VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA „NOVI BEOGRAD“
Seminarski rad - Obrade plazmom-rezanje, zavarivanje-
Student: Simić Ivan br. indeksa: 82c/2015
Profesor: Dr Vesna Šotra
Decembar, 2015.
SADRŽAJ
Uradio-la:
Obrada plazmom-rezanje, zavarivanje, obradni sistemi VTŠ Novi Beograd
Ivan Simić 1
Strana
Strana
1 2 3 4 5 6 7
UVOD .........................................................................................................................1 ISTORIJISKI RAZVOJ ..............................................................................................3 PLAZMA OBRADA ...................................................................................................4 REZANJE PLAZMOM ..............................................................................................6 PLAZMA ZAVARIVANJE .........................................................................................9 TEHNOLOGIJE PLAZMA REZANJA FINEFOCUS, HI FOCUS I HIFINOX POVRŠINSKA OBRADA DEPONOVANJEM.......................................................17
9
OBRADNI SISTEM…… ………………………………………………………..…25
10
ZAKLJUČAK..........................................................................................................34
11
LITERATURA………………………………………………....................................35
1.
UVOD
Plazma postupak rezanja temelji se na principu prolaska plazmenog plina kroz električni luk pri čemu dolazi do disocijacije i jonizacije plina. Nastale čestice se udaljavanjem od mjesta nastanka rekombiniraju i pri tome oslobađaju veliku količinu toplote što lokalno uzrokuje pojavu temperature od nekoliko desetina hiljada kelvina. Zbog visokih toplotnih opterecenja gorionici se hlade vodom. Plazma postupkom daju se rezati i materijali koji ne provode elektrčnu struju. Razmak gorionika i materijala koji se reže nije kritična veličina. Plazmeni luk karakterizira visoka koncentracija energije koja omogućava duboku penetraciju i velike brzine rezanja uz veoma visoku stabilnost luka. Do pre petnaest godina bilo je gotovo pravilo rezati tanke limove na laseru, srednje debele limove na plazmi, a limove većih debljina na plinskom rezaču. Razlog tome bili su tehnološka ograničenja, postiziva kvaliteta reza, brzine rezanja i cena opreme svakog pojedinog postupka. Razvoj sve tri tehnologije rezanja proteklih godina omogućio je preklapanja područia rezanja.Lasersko rezanje uvodjenjem 5 i 6 kW izvora ušlo je u područje većih debljina rezanja. Tehnologija plazma rezanja napredovala je u kvaliteti reza što joj je bio jedini veći nedostatak u odnosu na laser.
Slika1. Primena trenda nabavne vrste opreme za rezanje u period od 1990-2005
Rezanje plazmom je proces koji se koristi za rezanje čelika i ostalih metala koristeći plazma gorionik. Inertni plin (ponekad komprimirani zrak) se potiskuje velikom brzinom kroz mlaznicu, dok u isto vreme se uspostavlja električni luk kroz plin do radnog komada, pretvarajući jedan deo plina u plazmu. Plazma je dovoljno topla da se metal poreže i da se otopljeni metal otpuše sa reza. Mlaz plazme se dobiva tlačenjem određenog plina kroz električni luk. Električni luk se uspostavlja između negativno nabijene volframove elektrode i radnog komada (ili sapnice pištolja) koji je pozitivno
nabijen. Zrak se često koristi kao plazmeni plin, budući je lako dostupan. Kvalitet reza je prihvatljiva za većinu materijala, i ako kod ugljeničnih čelika može doći do pojave nitracije. Ako se za plazmeni plin koristi mešavina argona i vodonika, onda se dobija izuzetna kvaliteta površine reza. Plazma je izuzetno topla i može dostići do 25 000 ºC. Ručno rezanje plazme može rezati do 50 mm debele limove, a CNC rezači plazme i do 150 mm. Vrlo dobre rezultate daje za zakrivljene oblike rezanja. Iako rezanje plazmom daje dobre rezultate, jos veće debljine limova možemo rezati sa laserom i mlazom vode pod velikim pritiskom.
