Phương pháp gia công đặc biệt: Gia công bằng hồ quang plasma

3.4 Gia công hồ quang plasma Sơ lược Plasma 3.4.1 Bản chất phân loại 3.4.2 Thiết bị tạo plasma 3.4.3 Gia công hồ quang plasma  Sơ lược plasma • Lịch sử phát triển  Cắt plasma phát triển vào năm 1960  Năm 1980 lên phương pháp hữu hiệu cho cắt thép thép  Tạo phôi vụn bề mặt chế tạo xác hơn,  Với phát triển máy công cụ, công nghệ CNC áp dụng vào cắt plasma năm sau 1980 đến năm 1990  Sơ lược plasma • Khái niệm plasma Plasma “dạng vật chất thứ 4” Vd: H2O • Khái niệm plasma Khi lượng dạng nhiệt tác động vào nước đá ( băng ), nước đá tan chảy thành nước • Khái niệm plasma Khi nhiều nhiệt lượng chuyển vào nước, nước bốc thành nước (trạng thái khí) • Khái niệm plasma Cuối bổ sung nhiệt lượng vào khí, khí bị ion hóa Khí trạng thái dẫn điện gọi plasma 3.4 Gia công hồ quang plasma 3.4.1 Bản chất phân loại a Bản chất : Sử dụng nhiệt độ cao làm nóng chảy kim loại vật cắt, khí thổi với áp suất cao đủ để thổi kim loại nóng chảy khỏi mặt cắt Một vài chất khí tạo plasma : • • • • Argon(Ar) Nitơ(N2) Hêli(He) Hiđrô(H2) 3.4 Gia công hồ quang plasma 3.4.1 Bản chất phân loại b - • • • • - • Ưu, nhược điểm gia công = hồ quang plasma Ưu điểm : Tốc độ cắt nhanh Có thể cắt nhiều loại vật liệu Dễ dàng vận hành Tính kinh tế Nhược điểm : Điện cực cắt, vòi phun thường xuyên phải thay làm tăng giá thành sản xuất 3.4 Gia công hồ quang plasma 3.4.1 Bản chất phân loại c Phân loại : • • • • • Theo biện pháp thu nhận plasma Gây nổ dây dẫn điện mạch điện Tia lửa điện Sự phóng điện vầng quang cao tần Sự phóng điện ăn mòn Sự phóng điện hồ quang 3.4 Gia công hồ quang plasma 3.4.2 Thiết bị tạo plasma(plasmatron) -Thiết bị tạo plasma thiết bị kỹ thuật điện gồm + Điện cực + Buồng phóng điện + Bộ phận tạo luồng plasma + Hệ thống đầu phun lửa plasma + Hệ thống điều khiển phóng điện hồ quang Bộ phận quan trọng thiết bị hàn plasma mỏ hàn Mỏ hàn phải đảm bảo nhiệm vụ: - Dẫn điện cho điện cực - Dẫn khí bảo vệ, khí tạo plasma - Hình thành hồ quang plasma - Hướng hồ quang plasma đến vị trí hàn - Đảm bảo vị trí xác điện cực Mỏ hàn phải làm mát nước cực catot phải cách điện khỏi phận cảu mỏ hàn Cấu tạo súng mỏ hàn plasma d Thông số công nghệ khả công nghệ - Khi hàn mối hàn vòng cần tăng cường độ hàn lúc bắt đầu giảm lúc kết thúc Các mối hàn nhiều lớp thực hàn hồ quang bình thường - Vì khả xuyên sâu hàn lớn nên không cần vát mép vật hàn dày hàn argon thông thường Quan hệ dòng điện điện áp hàn plasma So sánh vùng ảnh hưởng nhiệt : Hàn chùm tia điện tử Hàn hồ quang plasma Hàn TIG e Ưu, nhược điểm phạm vi ứng dụng * Ưu điểm - Sự tập trung lượng cao - Tính ổn định hồ quang tốt - Lượng nhiệt cao - Tốc độ plasma lớn - Ít nhạy biến thiên chiều dài hồ quang - Không làm nhiễm bẩn điện cưc vonfram - Không đòi hỏi thợ tay nghề cao - Không cần dùng lót vật liệu hàn * Nhược điểm - Thiết bị có giá thành cao - Đầu phun có tuổi thọ ngắn - Thợ hàn phải hiểu biết sâu trình hàn plasma - Tiêu thụ khí trơ tương đối cao * Phạm vi sử dụng Được sử dụng nhiều đóng tàu, kỹ thuật hạt nhân, điện tử, không gian nhiều lĩnh vực công nghiệp khác - Hàn ống thép không gỉ ống titan (đường