ما هي عملية القطع بالبلازما؟

يُعد قطع البلازما عملية قطع حرارية تُستخدم على نطاق واسع، وقادرة على تقطيع أي مادة موصلة للكهرباء. باستخدام نفاثة عالية السرعة من الغاز المؤين (البلازما)، فإنه يوفر مزيجًا قويًا من السرعة والتنوع، وقدرة على قطع المعادن السميكة، مما يجعله أساسياً في العديد من الصناعات. إن فهم أساسيات كيفية عمله، والغازات المستخدمة، ومتطلبات الطاقة، والصيانة السليمة هو المفتاح لتحقيق أقصى إمكاناته.

كيف يعمل قطع البلازما؟

تعتمد عملية قطع البلازما على إنشاء قناة كهربائية من غاز مؤين مُسخّن للغاية - البلازما - والتي تُدفع عبر فوهة ضيقة على قطعة العمل. فيما يلي تفصيل للخطوات:

1. تدفق الغاز: يتم تزويد مشعل البلازما بغاز خامل أو نشط (مثل الهواء المضغوط، أو النيتروجين، أو الأكسجين، أو خلائط الأرجون).
2. بدء القوس: عادةً ما يتم إنشاء قوس تجريبي عالي الجهد، ومنخفض التيار بين القطب (داخل المشعل) و طرف الفوهة. هذا القوس الأولي يؤين جزءًا صغيرًا من الغاز المتدفق.
3. تشكيل نفاثة البلازما: عندما يقترب المشعل من قطعة العمل الموصلة، يتشكل القوس الرئيسي للقطع بين القطب وقطعة العمل، وينقل طاقة كهربائية أكبر بكثير. هذه الطاقة الشديدة تسخن الغاز المتدفق بسرعة إلى درجات حرارة عالية للغاية (حتى 20000 درجة مئوية / 36000 درجة فهرنهايت أو أكثر)، مما يتسبب في تأينه ويصبح بلازما.
4. الانصهار والطرد: تضرب نفاثة البلازما، المقيدة والمعجلة بواسطة فتحة الفوهة، قطعة العمل بطاقة حرارية وسرعة عاليتين. هذا يذيب المنطقة المحلية من المعدن.
5. الفصل: تُطرد سرعة عالية من تيار غاز البلازما المعدن المنصهر بعيدًا عن منطقة القطع، مما يخلق الفصل أو الشق. يتحرك المشعل على طول المسار المطلوب، ويذيب ويُخرج المادة باستمرار لعمل القطع.

غازات البلازما وأدوارها

يؤثر اختيار غاز البلازما (وأحيانًا غاز درع ثانوي) بشكل كبير على جودة القطع، والسرعة، وعمر المواد الاستهلاكية، خاصةً حسب المادة التي يتم قطعها:

• الهواء المضغوط:

  • العملية: يستخدم غالبًا كغاز بلازما وغاز درع. متوفر بسهولة وفعال من حيث التكلفة.
  • التطبيقات: تنوع جيد لقطع الفولاذ الطري، والفولاذ المقاوم للصدأ، والألمنيوم، خاصة في التطبيقات المحمولة أو حيث لا يُشكل تصلب الحافة (التصلب) على الفولاذ المقاوم للصدأ مصدر قلق كبير.
  • الاعتبارات: يتطلب هواءً نظيفًا وجافًا (يؤثر الزيت والرطوبة بشدة على جودة القطع وعمر المواد الاستهلاكية). يمكن أن يسبب الأكسدة والتصلب على حافة القطع.

• الأكسجين (O₂):

  • العملية: يستخدم بشكل أساسي كغاز بلازما لقطع الفولاذ الطري . غالبًا ما يقترن بالهواء أو النيتروجين كغاز درع.
  • التطبيقات: يوفر أفضل سرعة وجودة حافة على الفولاذ الكربوني نظرًا لتفاعل طارد للحرارة (يتفاعل الأكسجين مع الفولاذ، مما ينتج عنه حرارة إضافية). ينتج عنه حواف حادة ومربعة مع الحد الأدنى من الخبث.
  • الاعتبارات: يتطلب مشاعل ومواد استهلاكية مصنفة للأكسجين. قد يكون عمر المواد الاستهلاكية أقصر مقارنة بقطع النيتروجين. غير مناسب للفولاذ المقاوم للصدأ أو الألمنيوم.

• النيتروجين (N₂):

  • العملية: خيار ممتاز كغاز بلازما لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم. يمكن استخدامه أيضًا للصلب الطري. غالبًا ما يقترن بثاني أكسيد الكربون، أو الهواء، أو حقن/درع الماء.
  • التطبيقات: يوفر جودة حافة ممتازة ويقلل من الأكسدة على الفولاذ المقاوم للصدأ والمعادن غير الحديدية. توازن جيد بين جودة القطع وعمر المواد الاستهلاكية.
  • الاعتبارات: بشكل عام، ينتج عنه سرعات قطع أبطأ قليلاً على الفولاذ الطري مقارنة بالأكسجين.

• خلائط الأرجون/الهيدروجين (مثل H35 - 35٪ هيدروجين، 65٪ أرجون):

  • العملية: تُستخدم عادةً كغاز بلازما لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ السميك والألمنيوم (غالبًا ما يزيد عن 0.5 بوصة / 12 مم). غالبًا ما يستخدم النيتروجين كغاز درع.
  • التطبيقات: يوفر أقصى قدرة قطع وجودة حافة ممتازة على المواد غير الحديدية السميكة نظرًا للموصلية الحرارية العالية للهيدروجين. ينتج عنه قطع نظيفة وسلسة للغاية.
  • الاعتبارات: مزيج غاز أكثر تكلفة. يتطلب مشاعل حقن الماء أو معدات محددة مصممة لهذه الغازات نظرًا للحرارة العالية.