Slika 2. Cnc postrojenje Slika 3. Rezanje pomocu robota
2. ISTORIJISKI RAZVOJ Rezanje plazmom je započelo 1950-tih godina, da bi se od 1957. počeo primjenjivati tzv. suhi postupak. Koristio je vrlo skupe mešavine argona i vodika, koje su prolazile pokraj volframove elektrode, i kroz sapnicu bi se plin sabijao. Volframova elektroda je bila negativna katoda, a radni komad je bio pozitivna anoda. Pištolj za rezanje se morao postaviti što je moguće bliže radnom predmetu. Nedostatak je bila pojava nakošenja i zaobljenja rubova reza, zbog rasipanja toplinske energije na vrhu luka. Obično su se rezali limovi do 50 mm.Od 1962. se počeo primjenjivati luk plazme sa dualnim tokom. Kod ovog tipa rezanja, dodan je sekundarni plin oko sapnice s plazmom. Sekundarni plin je pokrivao zonu rezanja i poboljšavao kvalitetu i brzinu rezanja, a također i hladio je sapnicu i keramičku zaštitu. Obično se za rezanje koristio dušik, a sekundarni plin je ovisio o materijalu koji se reže, recimo kisik za meke čelike, ugljični dioksid za nehrđajuće čelike, te argon/vodik za aluminij. Brzina rezanja je bila bolja za meke čelike, ali ne i za nerđajuće čelike i aluminium. Ni kvaliteta reza nije bila zadovoljavajuća za sve primjene. Rezanje plazmom na CNC stroju Od 1965. se započelo rezanje plazmom s vodenom zaštitom, koja je slična tehnici s dualnim tokom, ali se umesto zaštitnog plina koristila voda. Izgled reza i vek sapnice su poboljšani zbog efekta hlađenja vodom. Od 1977. se razvilo rezanje plazmom ispod vode, koje koristi velike snage sa jačinom struje iznad 100 A, pa je postalo vrlo
popularno. Radni komad se potopi pod vodu na dubinu od 50 do 75 mm, te se onda vrši rezanje. Prednost je što je smanjena buka, eliminirano je stvaranje dima i bljesak električnog luka je značajno smanjen. Nedostatak je smanjenje brzine rezanja, nemogućnost ocene kvalitete rezanja po zvuku plazme, te razlaganje vode na vodonik i kiseonik. Kiseonik teži da se spaja s rastaljenim metalom (osim kod aluminija i lakih metala), te se stvaraju metalni oksidi. Vodonik ostaje u vodi, te se voda mora stalno mešati, da ne dođe do nakupljanja vodonika i malih eksplozija u dodiru s plazmom. Od 1985. postoji i postupak rezanje plazmom s ubrizgavanjem kiseonika. Za rezanje se koristi azot, a kiseonik se ubrizgava na izlazu iz sapnice. Isključivo se koristi za meke čelike i nešto je povećao brzine rezanja. Nedostatak je nepravilan oblik rezanja i ograničena primena. Suvremena oprema koristi rezanje plazmom sa FF (FineFocus) gorionicima sa vrtložnim sekundarnim plinom. Kod ove tehnologije moguće je i suvo rezanje i rezanje pod vodom, i prema tome se koristi razna kombinacija gasova za plazma rezanje i za zaštitu, a često se koristi i zrak.
Slika 4. Ručna plazma
3. PLAZMA
OBRADA
Plazma, jonizovanog agregatno materije. niskim i na temperaturama, električnu na jedan od Pod
atmosfera gasa čvrsto je stanje Egzistira i na visokim i provodi struju. Nastaje načina: uticajem
elektromagnetnog polja (disocijacija, elastični sudari, rekombinacija), Pražnjenjem u gasu ( varnično, lučno, tinjavo) Pod dejstvom visoke energije ( laser, elektronski snop) 3.1. Osnovni princip Princip rada plazma uredjaja zasniva se na jonizovanju gasa, koji protiče izmedju elektroda ili elektroda i materijala, i njegovog prenošenja na obradak u formi plazmenog luka. Energetski blok proizvodi jednosmernu struju, a električno kolo zatvara se ili u gorioniku izmedju katode i anode, ili izmedju katode i radnog predmeta. U prvom slučaju dobija se klasičan tzv. neprenošeni luk, a u drugom prenošeni luk plazme. Električna struja stvara magnetno polje u
gorioniku, koje sužava plazmu, povećava joj gustinu, povećava gustinu struju, plazma pražnjenja, i povećava temperaturu u središtu mlaza. U toj zoni mlaz ima najveću toplotnu provodnost. Radijalni gradijent temperature vrlo je veliki, tako da na periferiji struji relativno hladan gas, koji nije jonizovan, i koji zbog male toplotne i električne provodnosti ima ulogu izolatora. Termodinamičke karakteristike mlaza plazme zavise od plazmogenog gasa, protoka, profila i demenzije mlaznice, razmaka izmedju elektroda i jačine struje. Kao plazmogeni gas, najčešće se upotrebljavaju argon, helijum, azot, vodonik, ili neka njihova mešavina. Izbor zavisi od stepena disocijacije, i jonizacije gasa, njegove toplotne i električne provodnosti i efikasnosti prenosa energije. Gas protiče kroz mlaznicu prečnika 1-8 mm, tako da je protok gasa od 0,1 do 100 l/min. Pritisak gasa je do 10 bari. Glavni plazma luk formira se nakon pilot luka, izmedju elektrode i mlaznice. Sl.5. Pilot luk nastaje visokom frekventnom strujnom pobudom internog gasa (najčešće argona, helijuma ili njihove smeše) malog protoka 1-6 l/min.
Slika
5.
