Xử lý vật liệu bằng plasma

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Việc đưa quy trình xử lý plasma vào ngành công nghiệp đã đánh dấu một bước đột phá về công nghệ và sự chuyển đổi sang một trình độ sản xuất mới về chất lượng. Phạm vi các đặc tính hữu ích của plasma rất rộng rãi. Trước hết, đây là ngành sản xuất các thiết bị điện tử và thiết bị bán dẫn. Nếu không có quá trình khắc hóa học plasma, các máy tính cá nhân hiệu suất cao hiện đại sẽ khó có thể nhìn thấy ánh sáng. Nhưng đó không phải là tất cả.

Xử lý ion-plasma cũng được sử dụng trong quang học và kỹ thuật cơ khí để đánh bóng các sản phẩm, áp dụng lớp phủ bảo vệ, khuếch tán bão hòa bề mặt của kim loại và hợp kim, cũng như để hàn và cắt thép tấm. Trong bài báo này, trọng tâm là công nghệ hàn và cắt sử dụng plasma.

Quy định chung

Từ những bài học vật lý ở trường, mọi người đều biết rằng vật chất có thể tồn tại ở 4 trạng thái: rắn, lỏng, khí và plasma. Hầu hết các câu hỏi phát sinh khi cố gắng biểu diễn trạng thái cuối cùng. Nhưng trên thực tế, mọi thứ không quá khó khăn. Plasma cũng là một chất khí, chỉ có các phân tử của nó, như người ta nói, bị ion hóa (nghĩa là tách ra khỏi các điện tử). Trạng thái này có thể đạt đượctheo nhiều cách: do tiếp xúc với nhiệt độ cao, cũng như do bắn phá electron của các nguyên tử khí trong chân không.

Một plasma như vậy được gọi là nhiệt độ thấp. Vật lý của quá trình này được sử dụng trong việc thực hiện lắng đọng plasma (ăn mòn, bão hòa) trong chân không. Bằng cách đặt các hạt plasma trong từ trường, chúng có thể được chuyển động có hướng. Như thực tế đã chỉ ra, quá trình xử lý như vậy hiệu quả hơn đối với một số thông số của hoạt động cổ điển trong công nghệ kỹ thuật cơ khí (bão hòa trong môi trường bột, cắt ngọn lửa, đổ bằng bột nhão dựa trên oxit crom, v.v.).

Các loại điều trị huyết tương

Hiện nay, plasma được sử dụng tích cực trong hầu hết các ngành công nghiệp và nền kinh tế quốc dân: y học, kỹ thuật, thiết bị đo đạc, xây dựng, khoa học, v.v.

Tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ plasma là thiết bị đo đạc. Ứng dụng công nghiệp của quá trình xử lý plasma bắt đầu với việc sử dụng các đặc tính của khí ion hóa để phun tất cả các loại vật liệu và áp dụng chúng vào lớp lót, cũng như khắc các kênh để thu được các vi mạch. Tùy thuộc vào một số tính năng của thiết bị lắp đặt công nghệ, quá trình ăn mòn plasma-hóa học, ion-hóa học và chùm tia ion được phân biệt.

Sự phát triển của huyết tương là một đóng góp vô cùng quý giá cho sự phát triển của công nghệ và cải thiện chất lượng cuộc sống của tất cả nhân loại, không hề phóng đại. Với đoạn vănthời gian, lĩnh vực ứng dụng của các ion khí đã mở rộng. Và ngày nay, quá trình xử lý plasma (ở dạng này hay dạng khác) được sử dụng để tạo ra các vật liệu có các tính chất đặc biệt (chịu nhiệt, độ cứng bề mặt, chống ăn mòn, v.v.), để cắt kim loại hiệu quả, để hàn, để đánh bóng bề mặt và loại bỏ vi hạt.

Danh sách này không giới hạn việc sử dụng các công nghệ dựa trên tác động của plasma trên bề mặt được điều trị. Hiện nay, các phương tiện và phương pháp phun plasma đang được phát triển tích cực bằng cách sử dụng các vật liệu và chế độ xử lý khác nhau để đạt được các đặc tính cơ lý tối đa.