hàn dọc) - Hệ thống ống chịu nhiệt chịu áp lực cao - Các phận động tuabin - Dàn ống làm việc nhiệt độ thấp chịu áp lực cao - Các lọc lưới, dây mảnh - Hàn giáp mối dây nhỏ - Vỏ hộp role - Thùng áp lực thành mỏng - Các phận ống chân không - Các kết nối cặp nhiệt điện 3.4.5 Tiện tia plasma a Khái niệm - Tiện plasma trình dùng tia plasma cực mạnh mật độ cao làm nóng chảy vật liệu gia công, động đẩy kim loại nóng chảy khỏi chi tiết - Quá trình động lực học tiện plasma giống tiện truyền thống, chỉ khác thay vì dùng dao tiện thì dùng đầu phun plasma b Nguyên lý gia công -Giống tiện truyền thống, chỉ khác thay vì dùng dao tiện thì dùng đầu phun plasma - Khi tiện plasma thì nên dùng đầu phun có hồ quang trong, vì trường hợp điện cực làm mát nước nối với cực âm nguồn phát điện chiều từ điện cục nối qua điện cực vòi phun với cực dương cảu nguồn phát Nguyên lý tiện plasma Để trình ổn định thì phải góc nghiêng vòi phun plasma mặt phẳng góc với mặt gia công khoảng 60˚ Chuyển động tương đối vòi phun plasma so với chi tiết gia công c Thông số công nghệ khả công nghệ Các thông số công nghệ tiện hồ quang plasma gồm: - Tốc độ cắt - Tốc độ tiến cảu vòi phun - Cường độ dòng điện - Điện áp - Tốc độ chảy gas - Góc đặt vòi phun Các thông số thực nghiệm tiện hồ quang plasma d Ứng dụng - Tiện plasma dùng để tiện thô, tiện tinh nên áp dụng tiện thông thường - Lớp bề mặt thép chịu nhiệt tiện tia plasma bị hóa mềm (từ 35HRC xuống 23HRC) Quá trình thuận lợi tiện tinh phương pháp truyền thống - Trường hợp tiện kim loại niken thép chịu nhiệt, suất cao gấp 5÷10 lần tiện truyền thống [...]... Gia công bằng hồ quang plasma 3.4.2 Thiết bị tạo plasma( plasmatron) -Thiết bị tạo plasma là thiết bị kỹ thuật điện 3.4 Gia công bằng hồ quang plasma 3.4.2 Thiết bị tạo plasma( plasmatron) -Thiết bị tạo plasma là thiết bị kỹ thuật điện 3.4 Gia công bằng hồ quang plasma 3.4.2 Thiết bị tạo plasma( plasmatron) Thiết bị tạo plasma nhiệt độ thấp 3.4 Gia công bằng hồ quang plasma 3.4.2 Thiết bị tạo plasma( plasmatron)... Cắt bằng hồ quang Plasma được chia làm 2 loại là cắt trực tiếp và gián tiếp • Cắt hồ quang bằng phương pháp trực tiếp - Dưới tác dụng của nhiệt độ cao trong hồ quang nén,khí đi qua vùng tích điện hồ quang sẽ bị ion hóa rất mạnh, tạo thành luồng Plasma làm nóng chảy kim loại mép cắt Hồ quang tạo thành giữa kim loại nóng chảy và diện cực Vonfram không nóng chảy phân bố bên trong đầu cắt • - Cắt hồ quang. .. hồ quang  Tập trung dòng hồ quang vào phạm vi hẹp  Tăng rõ rệt sự cấp nhiệt hồ quang, tăng nhiệt độ và điện áp hồ quang Mỏ cắt có 2 loại : • • Loại cong dùng cho cắt bằng tay Loại thẳng dùng cho cắt bằng máy Ngoài ra mỏ cắt còn được phân loại theo tính chất của hồ quang :  Plasmatron hồ quang trong : Công suất thấp, dùng cắt các vật không dẫn điện,tôn mỏng,phun kim loại,hàn đắp…  Plasmatron hồ. .. mỏ Mạch tần số cao (HF) được kích hoạt HF phóng hồ quang giữa điện cực và đầu phun bên trong mỏ và hồ quang làm cho khí thổi qua đó bị ion hóa Khí dẫn điện tạo nên dòng điện giữa điện cực và đầu phun và kết quả là hình thành hồ quang mồi (pilot arc) Khi hồ quang mồi tiếp xúc với vật cắt, hồ quang