Karakteristike plazma luka
Ovaj osnovni koncept usavršen je primenom duvalnog toka gasa ( 1962.). Oko centralne gasne struje postoji prstenasna gasna zaštita koju čine: ar, co2, n2, h2, o2 ili njihove smeše. Njen potencijal jonizacije mora biti viši od potencijala jonizacije plazmenog gasa, da bi se izbegla pojava dvostrukog plazma luka. Zaštitni gas sprečava oksidaciju, sužava zonu uticaja toplote, poboljšava tačnost i kvalitet. Protok je obično oko 20 l/min. Struja zaštitnog gasa može biti koaksijalna sa plazmogenim gasom, ali je češće izlazna mlaznica napravljena sa
posebnim kanalon za zaštitni gas, koji može da opstrujava neposredno oko plazma luka, ili neznatno udaljeno od njega (od 3 do 5 mm). Kao zaštita, umesto gasa, može da se koristi voda neposredno oko luka, ili u formi prstenastog omotača (postupak osvojen 1965.) Time se postiže veća trajnost delova mlaznika, smanjenje gasnih isparenja, i smanjenje buke. Sam postupak plazma obrade zasniva se na termogenoj reakciji (ne hemijskog kao kod gasnih plamenika). Velika energija koncentrisana je na određenoj površini obradka. I po potrebi sa mlazom ZUT. U zavisnosti od uslova prerade korišćenih gasova dostiže se visoka temperatura u širem intervalu, što omogućava trenutno topljenje i delimično ili minimalno isparavanje. Za zavarivanje i površinsku obradu isparavanje mora da je minimalno, ili da ga uopšte nema. Kod rezanja uz topljenje postoji i isparavanje, odnosno zagrevanje do parne faze, i delimično sagorevanje materijala koji se obrađuje. Kinetička energija gasa takođe se koristi u procesu obrade. Pritisci i brzine usklađuju se prema vrsti operacije. Manji protoci koriste se za operacije zavarivanja, a veći za rezanje i površinsku obradu. Plazma postupak primenjuje se za operacije zavarivanje, rezanja, mikrozavarivanja, i obrade površine. Deli se na klasičnu plazmu, mikroplazmu, i plazma rezanje pod vodom. Stabilnost plazma luka, visoka temperatura, i velika količina toplote dozvoljavaju veće brzine kretanja gorionika, a time i formiranja kvalitetnog zavara, ili reza sa promenljivom putanjom. Prateći nedostaci su buka, koja kod plazme može da bude oko do 132 db, jel brzine strujanja mogu da budu do 2 mach, pri rastojanju od vrha mlaznice do površine obradka od 5-200 mm, i sa druge strane znatna količina uviic zračenja, što zahteva primenu adekvatnih stedstava lične i opšte zaštite.
Mesta plazma
Slika 6. primene postupka
4. REZANJE PLAZMOM Operacije rezanja plazmom izvode se na svim materijalima, a naročito na nerđujućim čelicima, lakim legurama, bakru, i bakarnim legurama. Dobijene debljine obradka kreću se od 0,5 do 160 mm, a za vertikalno rezanje do 30 mm. Brzine rezanja mogu biti 200-2 000 mm/min. Naravno, pri tome se menjaju karakteristike i nazivna snaga uređaja (70w/100kw), i jačina struje 20/1000 a.
Plazmeni luk formira se prema materijalu, i na njegu prenosi veliku količinu toplote. Usled snažne lokalne fuzije dolazi do topljenja i isparevanja metala koji se kinetičkom energijom gasa odnosi iz zone obrade. Radi toga je protok gasa znatno veći nego kod zavarivanja, i kreće se u granicama 40-100 l/ min. Jasno je da se u slučaju rezanja mogu koristiti različiti gasovi . Cilj je ostvarivanje najviše energije u zoni obrade. Zbog povoljne jonizacijei lakog uspostavljanja luka najčešće se koristi argon. Mešavina argona sa vodonikom vrlo je povoljna jer povećava učinak. Postiže se bolji kvalitet reza, i moguća je obrada većih debljina. Kombinacija argon/azot zahteva snažno napajanje i specijalne gorionike, jel dolazi do oštećenja elektroda i mlaznica. Kao asistirajući gas koriste se vazduh, H2, O2, Ar i Ar+H. U novije vreme kao zaštita se sve više koristi voda. Za plazma rezanje najznačajnijih tehničkih materijala, u širokoj praksi, kao plazmogeni gas, najviše se koriste: Vazduh (lako dostupan i jeftin, neugrožava vek trajanja mlaznice i elektrode, kvalitet je prihvatljiv kod većine materijala, može doći do oksidacije i nitracije) Azot (veći radni napon, i veći učinak, vek trajanja mlaznice i elektrode dug, kvalitet reza kod nerđajućih čelika i aluminijuma odličan, kvalitet reza kod ugljeničnih tela loš (nitracija i šljaka)) Argon/vodonik (vek trajanja mlaznice i elektrode dug, kvalitet reza kod nerđajućih čelika i aluminijuma odličan, višak vodonika stvara rastopnine na izlazu reza, manjak vodonika stvara zaobljenje gornje ivice i loš rez, argon stabiliše luk) Kiseonik (vek trajanja mlaznice i elektrode kraći, najbolji kvalitet reza na ugljeničnim čelicima, i brzina rezanja zavisi od čistoće i najveća je za 99 % O2).
Početak rezanja je trenutan, nema gubitaka, vreme pri povlačenju, tako da se određeno konturno rezanje može ostvariti i u sredini pripremka. Zbog toga je moguća potpuna automatizacija procesa plazma rezanja. Numeričke jedinice često su integralni deo obradnog sistema, i omogućavaju punu regulaciju i vođenje procesa. To znači da su ostvarive sve konture. Kod većih serija moguće je rezanje uz pomoć kopirnog uređaja.
Tabela 1. Materijali i karekteristike Materijal
Plazmogeni gas vazduh
Visoka produktivnost pojava manjih necistoca
kiseonik
Visoka produktivnost rez bez necistoca
vazduh
Visoka produktivnost
Ugljenicni celici
Nerdjajuci celici
karakteristike
prihvatljiv kvalitet reza Mesavina Ar/H2;Ar/H2/N2 Aluminijumske legure
vazduh Mesavina Ar/H2
Vrlo cist rez Prihvatljiv kvalitet reza Izuzetan kvalitet reza
Rez ostvaren plazmom uzi je od onog kod gasnog rezanja. Takođe i kvalitet površine bolji, a kada je to potrebno, naknada dobara je manja. Kod velikih serija i skupljih materijala uštede su značajnije. Zona proširenog toplotnog delovanja je mala. Rez je u najvećem delu paralelan, a u gornjoj četvrtini blago levkasto proširen zbog tečenja materijala. Optimalni parametri (plazmogeni gas, struja pražnjenja, brzina rezanja, i rastojanje mlaznice od površine) obezbeđuju rez hrapavosti n10(n9), ravnost površine reza 0,1 mm, malu dubinu zakaljenog sloja, i minimalnu količinu šljake na izlazu. Nagib bočnih strana reza je do 2 stepena. Slika 7. Brzine rezanja su velike, do 10 m/ min, zavisno od debljine i vrste materijala, i snage uređaja.
