ماشین‌کاری قوس پلاسما چیست و چه کاربردی دارد؟

قبل از صحبت در مورد ماشینکاری قوس پلاسما (Plasma arc machining) باید با یک سری از مفاهیم پایه آشنا شویم. زمانی که جریان آزاد گاز تا دمای زیادی گرم می‌شود به طور جزئی یونیزه (partially ionized) می‌گردد. گاز یونیزه پلاسما نامبده می‌شود. در این فرآیند فلز از سطح قطعه کار به کمک پلاسمای دما بالا حذف می‌شود. فلزهمچنین در نتیجه‌ی بمباران الکترون حذف می‌گردد.

ماشینکاری قوس پلاسما یک محفظه گازی دارد که یک نازل مسی پایین آن نصب شده است. یک الکترود تنگستن عمودی در محفظه گاز نگهداری می‌شود. تنگستن کاربید به ترمینال منفی برق مستقیم (D.C) و نازل به ترمینال مثبت منبع برق متصل می‌شود.

هنگامی که جریان برق برقرار شود، قوس الکتریکی بین الکترود تنگستن و نازل مس تولید می‌گردد. یک گاز دو اتمی از طریق محفظه گاز عبور می کند. به طور کلی هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن به عنوان گازهای دواتمی استفاده می‌شوند. این گاز از قوس الکتریکی عبور می‌کند. قوس گاز را گرم می‌نماید و به علت دمای بالا، یونیزه می‌شود. این گاز یونیزه به شکل شعله‌ای به نام شعله پلاسما (plasma flame) به بیرون از نازل جریان می‌یابد. شعله پلاسما به سطح کار نیرو وارد می‌کند. درجه حرارت بالای شعله‌ی پلاسما، فلز را ذوب می‌نماید. در نتیجه بمباران یون‌ها روی سطح قطعه کار، فلز تخریب می‌شود.

سرعت حذف فلز با کنترل دبی گاز دو اتمی کنترل می گردد. استفاده زیاد از الکترود تنگستن در یک موقعیت خاص، منجر به سایش الکترود می شود. بنابراین الکترود باید به طور مداوم تنظیم شوند. خنک‌کاری با استفاده از آب خنک‌کننده انجام می‌گردد. از این روش برای برش فولاد ضدزنگ (stainless steels) و آلیاژ آلومینیوم استفاده می‌شود. برای برش و توکاری پروفایل مواد سخت نیز می‌توان از این روش استفاده نمود.

ماشینکاری پرتو لیزر (Laser beam machining)

لیزر نوعی تابش الکترومغناطیس است. یک پرتو با طول موج مشابه، توسط یک لنز در یک نقطه بسیار کوچک بر روی قطعه کار متمرکز می‌شود. پرتو لیزری گرمای زیادی را منتشرمی کند که می‌تواند هر نوع ماده را ذوب و تبخیر کند. این تجهیزات شامل یک کریستال یاقوت است. کریستال داخل یک لامپ فلش قرار می‌گیرد. لامپ فلش با گاز زنون پر می‌شود. هنگامی که لامپ فلش روشن می‌گردد، نور شدیدی ایجاد می‌نماید. کریستال یاقوت برانگیخته می‌شود و پرتو لیزری را منتشر می‌کند.

با استفاده از لنز، پرتو بر روی قطعه کار متمرکز می‌شود. قطعه کار به صورت مداوم حرکت می‌کند. بخشی از فلز ذوب و تبخیر می‌شود. این نوع ماشین‌کاری همچنین به عنوان روش ماشینکاری در مقیاس میکرو (micro machining method) شناخته می‌شود که برای تولید حفره‌های بسیار ریز استفاده می‌‌گردد. همچنین برای ماشینک‌اری مواد خیلی سخت هم می‌توان از این روش استفاده کرد. سوراخ سوزن‌های جراحی، اریفیس نفت یا گاز (oil or gas orifice) با استفاده از این روش ایجاد می‌شوند. پروفیل‌های پیچیده در مواد نازک مانند سرامیک را می‌توان با استفاده از این دستگاه برش داد.

در همین رابطه می‌توانید در مورد جوش قوس پلاسما مطالعه کنید.

اگر تمایل به مطالعه بیشتر در این موضوع داشته باشید، شاید آموزش‌های زیر نیز برای شما مفید باشند:

• آموزش متالوژی جوشکاری
• آموزش آشنایی با فرآیند و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی
• آموزش طراحی مکانیکی با Autodesk Inventor
• آموزش شکل دادن فلزات

::.

منبع