Tinh_hệ của Hàn Plasma

Không giống như cài đặt bão hòa ion-plasma và phún xạ, trong trường hợp này, xử lý plasma được thực hiện bằng plasma nhiệt độ cao. Hiệu quả của phương pháp này cao hơn so với khi sử dụng các phương pháp hàn truyền thống (ngọn lửa, hồ quang điện, hàn hồ quang chìm,…). Như một hỗn hợp khí hoạt động, theo quy luật, không khí khí quyển thông thường dưới áp suất được sử dụng. Do đó, kỹ thuật này có đặc điểm là không có chi phí cho khí tiêu hao.

Ưu điểm của hàn plasma

So với hàn truyền thống thì sử dụng máy hàn plasma an toàn hơn. Lý do là khá rõ ràng - việc sử dụng oxy trong khí quyển dưới áp suất làm khí hoạt động. Hiện nay, công tác an toàn trong sản xuất được các chủ cơ sở rất chú trọng.doanh nghiệp, giám đốc điều hành và cơ quan quản lý.

Một ưu điểm rất quan trọng khác là chất lượng mối hàn cao (độ võng tối thiểu, thiếu độ ngấu và các khuyết tật khác). Mặc dù vậy, để học cách sử dụng thành thạo máy hàn plasma, bạn cần nhiều tháng thực hành. Chỉ trong trường hợp này, mối hàn và toàn bộ các mối nối sẽ đạt tiêu chuẩn cao.

Công nghệ này có một số ưu điểm khác. Trong số đó: tốc độ cao của quá trình hàn (tăng năng suất), tiêu thụ ít tài nguyên năng lượng (điện), độ chính xác kết nối cao, không bị biến dạng và cong vênh.

Thiết bị cắt plasma

Bản thân quá trình này rất nhạy cảm với các nguồn hiện tại được sử dụng. Do đó, chỉ được phép sử dụng các máy biến áp có chất lượng rất cao và đáng tin cậy chứng minh được sự ổn định của điện áp đầu ra. Máy biến áp bậc xuống dùng để biến đổi điện áp đầu vào cao thành điện áp đầu ra thấp. Giá thành của thiết bị này ít hơn nhiều lần so với chi phí của các bộ chuyển đổi truyền thống cho hàn hồ quang điện. Chúng cũng tiết kiệm hơn.

Thiết bị cắt plasma rất dễ sử dụng. Vì vậy, nếu bạn có ít nhất kinh nghiệm và kỹ năng tối thiểu, bạn có thể tự mình làm tất cả các công việc hàn.

Công nghệ hàn Plasma

Tùy thuộc vào điện áp cung cấp, hàn plasma được chia thành hàn vi, hàn thànhdòng điện trung bình và cao. Bản thân quá trình này dựa trên tác động của dòng plasma nhiệt độ cao có hướng lên điện tử và trên các bề mặt cần hàn. Điện cực nóng chảy, tạo ra mối hàn vĩnh viễn.

Cắt Plasma

Cắt plasma là một quá trình trong đó kim loại được cắt thành các bộ phận thành phần của nó bằng một dòng plasma nhiệt độ cao có hướng. Công nghệ này cung cấp một đường cắt hoàn hảo đồng đều. Sau máy cắt plasma, nhu cầu xử lý bổ sung đường viền của sản phẩm (cho dù là vật liệu dạng tấm hay sản phẩm dạng ống) sẽ bị loại bỏ.

Quy trình có thể được thực hiện bằng cả máy cắt thủ công và máy cắt plasma để cắt thép tấm. Plasma được hình thành khi một hồ quang điện được đưa vào dòng khí làm việc. Kết quả của sự gia nhiệt cục bộ đáng kể, sự ion hóa xảy ra (tách các electron mang điện tích âm khỏi các nguyên tử mang điện tích dương).