Slika 7. Izgled reza ostvarenog plazma lukom
Sa stanovišta ocene kvaliteta obrade od uticaja je ostvarena trapavost površine reza, širina i profil reza. Brzina rezanja (v) to jest brzina pomeranja plazma mlaznika direktno utiče na pojavu vertikalnih brazdi. Nedovoljna ili prevelika brzina rezanja narušava kvalitet, povećava ZUT, i sloj otvrdnute rastopljene/šljake. Položaj mlaznice utiče na presek reza. Nedovoljno ili preveliko rastojanje mlaznice od površine obradka kvari paralelnost, ravnost i hrapavost reza, tako da je u svakom slučaju neophopdna naknadna obrada. Od protoka plazmogenog gasa zavisi širina reza. Naravno da i ostali parametri obrade utiču na oblik i na kvalitet reza: napon i struja pražnjenja, vrsta gasa, prečnik otvora mlaznice, udaljenost mlaznika od površine, idr.
Tabela 2. Brzina rezanja kod uredjaja od 30kw
5. PLAZMA ZAVARIVANJE Plazma luk veoma efikasno se koristi za zavarivanje velikog broja metala, nerđajućih čelika, mekih čelika, titana, nikla, bakra, i bakrenih legura, aluminijuma itd. Plazma zavarivanje posebno je pogodno za nerđajuće čelike, titan i druge metale, koji zahtevaju veće količine toplote, i više temperature. Stabilnost plazma luka, visoka temperatura i velika količina toplote dozvoljavaju i veće brzine pomeranja gorionika, a time i formiranje kvalitetnog zavara, zavarivanja cevi po obodu i slično. Međutim kvalitetan i stabilan luk može se formirati i sa sasvim malim intenzitetom struje, tako da je moguće zavarivanje obradaka male debljine. Minimalne debljine obradka za zavarivanje plazmom su 0,05-0,5 mm, srednje 0,5-4 mm, a velike 4-20 (30mm)mm. Kvalitet zavara je sličan onom koji se postiže elektronskim snopom, ali je proces brži i znatno jeftiniji. Prema različitoj potrebnoj snazi, mestu primene, i obimu proizvodnje, moguće je korišćenje ručnih gorionika, automatskih gorionika, sa
klasičnom plazmom, i automatskih gorionika sa mikro plazmom. Metoda je najčešče primenjiva na debljine od 0,5 do 10 mm. Ali mogu se tretirati i obradci veće debljine. Zavarivanje može da se obavlja sa dodatnim materijalom, ili bez njega, češća je primena dodatnog materijala-punioca, u formi žice koji se u zonu obrade uvodi konstantnom brzinom od 0,25 do 3 m/min. Prednosti plazma luka za zavarivanje (u poredjenju sa TIG metodom) su: veća kocentrisana energija, viša temperatura luka, veća količina toplote, manji poprečni preseci luka, i znatno veće brzine prostiranja plazma luka. Dalja prednost je u stabilnosti luka, koji ne može da se deformiše. Rastojanje izmedju gorionika i obradka je manje kritično zbog veće gustine plazme, i veće kinetičke energije. To znači da i kvalitet zavarivanja nije kritično zavisan od promenjivih parametara, naročito kod manuelnog rada. Visoka temperatura i velika količina toplote dovode do formiranja centra zavara, koji obezbedjuje puni provar već kod prvog prolaza preko mesta spajanja. Veća penetracija omogućava lako zavarivanje obradka, veće debljine u jednom prolazu (jednom sloju). Lakši je dotur dodatnog materijala-punioca, s obzirom na manu osetljivost na promenu rastojanja. Zona proširenog toplotnog delovanja je manja i daleko prihvatljivija. Granice ZUT su približno paralelne, što je povoljno sa stanovišta deformacije. Zona linije zavaranog spoja je simetrična, što smanjuje poprečne deformacije. Pogodnost plazma zavarivanja je u tome što se proces može izvoditi i automatski ili sa numeričkim upravljanjem. Plazma postupkom moguće je zavariti različite metalne materijale, neke lakše, a neke teže.
Tabela 3. Materijali i njihove karakteristike zavarljivosti
Materijal aluminijum Bakar Bakar+nikal inkonel nikal Plemeniti metali Niskougljenicni c Niskolegirani c Srednje i visoko ugljenicni c Legirani c Nerdjajuci c Alatni c titan
Zavarljivost Lako zavarivi
Volfram bronza Sirovo gvozdje Liveno gvozdje Nodulirani liv
Tesko zavarivi
olovo magnezijum
Širenje plazma luka, sa prosečnim uglom divergancije od 3 stepena (ugao divergancij=poluugao konusa mlaza), mnogo je manje nego kod tih zavarivanja (22, 5 stepeni), što jasno umanjuje širinu zavara (b) i ZUT. Sl.8.
