Processamento de materiais a plasma

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

A introdução do processamento a plasma na indústria marcou um avanço tecnológico e uma transição para um nível de produção qualitativamente novo. O escopo das propriedades úteis do plasma é muito extenso. Em primeiro lugar, esta é a produção de dispositivos eletrônicos e dispositivos semicondutores. Sem a gravação química de plasma, os computadores pessoais modernos de alto desempenho dificilmente veriam a luz. Mas isso não é tudo.

O processamento de íon-plasma também é usado em óptica e engenharia mecânica para produtos de polimento, aplicação de revestimentos protetores, saturação por difusão da superfície de metais e ligas, bem como para soldagem e corte de chapas de aço. Neste artigo, o foco está nas tecnologias de soldagem e corte usando plasma.

Disposições Gerais

Nas aulas de física da escola, todos sabem que a matéria pode existir em quatro estados: sólido, líquido, gasoso e plasma. A maioria das perguntas surgem ao tentar representar o último estado. Mas, na verdade, nem tudo é tão difícil. O plasma também é um gás, apenas suas moléculas são, como dizem, ionizadas (ou seja, separadas dos elétrons). Este estado pode ser alcançadode muitas maneiras: como resultado da exposição a altas temperaturas, bem como como resultado do bombardeio de elétrons de átomos de gás no vácuo.

Tal plasma é chamado de baixa temperatura. Esta física do processo é usada na implementação da deposição de plasma (gravura, saturação) no vácuo. Ao colocar partículas de plasma em um campo magnético, elas podem receber movimento direcionado. Como a prática tem mostrado, esse processamento é mais eficaz em vários parâmetros de operações clássicas em tecnologia de engenharia mecânica (saturação em meios em pó, corte por chama, vazamento com uma pasta à base de óxido de cromo etc.).

Tipos de tratamento com plasma

Atualmente, o plasma é usado ativamente em quase todas as indústrias e na economia nacional: medicina, engenharia, instrumentação, construção, ciência e assim por diante.

Pioneira na aplicação da tecnologia de plasma foi a instrumentação. A aplicação industrial do processamento a plasma começou com o uso das propriedades do gás ionizado para pulverizar todos os tipos de materiais e aplicá-los em revestimentos, bem como para gravar canais para obter microcircuitos. Dependendo de algumas características do dispositivo de instalações tecnológicas, o ataque químico a plasma, o ataque químico iônico e o ataque por feixe de íons são distinguidos.

O desenvolvimento do plasma é uma contribuição incrivelmente valiosa para o desenvolvimento da tecnologia e a melhoria, sem exagero, da qualidade de vida de toda a humanidade. Com a passagemtempo, o campo de aplicação de íons de gás se expandiu. E hoje, o processamento a plasma (de uma forma ou de outra) é usado para criar materiais com propriedades especiais (resistência ao calor, dureza da superfície, resistência à corrosão e assim por diante), para corte de metal eficaz, soldagem, polimento de superfícies e eliminação da microrugosidade.

Esta lista não se limita ao uso de tecnologias baseadas no efeito do plasma na superfície tratada. Atualmente, os meios e métodos de pulverização de plasma estão sendo desenvolvidos ativamente usando vários materiais e modos de processamento para alcançar as propriedades mecânicas e físicas máximas.

A Essência da Soldagem a Plasma

Ao contrário das instalações de saturação e sputtering de íon-plasma, neste caso, o tratamento com plasma é realizado com plasma de alta temperatura. A eficiência deste método é maior do que quando se utiliza métodos tradicionais de soldagem (chama, arco elétrico, soldagem por arco submerso e assim por diante). Como uma mistura de gás de trabalho, como regra, é usado ar atmosférico comum sob pressão. Assim, esta técnica caracteriza-se pela ausência de custos com gases consumíveis.

Vantagens da soldagem a plasma

Em comparação com a soldagem tradicional, o uso de uma máquina de soldagem a plasma é mais seguro. A razão é bastante clara - o uso de oxigênio atmosférico sob pressão como gás de trabalho. Atualmente, a segurança na produção recebe muita atenção dos proprietáriosempresas, executivos e reguladores.

Outra vantagem muito importante é a alta qualidade da solda (mínima flacidez, f alta de penetração e outros defeitos). Embora, para aprender a usar habilmente uma máquina de solda a plasma, sejam necessários muitos meses de prática. Somente neste caso, a solda e as juntas como um todo atenderão a altos padrões.

Esta tecnologia tem várias outras vantagens. Entre eles: alta velocidade do processo de soldagem (aumento da produtividade), baixo consumo de recursos energéticos (eletricidade), alta precisão de conexão, sem deformações e empenamentos.