Ứng dụng cắt plasma

Tia plasma nhiệt độ cao có năng lượng rất cao. Nhiệt độ của nó cao đến mức nó thực sự làm bay hơi nhiều kim loại và hợp kim một cách dễ dàng. Công nghệ này chủ yếu được sử dụng để cắt thép tấm, nhôm, đồng, đồng thau và thậm chí cả titan. Hơn nữa, độ dày của tấm có thể rất khác nhau. Điều này sẽ không ảnh hưởng đến chất lượng của đường cắt - nó sẽ hoàn toàn mịn và đều, không có vệt.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng để có được chất lượng cao và đồng đềukhi gia công vật liệu có thành dày thì phải dùng máy cắt plasma. Sức mạnh của một ngọn đuốc cầm tay sẽ không đủ để cắt kim loại có độ dày từ 5 đến 30 mm.

Cắt khí hay cắt plasma?

Loại cắt và cắt kim loại nào nên được ưu tiên? Công nghệ nào tốt hơn: cắt nhiên liệu oxy hay công nghệ cắt plasma? Lựa chọn thứ hai có lẽ linh hoạt hơn, vì nó phù hợp với hầu hết mọi vật liệu (ngay cả những vật liệu dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao). Ngoài ra, quá trình cắt plasma được thực hiện bằng không khí khí quyển thông thường, có nghĩa là nó không yêu cầu mua vật tư tiêu hao đắt tiền. Và đường cắt hoàn toàn đồng đều và không cần trau chuốt. Tất cả những điều này kết hợp với nhau làm giảm đáng kể giá thành của sản phẩm và làm cho sản phẩm trở nên cạnh tranh hơn.

Vật liệu cắt plasma

Cần lưu ý rằng độ dày tối đa cho phép của kim loại hoặc hợp kim đã qua xử lý phụ thuộc vào bản thân vật liệu hoặc cấp của nó. Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm sản xuất và kinh nghiệm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, các chuyên gia đưa ra các khuyến nghị sau về độ dày của vật liệu gia công: gang - không quá chín cm, thép (bất kể thành phần hóa học và sự hiện diện của các nguyên tố hợp kim) - không hơn 5 cm, đồng và hợp kim dựa trên nó - không quá 8 cm, nhôm và các hợp kim của nó - không quá 12 cm.

Tất cả các giá trị được liệt kê là tiêu biểu cho thủ côngChế biến. Một ví dụ về một đơn vị được sản xuất trong nước như vậy là bộ máy plasma Gorynych. Nó rẻ hơn nhiều so với các sản phẩm tương tự của nước ngoài, trong khi nó không hề thua kém, và thậm chí có thể vượt trội hơn so với chúng về chất lượng. Một loạt các thiết bị của nhà sản xuất này được giới thiệu trên thị trường, được thiết kế để thực hiện các công việc khác nhau (hàn trong nước, cắt và hàn kim loại có độ dày khác nhau, bao gồm cả). Các tấm dày hơn chỉ có thể được xử lý trên máy công suất cao.

Các phương pháp cắt plasma hiện có

Tất cả các phương pháp cắt plasma hiện có có thể được chia thành tia phản lực và hồ quang. Hơn nữa, dù sử dụng máy cắt tay hay máy cắt CNC plasma cũng không thành vấn đề. Trong trường hợp đầu tiên, tất cả các điều kiện cần thiết để ion hóa khí được thực hiện trong chính máy cắt. Một thiết bị như vậy có thể xử lý hầu hết mọi vật liệu (kim loại và phi kim loại). Trong trường hợp thứ hai, vật liệu được xử lý phải có tính dẫn điện (nếu không sẽ không xảy ra hồ quang điện và xảy ra hiện tượng ion hóa khí).

Ngoài sự khác biệt về cách hình thành plasma, quá trình xử lý plasma còn có thể được phân loại theo tính năng công nghệ như cắt thành đơn giản (không sử dụng chất phụ trợ), xử lý bằng nước và xử lý trong môi trường khí bảo vệ. Hai phương pháp cuối cùng cho phép bạn tăng đáng kể tốc độ cắt và đồng thời không sợ bị oxy hóa kim loại.