Slika 8. Uporedjenje tig i plazma zavarivanje
Zbog ukupno veće energije, rastojanje od površine obradka do otvora mlaznice je veće kod plazma postupka, nego kod tig. Za zavarivanje se koristi neraspršeni luk. Prenešeni luk ređe se primenjuje, i to samo u slučaju spajanja tankih limova, reda 0, 05 mm, ili za materijale koji
su slabi provodnici struje. Plazma luk elektroda-obradak, uspostavlja se nakon pilot luka izmedju elektroda i mlaznice.
Da ne bi dišlo do odnošenja materijala, i da bi se nakon prolazka kroz gorionik prazan prostor zatvorio, potreban je mali protok, i posebno prilagodjen profil mlaznice. Metod zavarivanje plazmom odlikuje se:
Minimalnom pripremom Malim bojem prolaza kod velikih debljina Velikom brzinom Ravnomernom penetracijom Homogenošću zavara Dobrim izgledom zavara Odličnim mehaničkim svojstvima Malom zonom uticaja toplote ( ZUT) Odsustvom šljake
Oblik i kvalitet zavara ne menjaju se u zavisnosti od dužine luka, to je posebno značajno kod ručnog izvođenja, kada razmak između mlaznice i obradka varira između 5 i 8 mm, bez ikakvih posledica. Za zavarivanje protok plazmenog gasa je 1-8 l/min. U zavisnosti od dužine luka, vrste gasa, vrste materijala obradka, i debljine menjaju se napon (25-35 v) i struja (150300 a) energija (Q) koja je potrebna za realizaciju zavarivanja kako sledi iz prethodnog, zavisi od napona (u), i jačine struje (i), ali i od brzine pomeranja plazma mlaznika (v). Primera radi, zavarivanje crni/č debljine 2,5 mm obavlja se naponom od 12 v, i strujom od 124 a. Ako je brzina zavarivanja 0,25 m/min, potrebna količina energije je 3600 j. Lako dovodjenje energije do radnog predmeta omogućava formiranja dovoljno velikog šava, ali sobzirom na najčešće primenjivu tehniku sa dualnim gasnim tokom, koncentrisani plazma luk formira jasno ograničen i uzan kanal zavara. Podužna i poprečna osa zavara određene su osom centralne elektrode plazma mlaznika. Principijelno, veći napon i manja brzina provlačenja plazma mlaznika, omogućavaju povećanje ukupne širine zavara. Važna karakteristika plazma zavarivanja je mogućnost realizacije horizontalnih, vertikalnih, i gornjih (iznad glave), linijskih i kružnih zavara, sa jednakim kvalitetom i jednakom efikasnošću, što kod drugih metoda zavarivanja nije slučaj.
Slika 9. Suceoni i kruzni zavar
Vrsta aktivnog gasa utiče na širenje i oblik zavara, na zonu uticaja toplote i brzinu zavarivanja. Argon ima veliki temperaturski gradijent, uzan luk, i uzan zavar. Smeša argonvodonik koristi se kao kružna zaštita. Kako deo smese disocira u plazmu, povećana temperatura obezbeđuje veće brzine zavarivanja uz malo proširenje zavara. Kod zavarivanja nerđajućih čelika srednjih debljina najčešće se koristi kombinacija argona, kao i glavnog gasa, i smeše argon-vodonik, kao kružne zaštite. Helijum ima veliku toplotnu provodnost tako da je topljenje efikasnije, kod velikih debljina uz, jasno je, proširenje zavara. Centralni gas obično je argon. Smeša argona i helijuma, kao kružna zaštita, koristi se pri zavarivanju titana.
Dobijaju se uzani zavari, ilustracije radi u tabeli-slika10 navode se neke kombinacije i učinci.
Slika 10. Primena plazmenog i zastitnog gasa
Zavarivanje pod vodom je moguće uređajem sa neprenešenim lukom, i odgovarajućem vodonepropusnom instalacijom. Protoci i pritisci plazmenog gasa su veći (nekada i do 20 procenata), a i struje pražnjenja su veće. Postupak je jednostavan, i bez buke. Kvalitet zavara je slabiji, nego kod zavarivanja na vazduhu, ali znatno bolji od drugih postupaka zavarivanja pod vodom.
6. TEHNOLOGIJE PLAZMA REZANJA FINEFOCUS, HI FOCUS I HIFINOX Tehnologije plazma rezanja FineFocus, Hi Focus i HiFinox daju dobar kvalitet reza uz velike brzine i prihvatljivu cijenu po metru reza i u područiju rezanja tankih limova sve više istiskuju laser. Tako, er povećanje efikasnosti i kvalitet reza omogućava upotrebu plazma tehnologije i za rezanje Cr-Ni limova i preko 200 mm debljine. Na Slici 11. vidljivo je kako se u posljednjih petnaest godina mijenjao trend odabira opreme za rezanje u svijetu. Dok je 1990. 70% sve prodane opreme imalo ugrađen plinski rezač, a samo 5% laserski, u 2005. na plinske rezače otpada još svega 20%, a laserski se u nekom od oblika ugrađuju na gotovo 25% svih prodanih rezača. Evidentno je da je neki od oblika plazma tehnologije rezanja ugrađen na više od pola svih prodanih sastava u 2005. Razlog tome leži upravo u povoljnoj ceni investicije, velikim brzinama rezanja, dobroj kvaliteti reza i širokom rasponu debljina koje može zadovoljavajuće rezati. Na slici 11. dan je raspon granica područja rezanja Cr-Ni čelika za plazmu, laser i vodeni mlaz. Evidentno je da plazma postupak učinkovito pokriva rezanje ovih
materijala od 0,3 do gotovo 200 mm debljine što je i najšire područje debljina u ovoj usporedbi, a takođe je i investicija u plazma sustav višestruko je manja nego u laser ili vodeni mlaz.