plasma hình thành giữa điện cực và vật cắt Hồ quang plasma làm nóng chảy kim loại, và luồng khí tốc... hồ quang bằng phương pháp gián tiếp Vật cắt không tham gia vào mạch tạo hồ quang Hồ quang cháy giữa điện cực vonfram và thành trong của đầu cắt Điện cực được nối với cực âm của nguồn điện,cực dương được nối với đầu cắt Khí tạo Plasma chủ yếu dùng argon và hỗn hợp argon- nitor Phương pháp này dùng để cắt kim loại có độ dày bé và vật liệu phi kim loại • • • • Khác nhau cơ bản giữa cắt hồ quang Plasma. .. kim loại nóng chảy 3.2 Cấu tạo của mỏ cắt  Hồ quang wolfram được định hướng qua một ống dẫn khí trơ  Ống dẫn này được bố trí giữa điện cực wolfram và kim loại nền giúp tránh được sự khuyếch tán hồ quang  Tập trung dòng hồ quang vào phạm vi hẹp  Tăng rõ rệt sự cấp nhiệt hồ quang, tăng nhiệt độ và điện áp hồ quang Hệ thống này tạo thành dòng plasma  Hồ quang wolfram được định hướng qua một ống dẫn... Plasma và cắt bằng ngọn lửa khí là khi cắt bằng hồ quang kim loại là mép cắt được nung chảy bởi hồ quang Plasma có nhiệt độ rất cao từ (5000 tới 200.000 độ C ) và tập trung Có thể cắt được tất cả các kim loại và hợp ki với vùng ảnh hường nhiệt có kích thước rất bé Chiều dài của hồ quang Plasma bị hạn chế Chỉ cắt được các các tấm kim loại và hợp kim có độ dài nhỏ và trung bình Hồ quang Plasma dùng... • Khi tốc độ cắt giảm, lớp kim loại cắt tăng lên, đây là đặc điểm quan trọng trong quá trình cắt gọt bằng hồ quang Plasma • Qúa trình cắt Plasma cần phải được tính toán để có thể phối hợp tốt giữa công suất và tốc độ cắt 4.4 Khoảng cách từ đầu phun đến chi tiết gia công : • • • • Việc điều chỉnh khoảng cách từ đầu phun đến chi tiết gia công rất quan trọng Khoảng cách từ 2- 5mm đối với các hỗn... xuyên thủng vật liệu -Dòng Plasma di chuyển theo đường đã vạch sẵn để cắt vật liệu 2 Nguyên lý gia công :  Sử dụng miệng đầu phun thích hợp để làm thắt lại luồng khí ion hóa có nhiệt độ rất cao   Sử dụng để làm nóng chảy và cắt đứt các kim loại dẫn điện Plasma được sử dụng để chuyển năng lượng âm (-) cung cấp bởi một nguồn điện từ mỏ plasma đến vật liệu cắt  Mỏ plasma là công cụ lắp các phụ tùng... Công suất thấp, dùng cắt các vật không dẫn điện,tôn mỏng,phun kim loại,hàn đắp…  Plasmatron hồ quang ngoài : Dùng phổ biến để cắt thép hợp kim và kim loại màu, có tốc độ cắt nhanh do lượng nhiệt phát ra trực tiếp trên vật cắt 4 Thông số công nghệ và khả năng công nghệ 4.1 Điện áp hồ quang : • • • Điện áp hồ quang luôn luôn thấp hơn điện áp nguồn điện chạy không tải Điện áp khi cắt các tấm mỏng là từ ... lửa plasma + Hệ thống điều khiển phóng điện hồ quang 3.4 Gia công hồ quang plasma 3.4.2 Thiết bị tạo plasma( plasmatron) -Thiết bị tạo plasma thiết bị kỹ thuật điện 3.4 Gia công hồ quang plasma. .. tạo plasma( plasmatron) -Thiết bị tạo plasma thiết bị kỹ thuật điện 3.4 Gia công hồ quang plasma 3.4.2 Thiết bị tạo plasma( plasmatron) Thiết bị tạo plasma nhiệt độ thấp 3.4 Gia công hồ quang plasma. .. vài chất khí tạo plasma : • • • • Argon(Ar) Nitơ(N2) Hêli(He) Hiđrô(H2) 3.4 Gia công hồ quang plasma 3.4.1 Bản chất phân loại b - • • • • - • Ưu, nhược điểm gia công = hồ quang plasma Ưu điểm :