Equipamento de corte a plasma

O processo em si é muito sensível às fontes atuais usadas. Portanto, é permitido usar apenas transformadores confiáveis e de alta qualidade que demonstrem a constância da tensão de saída. Transformadores abaixadores são usados para converter alta tensão de entrada em baixa tensão de saída. O custo desse equipamento é várias vezes menor que o custo dos conversores tradicionais para soldagem a arco elétrico. Eles também são mais econômicos.

Equipamento de corte a plasma é fácil de usar. Portanto, se você tiver pelo menos experiência e habilidades mínimas, poderá fazer todo o trabalho de soldagem sozinho.

Tecnologia de Soldagem a Plasma

Dependendo da tensão de alimentação, a soldagem a plasma é dividida em micro soldagem, soldagem emcorrente média e alta. O processo em si é baseado na ação de um fluxo direcionado de plasma de alta temperatura sobre um elétron e sobre as superfícies a serem soldadas. O eletrodo derrete, resultando em uma junta de solda permanente.

Corte a Plasma

Corte a plasma é um processo no qual um metal é cortado em suas partes componentes por um fluxo direcionado de plasma de alta temperatura. Esta tecnologia fornece uma linha de corte perfeitamente uniforme. Após um cortador de plasma, a necessidade de processamento adicional do contorno dos produtos (seja material de folha ou produtos de tubo) é eliminada.

O processo pode ser realizado tanto com cortador manual quanto com máquina de corte a plasma para corte de chapas de aço. O plasma é formado quando um arco elétrico é aplicado ao fluxo de gás de trabalho. Como resultado do aquecimento local significativo, ocorre ionização (separação de elétrons carregados negativamente de átomos carregados positivamente).

Aplicações de corte a plasma

O jato de plasma de alta temperatura tem uma energia muito alta. Sua temperatura é tão alta que literalmente evapora muitos metais e ligas com facilidade. Esta tecnologia é utilizada principalmente para o corte de chapas de aço, chapas de alumínio, bronze, latão e até titânio. Além disso, a espessura da folha pode ser muito diferente. Isso não afetará a qualidade da linha de corte - ela ficará perfeitamente lisa e uniforme, sem riscos.

No entanto, deve-se notar que para obter alta qualidade e mesmocorte ao trabalhar com material de paredes grossas, você deve usar uma máquina de corte a plasma. A potência de uma tocha de mão não será suficiente para cortar metal com espessura de 5 a 30 milímetros.

Corte a gás ou corte a plasma?

Que tipo de corte e corte de metal deve ser preferido? O que é melhor: corte a oxicombustível ou tecnologia de corte a plasma? A segunda opção é talvez mais versátil, pois é adequada para quase todos os materiais (mesmo aqueles propensos à oxidação em temperaturas elevadas). Além disso, o corte a plasma é realizado com ar atmosférico comum, o que significa que não requer a compra de consumíveis caros. E a linha de corte é perfeitamente uniforme e não requer refinamento. Tudo isso combinado reduz significativamente o custo do produto e torna os produtos mais competitivos.

Materiais de corte a plasma

Deve-se levar em consideração o fato de que a espessura máxima permitida do metal ou liga processado depende do próprio material ou de seu grau. Com base em muitos anos de experiência em produção e experiência em pesquisa de laboratório, os especialistas dão as seguintes recomendações sobre a espessura dos materiais processados: ferro fundido - não mais de nove centímetros, aço (independentemente da composição química e da presença de elementos de liga) - não mais de cinco centímetros, cobre e ligas com base nele - não mais que oito centímetros, alumínio e suas ligas - não mais que 12 centímetros.

Todos os valores listados são típicos para manualem processamento. Um exemplo de tal unidade produzida internamente é o aparelho de plasma Gorynych. É muito mais barato que os análogos estrangeiros, embora não seja inferior, e talvez até superior a eles em qualidade. É apresentada no mercado uma vasta gama de dispositivos deste fabricante, concebidos para realizar vários trabalhos (soldadura doméstica, corte e soldadura de metais de várias espessuras, inclusive). Folhas mais grossas só podem ser processadas em máquinas de alta potência.

Métodos de corte a plasma existentes

Todos os métodos existentes de corte a plasma podem ser divididos em jato e arco. Além disso, não importa se é usado um cortador manual ou uma máquina de corte e corte a plasma CNC. No primeiro caso, todas as condições necessárias para a ionização do gás são implementadas no próprio cortador. Tal dispositivo pode processar quase todos os materiais (metais e não metais). No segundo caso, o material a ser processado deve ter condutividade elétrica (caso contrário, não ocorrerá arco elétrico e ocorrerá ionização do gás).

Além das diferenças na forma como o plasma é formado, o processamento a plasma também pode ser classificado de acordo com as características tecnológicas de corte em simples (sem uso de substâncias auxiliares), processamento com água e processamento em ambiente de gás protetor. Os dois últimos métodos permitem aumentar significativamente a velocidade de corte e, ao mesmo tempo, não ter medo da oxidação do metal.