Принимаем заказы: Пн-Пт с 9:00 до 20:00, Сб-Вс с 10:00 до 18:00
Корзина ждет
Выберите любое предложение

Как работают плазменные резаки

26.03.2021

Современная промышленность зависит от манипуляций с тяжелыми металлами и сплавами: нам нужны металлы для изготовления инструментов и транспорта, необходимых для повседневной работы. Например, мы строим краны, автомобили, небоскребы, роботов и подвесные мосты из точно сформированных металлических компонентов. Причина проста: металлы чрезвычайно прочные и долговечные, поэтому они являются логичным выбором для большинства вещей, которые должны быть особенно большими, особенно прочными или и тем, и другим.

Забавно то, что прочность металла - это еще и его слабость: поскольку металл настолько хорош в сопротивлении повреждениям, им очень трудно манипулировать и формировать специализированные детали. Так как же люди точно режут металлы и манипулируют ими, чтобы построить что-то такое большое и прочное, как крыло самолета ? В большинстве случаев ответ - плазменный резак. Это может звучать как что-то из научно-фантастического романа, но плазменный резак на самом деле является обычным инструментом, который существует со времен Второй мировой войны.

Концептуально плазменный резак чрезвычайно прост. Он выполняет свою работу, используя одно из наиболее распространенных состояний материи в видимой Вселенной. В этой статье мы раскроем тайну, окружающую плазменный резак, и посмотрим, как один из самых интересных инструментов сформировал мир вокруг нас.

Где отказали пилы

Во время Второй мировой войны заводы США производили броню, боеприпасы и самолеты почти в пять раз быстрее, чем державы Оси. Во многом это произошло благодаря огромным инновациям частного сектора в области массового производства.

Одна из областей инноваций возникла из-за необходимости более эффективно разрезать и соединять детали самолетов. Многие заводы, работающие с военными самолетами, приняли новый метод сварки, в котором использовался инертный газ, подаваемый через электрическую дугу. Прорывным открытием было то, что зарядка газа электрическим током образовывала барьер вокруг сварного шва, который защищал его от окисления. Этот новый метод позволил получить более чистые линии на стыках и более прочную конструкцию.

В начале 1960-х инженеры сделали новое открытие. Они выяснили, что могут повысить температуру, ускоряя поток газа и уменьшая выпускное отверстие. Новая система может достигать более высоких температур, чем любой другой коммерческий сварщик. Фактически, при таких высоких температурах инструмент больше не выполнял функции сварщика. Вместо этого он работал как пила, рассекая твердые металлы, как горячий нож через масло.

Внедрение плазменной дуги произвело революцию в скорости, точности и способах резки, которые производители могли выполнять для всех типов металлов. В следующем разделе мы исследуем науку, лежащую в основе этой системы.

Состояния вещества

Плазменный резак может проходить сквозь металлы с небольшим сопротивлением или без него благодаря уникальным свойствам плазмы. Так что же такое плазма?

В мире четыре состояния материи. Большинство вещей, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, находятся в форме твердых тел, жидкостей или газов. Эти состояния разделены в зависимости от поведения молекул в каждом из них. Возьмем, к примеру, воду:

  • В твердом состоянии вода принимает форму льда. Лед состоит из нейтрально заряженных атомов, расположенных в форме шестиугольника, образующего твердое тело. Поскольку молекулы неподвижны относительно друг друга, они образуют твердое тело - нечто, что сохраняет свою форму.
  • Как жидкость, вода принимает питьевую форму. Молекулы по-прежнему связаны друг с другом, но движутся относительно друг друга с небольшой скоростью. Жидкость имеет фиксированный объем, но не постоянную форму. Он меняет форму, чтобы соответствовать любому контейнеру, в который вы его поместили.
  • В качестве газа вода принимает форму пара. В паре молекулы движутся с высокой скоростью независимо друг от друга. Поскольку молекулы не связаны друг с другом, газ не имеет фиксированной формы или фиксированного объема.

Количество тепла (которое переводится в количество энергии), приложенное к молекулам воды, определяет их поведение и, следовательно, их состояние. Проще говоря, большее количество тепла (больше энергии) возбуждает молекулы до такой степени, что они разрываются от связей, связывающих их вместе. При минимальном нагреве молекулы плотно связываются, и вы получаете твердое тело. При большем нагреве молекулы вырываются из жестких связей, и вы получаете жидкость. При еще большем нагреве молекулы вырываются из ослабленных связей, и вы получаете газ.

Так что же произойдет, если вы нагреете газ еще больше? Это подводит нас к четвертому состоянию: плазме.

Что такое плазма?

