Opis metody cięcia plazmą

Co to jest plazma

Plazma to zjonizowana materia o stanie skupienia przypominającym gaz. Dzięki specyficznym właściwościom zwana jest czwartym stanem materii. Plazma złożona jest zarówno z cząstek naładowanych elektrycznie, jak i obojętnych. W plazmie współwystępują zjonizowane atomy oraz elektrony, jednak cała objętość zajmowana przez plazmę jest elektrycznie obojętna.

Ze względu na obecność dużej ilości jonów o różnym ładunku oraz swobodnych elektronów, plazma przewodzi prąd elektryczny, ale jej opór, inaczej niż w przypadku metali, maleje ze wzrostem temperatury.

W zależności od natężenia przepływającego prądu w plazmie rozróżnia się trzy stany, gdy występuje

• bardzo małe natężenie prądu - nie widać świecenia (czarny prąd)

• większe natężenie prądu - plazma zaczyna wytwarzać światło (zjawisko z powszechnie występujące w lampach jarzeniowych)

• wzrośnie natężenie prądu i przekroczy graniczną wartość - następuje zajarzenie łuku elektrycznego (właściwość, którą wykorzystujemy przy cięciu i spawaniu plazmą)

Cięcie plazmą (cięcie plazmowe) polega na topieniu i wyrzucaniu metalu ze szczeliny cięcia silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym o dużej energii kinetycznej, jarzącym się między elektrodą nietopliwą a ciętym przedmiotem. Plazma tworzona jest za pomocą palnika do cięcia plazmą. Przepuszczanie strumienia sprężonego gazu przez jarzący się łuk elektryczny powoduje jego jonizację i dzięki dużemu zagęszczeniu mocy wytwarza się strumień plazmy. Dysza zamontowana w palniku skupia łuk plazmowy. Chłodzone ścianki dyszy powodują zawężanie kolumny łuku.

Zasada działania cięcia plazmą wykorzystuje wysoką temperaturę w jądrze łuku plazmowego (10000÷30000K) i bardzo dużą prędkość strumienia plazmy, co powoduje, że cięty materiał jest topiony i wydmuchiwany ze szczeliny.
Powszechnie stosowanym gazem plazmotwórczym jest powietrze. W urządzeniach o dużych mocach z reguły używa się argonu, azotu, wodoru, dwutlenku węgla oraz mieszanki argon-wodór i argon-hel Strumieniem plazmy jest możliwe cięcie materiałów przewodzących prąd elektryczny - wykonanych ze stali węglowych i stopowych, aluminium i jego stopów, mosiądzu, miedzi oraz żeliwa.