Slika 11. Brzine rezanja Cr-NI celika različitim postupcima.
Kod ispitivanja brzine rezanja plazmom korišćeni su izvori Fine Focus 800. Fine Focus 1600 i HiFocus160i. Iz dijagrama je vidljivo da je kod rezanja najtanjih limova (do 6mm) najbrži laser. Gornja granica debljine materijala koje možemo rezati laserom je 15 do 20 mm. Plazma tehnologija rezanja je brža već kod debljine 7 mm, a ovisno o izvoru zadovoljavajuće brzo
reže i do debljine 50 mm, a FineFocus 1600 do debljine 180mm. Rezanje vodenim mlazom primjenjuje se do debljina limova 30 mm, no višestruko je sporije od bilo kojeg drugog načina rezanja. Na slici 12 prikazan je Kjellbergov koncept HiFocus sustava za rezanje plazmom. Ovaj sustav konceptualno je gotovo identičan sustavima FineFocus i HiFinox istog proizvođača. U odnosu na klasične plazma rezače ovde su tehnološki unaprieđeni izvor plazme i upravljanje, naročito u delu koji se odnosi na korištenje tehničkih plinova u procesu rezanja bilo da se radi o plazmenim ili vrtložnim plinovima.
Slika 12. Tipičan koncept hifocus plazma rezača pločastih Cr-NI čelika.
Slika 13. prikazuje gradju gorionika i čimbenika koji stvaraju plazmeni luk i njegovu zaštitnu atmosferu i utiču na svojstva rezanja i na konačni kvalitet reza. Slovima oznake na slikama označavaju; A - dovod vode za hlađenje, sa B - odvod vode za hlađenje, C – dovod plazmenog plina, D dovod vrtložnog plina, E – smjer rezanja i F – površina reza. Na Slici 13.
5-a) prikazan je klasicni plazma postupak rezanja. Plazmeni luk ostvaren je preko plazmenih plinova, a gorionik se hladi vodom. Na slici 13-b) prikazana je razlika gorionika FineFocus/Hifocus u odnosu na klasični plazma postupak rezanja. Plazmeni luk ostvaren je preko plazmenih plinova, a stabilnost luka i brzina rezanja pospješeni su vrtložnim plinovima. Gorionik se hladi vodom zbog vrlo visoke oslobođene topline. Na slici 13-c) prikazana je primjena gorionika FineFocus/Hifocus pod vodom. Optimalno je potopiti željenu stranu materijala koji se reže na dubinu 60 do 100 mm vode. Rezanje pod vodom daje u odnosu na rezanje na zraku s istim izvorom nekoliko prednosti; vodeni pokrov se koristi kao alternativa odsisu štetnih plinova i prašine koja se nužno javlja kod plazma rezanja. Ovakvo je rješenje bitno jeftinije od klasičnog sastava odsisa sa fitlrima kod instalacije i kasnije u primjeni. Smanjena je buka koju stvara plazmeni luk i pod vodom se njen intenzitet priguši ispod 85dB. Manji je unos topline u toplinski osjetljive materijale i manja je zona utjecaja topline zbog prijelaza najvećeg diela oslobođene topline u procesu na okolni medij- vodu.
Slika 13. Varijante plazma rezanja
7. POVRšINSKA OBRADA-DEPONOVANJE Deponovanje je postupak obrade površine obradka tako što se na nju nanosi dodatni materijal i odgovarajućim toplotnim tretmanom izvrši njegova homogenizacija, a u cilju menjanja svojstva površinskog i podpovršinskog sloja. Suština je u ostvarivanju povoljnih tribioloških
karakteristika, odpornosti na hemikalije, i visoke radne temperature. Primena plazma luka za formiranje površinskih prevlaka od metala, keramike, ili kompozitnih materijala, aktuelna je od sredine 20-og veka. Najznačajnija primena je u avio, kosmičkoj, i biomedicinskoj industriji. Ova obrada omogućena je visokom temperaturom plazme, i velikom kinematičkom energijom gasa, koji vrše topljenje istapanjem mnogih materijala sa osnovnim. Osnovni materijal, pri tome, trpi minimalne hemijske i metalurške promene, i deformac ije (3-7 %), znatno manje nego kod klasičnih postupaka (40%). Plazmnogeni gas po prirodi postupka odklanja nečistoće i atmosferu (u zoni obrade) čini čistom, čime je omogućeno dobijanje kompaktnih nanesenih slojeva. Strujanje plazmenog gasa je sa brzinama do 1200 m/s. Praškasti materijali za nanos imaju brzinu 200-450 m/s, što obezbeđuje veliku kinetičku energiju, neophodnu za izvođene procesa. Obrada površine podrazumeva primenu istopljenog ili omekšanog praha. Na bazni materijal, koji je predgrejan, nanosi se sloj koji se sastoji od rastopljenih čestica, nerastopljenih čestica, i uključina (oksidi ili gasne komponente). Prah može biti u ljuspama, u zrncima, ili sfernim kapljicama. Materijal koji se nanosi, uvodi se u zonu plazme na izlazku iz mlaznice, ako je u praškastom stanju( što je najčešći slučaj). Trenutno se topi i odnosi na površinu obradka zajedno sa plazma lukom. Ako je u formi folije ili lima polaže se na osnovni materijal. To znači da se plazma nanošenje može koristiti za dobijanje odgovarajućih površinskih slojeva i na tankim i na masivnim predmetima. Postupak je značajan jer je primenljiv na mnoge tvrde i vatrostalne materijale visoke tačke topljenja kao što su:
Metali: molibden, tantal, volfram Oksidi: Aluminijuma, hroma, cirkonijuma Karbonati: hroma, volframa Karbidi, nitrati, borati, i drugi...