Если нагнетать газ до очень высоких температур, получается плазма. Энергия начинает расщеплять молекулы газа, и атомы начинают расщепляться. Нормальные атомы состоят из протонов и нейтронов в ядре, окруженных облаком электронов. В плазме электроны отделяются от ядра. Как только энергия тепла высвобождает электроны из атома, электроны начинают быстро перемещаться. Электроны заряжены отрицательно, и они оставляют свои положительно заряженные ядра. Эти положительно заряженные ядра известны как ионы.

Когда быстро движущиеся электроны сталкиваются с другими электронами и ионами, они выделяют огромное количество энергии. Эта энергия придает плазме уникальный статус и невероятную режущую способность.

Обычная плазма

Почти 99 процентов всего вещества во Вселенной - это плазма. Это не распространено на Земле из-за чрезвычайно высоких температур; но где-то вроде солнышка это норма. На Земле вы найдете его среди других мест в молнии.

Плазменные резаки - не единственные устройства, использующие мощь плазмы. Неоновые вывески, флуоресцентное освещение и плазменные дисплеи, и это лишь некоторые из них, - все они полагаются на него при выполнении своей работы. В этих устройствах используется «холодная» плазма. Хотя холодную плазму нельзя использовать для резки металлов, у нее есть множество других полезных применений. Посмотрите, как работают люминесцентные лампы, чтобы узнать больше.

Внутри плазменного резака

Плазменные резаки бывают всех форм и размеров. Существуют чудовищные плазменные резаки, в которых для точных разрезов используются роботизированные манипуляторы. Есть также компактные портативные устройства, которые вы можете найти в мастерской разнорабочих. Независимо от размера, все устройства плазменной резки работают по одному и тому же принципу и имеют примерно одинаковую конструкцию.

Плазменные резаки работают, отправляя сжатый газ, такой как азот, аргон или кислород, через небольшой канал. В центре этого канала вы найдете отрицательно заряженный электрод. Когда вы подаете питание на отрицательный электрод и касаетесь кончиком сопла металла, соединение создает цепь. Между электродом и металлом образуется мощная искра. Когда инертный газ проходит через канал, искра нагревает газ, пока он не достигнет четвертого состояния вещества. Эта реакция создает поток направленной плазмы, приблизительно 30 000 F (16 649 C) и движущийся со скоростью 20 000 футов в секунду (6096 м / сек), которая восстанавливает металл до расплавленного шлака.

Сама плазма проводит электрический ток. Цикл создания дуги является непрерывным до тех пор, пока на электрод подается питание, а плазма остается в контакте с разрезаемым металлом. Для обеспечения этого контакта, защиты реза от окисления и регулирования непредсказуемости плазмы сопло резака имеет второй набор каналов. Эти каналы выпускают постоянный поток защитного газа вокруг зоны резания. Давление этого газового потока эффективно регулирует радиус плазменного пучка.

Плазма на работе

Плазменные резаки в настоящее время являются основным продуктом промышленности. Они используются в основном в специализированных автомагазинах, а также производителями автомобилей для настройки и изготовления шасси и рам. Строительные компании используют плазменные резаки в крупномасштабных проектах для резки и изготовления огромных балок или изделий из листового металла. Слесари используют плазменные резаки для сверления отверстий в сейфах и хранилищах, когда клиенты заблокированы.

Плазменное Искусство

В прошлом плазменные резаки были непомерно дорогими и использовались в основном для огромных работ по резке металла. В последние годы стоимость и размер аппаратов плазменной резки значительно снизились, что сделало их доступными для более личных проектов. Художники и слесари используют ручные резаки для создания уникальных произведений искусства, которые были бы невозможны с помощью обычных инструментов для металлообработки. Этот единственный инструмент дает художникам возможность снимать фаску, сверлить точные отверстия и резать практически любым способом, который они могут себе представить.

Плазменный резак - один из самых интересных и мощных инструментов, созданных в 20 веке. Используя основные принципы физики, чтобы обуздать четвертое состояние материи, плазменный резак дает почти волшебные результаты. Можно только представить, по мере того, как наше понимание плазмы растет, сколько еще инструментов и приложений будут использовать эту очаровательную силу природы.



Контактная информация

  • Рабочие часы: Пн-Пт: 08:00-20:00, Сб-Вс: 10:00-18:00
  • Адрес: г. Москва

Инструменты тут © 2014 - 2021
ООО "Мир инструмента".


Данный информационный ресурс не является публичной офертой. Наличие и стоимость товаров уточняйте по телефону. Производители оставляют за собой право изменять технические характеристики и внешний вид товаров без предварительного уведомления.Карта сайта