Installatie en procedure voor PAC

Na het lezen van dit artikel leert u over de opstelling en procedure voor Plasma Arc Cutting (PAC) met behulp van geschikte diagrammen.

Net als plasma-booglassen, kan PAC worden gebruikt in twee modi, namelijk, overgedragen boog en niet-overgedragen boog; de eerste is echter het hoofdproces dat industrieel wordt gebruikt. Een schakelschema voor een plasma-snijeenheid met overgedragen boog wordt getoond in Fig. 19.16. Het proces werkt met dcen om een ​​vernauwde overgedragen boog te produceren.

In deze modus wordt de plasmastraal voor snijden tussen de elektrodetip en het werkstuk ingesteld. Het starten van de boog wordt echter gedaan door een stuurboog tussen de elektrode en de spuitmondpunt. Het mondstuk is verbonden met het werk (positief) via een stroombegrenzende weerstand en een stuurboog-relaiscontact.

De stuurboog wordt gestart door een hoogfrequentgenerator. De lasstroombron handhaaft de lage stroompiloot in de toorts. Plasmagas wordt geïoniseerd bij het passeren van de boog en wordt door de mondstukopening geblazen om een ​​pad met lage weerstand te verschaffen voor het tot stand brengen van de hoofdplasmaboog tussen de elektrode en het werkstuk. Wanneer de hoofdboog is ingesteld, dooft de pilootboog automatisch door de relaisbewerking om onnodige verwarming van de spuitmondpunt te voorkomen.

Omdat de toortskop wordt blootgesteld aan een hoge temperatuur tussen 10.000 en 14.000 ° C, is deze bijna altijd gemaakt van watergekoeld koper. Ook is het ontwerp van de toorts zodanig dat een grenslaag van gas wordt geproduceerd tussen, het plasma en de spuitmond.

De niet-overgedragen plasmastraal wordt soms gebruikt voor het snijden van dunwandige materialen. De installatie voor een dergelijk systeem bevat dezelfde uitrusting als voor de overgedragen boog, maar het ontwerp van de toorts en het schakelschema zijn anders, zoals weergegeven in Fig. 19.17. Het te snijden werkstuk vormt geen onderdeel van het elektrische circuit.

De boog wordt in dit geval tussen een wolfraamelektrode (negatief) en een koperen mondstuk (positief) geraakt en de plasmastraal neemt de gewenste vorm aan. De boog wordt geïnitieerd op het moment dat de elektrodepunt de rand van het mondstuk raakt, de elektrode wordt verplaatst door een geschikte inrichting in de snijkop. Voordat de boog wordt geraakt, laat men het gas door de spuitmond stromen. Tijdens de snijbewerking wordt de afstand tussen de spuitmondpunt en het werkstuk zo klein mogelijk gehouden; soms kan de spuitmondpunt het werkstuk raken. Aan de bovenkant heeft de snede een breedte die gelijk is aan de opening van de spuitmond, terwijl de snede aan de onderkant smaller is.

Dit type plasmatoorts wordt gebruikt om metaal te snijden met een dikte van slechts 3 tot 5 mm, vandaar zijn beperkte gebruik in de industrie. Rest van de bespreking in deze sectie is daarom alleen beperkt tot overgedragen plasmasnijsystemen.

Verschillende varianten van het overgedragen boog-PAC-proces worden gebruikt om de kwaliteit van de snede te verbeteren voor specifieke toepassingen voor het snijden van materialen in het bereik van 3 tot 38 mm dikte. Extra afscherming in de vorm van gas of water wordt gebruikt om de kwaliteit te verbeteren.

De belangrijke variaties van het proces zijn onder meer:

(i) plasmasnijden met twee stroomsnelheden,

(ii) plasma afscherming met waterafscherming, en

(iii) plasmasnijden met waterinjectie.