Mehanizam može biti:
nastajanja prevlake
blokiranje(usled kinetičke energije) Difuzno spajanje ili metaluruško spajanje Naleplivanje ili hemijsko vezivanje
Mehaničko unošenje
ili
Prevlaka je laminirana ili spljištena masa nanešenog materijala paralelna sa površinom podloge. Teorijski posmatrano, nema potpune homogenosti sloja po sastavu, ali je sa stanovišta potrebnih karakteristika ostvaren visok stepen ravnomernosti raspodele sastavnih komponenti. Da bi se ostvarili dobri rezultati neophodna je kompatibilnost svojstva osnovnog materijala i materijala za nanos (bliske radne i temperature toljenja). Posebno je važna dobra svojna čistoća nanosa (da nema pucanja, krzanja, ili odvaljivanja). Bezobzira na vrstu nanošenog materijala, površinski sloj dobija pločastu strukturu. Mikrografski snimak tipične prevlake jasno ukazuje na postojanje oksida i poroznosti, koja je uobičajeno 0,1-20 % (u nekim slučajevima čak do 50%), od ukupne zapremine (slika 14). Velika brzina hladjenja izaziva stvaranje neuobičajene amorfne mikrokristalne i metastabilne faze (,,Staklasti metal’’), koja nije moguća kod kovanih ili livenih materijala (slika 15). Čestice nekih metala oksidišu formiranjem oksidne ljudske, koje ulaze u sastav prevlake ili otvaraju, a neke (titan) snažno apsorbuju gasove: vodonik, azot. Povećana poroznost javlja se kod manje brzine nanošenja čestica, kod prisutne zaklonjenosti površine i povećanog odbijanja i rasipanja čestica.
Slika 14. Izgled preseka prevlake i podloge
Slika 15. Deformacije prevlake
Hlađenje i očvršćavanje većine materijala propraćeno je skupljanjem ili uleganjem površinskog sloja. To prouzrokuje pojavu napona na zatezanje i pritisak između nanošenog materijala i površine podloge. Kako raste debljina prevlake, tako rastu i naponi. Pri velikim debljinama prevlaka, naponi mogu da narastu iznad jačine kohezije, tako da su moguće prsline i odvajanja (slika 16). Generalno, manje debljine prevlaka su postojanije od većih, a manje gustine prevlaka stvaraju manja naprezanja. Efikasnost nanošenja prevlaka zavisi od
čistoće površine, veličine površine koja treba da se obradi, oblika površine ( ravna, udubljena, ispupčena, kombinovana), fizičko hemijskih karakteristika, osnovnog materijala, i fizičko hemijskih karakteristika materijala za nanos. Naravno da su od uticaja parametri režima, koji uključuju visinu temperature, vremena delovanja, i brzinu struje ( kinematička energija). Na površini obradka, ne sme biti masnoća, korozije, oksidnih slojeva, ljuspi, nalepaka, boje, vlage, i drugo. Priprema može biti na razne načine, ali je najbolja peskarenje sa odprašivanje vazduhom.
Slika
16.
Šema
procesa formiranja prevlaka plazmom
Kako je
za otvrđivanje nanošenog materijala od značaja dinamika hlađenja, jasno je da su važna termička svojstva materijala, a pre svih toplotna provodnost i specifična toplota, jer od njih zavisi efekat samohlađenja. Brzina smanjenja temperature je 10 000-100 000 stepeni c/s (pa čak i 10 na 6i c/s). Ilustracije radi navodi se da je kod kaljenja brzina hladnjenja 700-1000 c/s. Pri izboru materijala, koji čine smešu, ili leguru za nanošenje, treba voditi računa o njihovoj kompatibilnosti. To podrazumeva jednaku tečljivost na radnoj temperaturi, i bliske temperature topljenja. Pri nanošenju ne sme doći do razdvajanja komponenata u mlazu, ili lokalno na površini nanošenja. Kod eksplatacije na visokim temperaturama nedopustivo je pojedinačno razlaganje, topljenje ili isparavanje. Povećanje toplotne i kenetičke energije povećava promene površinskog sloja. Kod aluminijuma, i aluminijumskih legura, izražena je egzotermska reakcija, pa je moguće samo oplemenjivanje površine pojavom veće količine alumine (aluminijum oksida). Molibden ima visoku tačku topljenja, tako da se proces interakcije osnovnog materijala i materijala prevlake odigrava na visokim temperaturama, i sa dužim vremenom hladjenja, a bez molibdenoksida
koji isparava. Imajući u vidu, da je plazma luk nosilac ukupno veće toplotne energije, produktivnost postupka plazma otvrdnjavanja i legiranja u odnosu na iste obrade, koje se izvode laserskim snopom, je veća, ali manje precizna. Znači, pored nanošenja-na površinu materijala, plazma postupak se koristi i za termičku obradu, i to pre svega otvrdnjavanje i legiranje površinskog sloja, uz minimalno razlaganje i deformaciju podloge, slika 17.
