؟

• سرعت تولید چقدر برای شما اهمیت دارد؟

• آیا برش مواد غیرفلزی نیز در برنامه آینده شما وجود دارد؟

جمع‌بندی نهایی: بررسی مزایا و معایب برش لیزر و پلاسما

در پایان، می‌توان نتیجه گرفت که هیچ یک از این دو تکنولوژی به طور مطلق بر دیگری برتری ندارند، بلکه هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب‌تر هستند. برش پلاسما یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه، سریع و قدرتمند برای برش فلزات با ضخامت‌های متوسط تا زیاد است که در آن دقت بسیار بالا اولویت اصلی نیست. از سوی دیگر، برش لیزر انتخابی ایده‌آل برای پروژه‌هایی است که نیازمند بالاترین سطح دقت، کیفیت لبه و پرداخت نهایی هستند، به ویژه در ضخامت‌های کم و برای کارهای ظریف. درک کامل مزایا و معایب برش لیزر و پلاسما به شما کمک می‌کند تا با توجه به پارامترهای فنی و اقتصادی پروژه خود، هوشمندانه‌ترین تصمیم را بگیرید و بهره‌وری و کیفیت کار خود را به حداکثر برسانید. فروشگاه فایل لیزر طرح کات با ارائه انواع فایل های برش و حکاکی، همراه شما در تحقق ایده‌های خلاقانه است.