Dual Flow plasmasnijden:

Bij dit proces wordt de omhulling van het beschermende gas rond de plasmasnijstraal verschaft zoals getoond in figuur 19.18. Het gebruikelijke plasmagas is stikstof, terwijl de selectie van het beschermgas afhangt van het te snijden materiaal; voor koolstofarme staalsoorten kan het koolstofdioxide of lucht zijn, voor roestvrij staal koolstofdioxide en argon-waterstofmengsel voor aluminium.

Waterafgeschermd plasma snijden:

Deze techniek is vergelijkbaar met plasmasnijden met dubbele stroom, behalve dat het beschermgas wordt vervangen door water, wat leidt tot een verbeterd snijuiterlijk en een langere levensduur van de zuigmond. De haaksheid van de snede en de snijsnelheid zijn echter niet significant verbeterd ten opzichte van de conventionele PAC-methode.

Water-injectie plasmasnijden:

Deze variant van het PAC-proces gebruikt een symmetrische botsende waterstraal nabij de vernauwende mondstukopening om de plasmastraal verder te vernauwen zoals getoond in figuur 19.19. De waterstraal vermijdt ook turbulente menging van atmosferische gassen met het plasma. De spuitmondpunt kan van keramisch materiaal zijn om dubbele vonkontlading te voorkomen. Dubbele boogvorming wordt veroorzaakt wanneer de boog van de elektrode naar de spuitmond en vervolgens naar het werkstuk springt, waarbij de spuitmond gewoonlijk wordt beschadigd.

Fig. 19.19 Plasma-snijsysteem voor waterinjectie.

Het met water vernauwde plasma produceert een smalle, scherp gedefinieerde snijlengte die hoger is dan die welke met een conventioneel PAC-proces kan worden bereikt. Omdat het grootste deel van het water het mondstuk verlaat als een vloeibare spray, koelt het de inkeping af en produceert het scherpe hoeken.

Wanneer het plasmagas en water tangentiaal worden geïnjecteerd, wervelt de plasmastraal terwijl deze de opening verlaat, wat resulteert in een hoogwaardig loodrecht vlak op één zijde van de inkeping. De andere kant van de zaagsnede is afgeschuind. Daarom moet de rijrichting worden gekozen om een ​​loodrechte snede op het onderdeel en de schuine snede op het schroot te produceren, zoals weergegeven in figuur 19.20 voor het maken van cirkelvormige sneden.

Gas selectie:

De selectie van het plasmagas hangt af van het materiaal dat wordt gesneden en de gewenste kwaliteit van de snede. Koolstofstaal wordt gesneden door gebruik te maken van perslucht (80% stikstof en 20% zuurstof) of stikstof voor plasmagas. Stikstof wordt ook gebruikt voor de waterinspuitingsmethode van PAC. In sommige systemen wordt stikstof gebruikt voor het plasmagas en wordt zuurstof stroomafwaarts van de elektrode in de plasmastraal geïnjecteerd. Deze opstelling verhoogt de snijsnelheid zonder de levensduur van de elektrode te beïnvloeden.

De meeste non-ferrometalen worden gesneden met behulp van stikstof, stikstof-waterstofmengsels of argon-waterstofmengsels. Titanium en zirkonium worden gesneden met zuiver argon vanwege hun gevoeligheid voor verbrossing door reactieve gassen.

In sommige gevallen van het snijden van non-ferrometalen met dubbelstroomsysteem wordt stikstof gebruikt voor het plasmagas, terwijl kooldioxide wordt gebruikt als beschermgas. Voor betere sneden wordt argon-waterstofmengsel gebruikt als het plasmagas en stikstof als het beschermgas.

Een typische PAC-eenheid bestaande uit een gelijkstroomvoedingsbron, een snijbrander, een hoogfrequente eenheid, gas- en koelwatersystemen kan 24-30 liter / min argon, 8-13 lit / min waterstof, 30 - 150 lit / min stikstof en 1-5 tot 2 lit / min water. Tabel 19.5 toont de gegevens met betrekking tot PAC met een sleutelgatpenetrerende boog en conventioneel oxy-acetyleen snijden.