حجم مصدر طاقة البلازما (التيار الكهربائي)

يحدد خرج مصدر طاقة البلازما، المقاس بالأمبير (أمبير)، مباشرةً قدرة النظام على القطع (سمك المادة). إن اختيار الحجم المناسب أمر بالغ الأهمية للأداء والكفاءة:

• قوة منخفضة (حوالي 30-60 أمبير): مناسب لقطع المعادن الرفيعة، عادةً ما يصل إلى حوالي 1/2 بوصة (12 مم). مثالي لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، و أعمال هياكل السيارات، والتصنيع الخفيف.
• قوة متوسطة (حوالي 60-130 أمبير): النطاق العملي للتصنيع العام، قادر على قطع مواد تصل عادةً إلى 1 بوصة (25 مم) أو أكثر قليلاً. شائع في ورش التصنيع، والتصنيع، والصيانة.
• قوة عالية (حوالي 130 أمبير فأكثر، حتى 400 أمبير وأكثر): مصممة لقطع الصفائح الثقيلة، وغالبًا ما تُوجد في الإعدادات الصناعية مثل بناء السفن، وبناء الجسور، وتصنيع المعدات الثقيلة، ومراكز الخدمة. يمكن لهذه الأنظمة قطع مواد بسمك عدة بوصات.

ملاحظة: يرجى الرجوع دائمًا إلى مواصفات الشركة المصنعة لسعات القطع الدقيقة عند تيارات كهربائية مختلفة لمواد مختلفة. دورة العمل (النسبة المئوية للوقت الذي يمكن للآلة أن تعمل فيه عند خرج معين خلال فترة 10 دقائق) هي أيضًا عامل حاسم لبيئات الإنتاج.

الصناعات التي تستخدم قطع البلازما

يجعل تنوع قطع البلازما قيمته عالية في العديد من القطاعات:

• التصنيع العام للمعادن: قطع أجزاء للهياكل، والآلات، والمشاريع المخصصة.
• البناء: قطع العوارض، والصفائح، والأنابيب في الموقع أو في التصنيع.
• إصلاح السيارات والتصنيع: أعمال الهيكل، أنظمة العادم، بناء المركبات المخصصة.
• بناء السفن وإصلاحها قطع ألواح الهيكل، والأطر، ومكونات الهيكل الأخرى.
• التعدين والمعدات الثقيلة: تصنيع وإصلاح أجزاء الآلات المتينة.
• الصيانة والإصلاح الصناعي: قطع البراغي الممسوكة بسرعة، واستبدال الأجزاء البالية، وتعديلات المصنع.
• الإنقاذ والهدم: تفكيك الهياكل المعدنية والمركبات بسرعة.
• أعمال معدنية فنية: إنشاء تصاميم ومنحوتات معقدة.

صيانة أساسية لضمان طول عمر قاطع البلازما

الصيانة المتسقة ضرورية لضمان الأداء الموثوق به، وجودة القطع المثلى، وإطالة عمر معدات القطع بالبلازما:

• يوميًا/قبل كل استخدام:

  • فحص المواد الاستهلاكية: تحقق من قطب القطع (لوجود حفر تتجاوز الحدود)، والفوهة (للبلى/التلف في الفتحة)، وغطاء الحماية (لوجود رشاشات/تلف)، وحلقة الدوران (لوجود شقوق/انسداد). استبدل الأجزاء البالية على الفور - سيؤدي التشغيل باستخدام مواد استهلاكية بالية إلى تقليل جودة القطع بشكل كبير وقد يتلف المشعل.
  • فحص جسم المشعل: التفتيش على وجود أي تلف جسدي أو شقوق.
  • التحقق من تدفق الغاز/سائل التبريد: ضمان معدلات الضغط والتدفق المناسبة. الاستماع إلى التسريبات. تحقق من مستويات سائل التبريد (إن وجد).

• أسبوعيًا/بشكل دوري:

  • تنظيف جسم المشعل والأسلاك: امسح المكونات لإزالة الغبار والأوساخ.
  • فحص الكابلات والخرطوم: ابحث عن الجروح، أو السحجات، أو الانثناءات، أو علامات الحرق. تأكد من سلامة الاتصالات.
  • التحقق من مرشحات الهواء/تنظيفها/استبدالها: ضروري إذا كنت تستخدم هواء مضغوط. تأكد من تصريف مصائد الرطوبة بانتظام. الهواء المتسخ أو الرطب ضار.
  • التحقق من نظام التبريد (إن وجد): التحقق من توصيل/حالة سائل التبريد وتغييره وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة. تنظيف المرشحات.

• ممارسات عامة:

  • الحفاظ على نظافة المنطقة: يمكن أن يتداخل غبار المعدن مع الأجهزة الإلكترونية والأجزاء المتحركة.
  • ضمان توصيل أرضي جيد: يؤدي التوصيل الأرضي الضعيف إلى مشكلات في البدء والقطع غير المتسق.
  • اتبع إرشادات الشركة المصنعة: التزم بجدول الصيانة والإجراءات المحددة الموضحة في دليل معداتك.

من خلال القيام بهذه مهام الصيانة بجد، يمكنك تقليل وقت التوقف بشكل كبير، وتقليل تكاليف التشغيل، وضمان أداء القطع المتسق، وتعظيم عائد استثمار القطع بالبلازما.