Slika
17.
Otvrđavanje
ventila,sedište ventila i oslonce za vrata
Osnovni materijal obradka ne mora biti samo metal, već to može biti i nemetalni materijal, pri čemu od posebne važnosti su razne keramike. Obrada površine plazmom obezbeđuje značajno poboljšanje željenih svojstava osnovnog materijala. Pre svega obezbeđuje se povećana tvrdoća, otpornost na habanje, otpornost na visoke temperature, elektrootpornost, hemijska postojanost, i drugo. Posebno treba istaći fleksibilnost-savitljivost pojedinih nanosa, što je od velikog značenja kod primene, jel sprečava pucanje, trzanje, ili odvaljivanje nanosa. Ciljane karakteristike izradka ( elektroizolaciona svojstva, otpornost na koroziju, dejstvo hemikalija, visoke temperature, otpornost na delovanje abrazivnih materijala, otpornost na hemikalije,
mali koeficijent trenja) ostvaruju se primenom različitih materijala za nanošenje, a u tabeli ispod navedeni su neki od njih.
Tabela 5 materijali za nanoošenje
Materijal za nanos
tvrdoca
topljenje
alumina
1000HV
2000
korund
1400HV
2000
Abrazivna srestva,korozija
titanoksid
700HV
1600
Nizak koefi.trenja
cirkonijum
800HV
2500
Otpornost na temperature
Nikl-al legure
25HRc
1500
Tecne NI legure
40+60HRc
1000
Hemijska otpornost i abrazivna
Tecne Co legure
40+60HRc
1200
Abraziju,vis.temperature,koroziju
hromoksid
2000HV
1600
Otpornost na trenje i abraziju
w-karbid-nikal
2000HV
1000
Izuzetna otpornost na abraziju
Glavne karakteristike Ele.izolacija,tvrdoca,otpornost na koroziju
Povecava granicu naprezanja celika
Pogodnosti postupka plazma nanošenja su: Visokom kvalitetu prevlake (nanešenog sloja) sa keramikom, topljivim legurama, i neorganskim jedinjenjima Visokom stepenu deponovanja nanosa i velikoj brzini Mogućnosti pojedinačnog izvođenja ili automatskog sa punom kontrolom radnih parametara Mogućnosti kontinualnog nanošenja u većim dužinama (30-70m) Posebna mogućnost obrade površine plazmom je termička obrada. Lokalnim zagrevanjem željene površine obradka, kod čelika koji su samokaljivi, obezbeđuje se povećanje tvrdoće, uz žilavo jezgro. Odtvrdnjavanje ili legiranje površinskog sloja obavlja se postavljanjem legirajućih elemenata u formi paste ili folije, pri čemu se dobijaju kvalitetne klizne površine povoljnih mehaničkih karakteristika, i malog koeficijenta trenja. Najznačajnija mesta primene
postupka plazme obrade površine su avio, auto, industrija procesne opreme. Obrada klipova i cilindara avionskih klipnih motora, i savremenih automobilskih motora vrši se ovim postupkom, uz primenu volfram karbida, nikl karbida, aluminijum oksida, titan karbida, i titan oksida. Kao ilustrativni primeni navode se dva karakteristična proizvoda: klip pumpe visokog pritiska ( KARCHER, HDS695)i klizno ležište hidrodinamičke spojnice automobila (audi a6). Klip pumpe visokog radnog pritiska od 150 bar (slika 18) izložen je velikom habanju po celoj aktivnoj površini. Standardno se izrađuje od Č 4172 i termohemijski obrađuje, što ograničava radni vek i zahteva čestu zamenu ili reparaciju. Klasični habajući sloj mora biti veće debljine, a to je nepovoljno, jer može da dođe do pucanja, elastičnog deformisanja, ili odvajanja od podloge. Naknadna termička obrada sigurno umanjuje polazna mehanička svojstva. Plazma postupak omogućava formiranje homogenih i stabilnih slojeva, velike debljine, i odličnih triboloških svojstava. Najpre se u debljini 0,1-0,2 mm nanosi podloga-vezani sloj od 95 % ni+5% al, a potom i glavni sloj debljine 0,9-1mm, od 97 % al 2 o3+ 3% tio2. Ostvarena tvrdoća je između 65 i 70 hrc. Titan oksid doprinosi boljim kliznim svojstvima, a aluminijum oksid većoj otpornosti na habanje i površinski pritisak. Plazmogeni gas je mešavina argona i vodonika, protoka oko 40 l/min. A ukupno vreme obrade po jednom komadu oko 120 s.
Slika 18. Klip pumpe visokog
pritiska(karcher,hds 695)
Mnoga klizna ležišta su ranije izrađivana od kalajnih legura zbog jednostavnijeg postupka, i raspoložive tehnike, plazma postupak je omogućio primenu kvalitetnije aluminijumske bronze, bilo u slučaju izrade ili reparacije ležaja. Primer za to ležište hidrodinamičke spojnice za automobil model A6 slika 19. Kućište izrađeno od Č0545 i na njega se direktno nanosi samovezujući kompozitni prah CU+10%Al, do formiranja sloja debljine 0,75 mm. Odpornost
na abrazivno habanje ovako dobijenog sloja je nekoliko puta veća u odnosu na klizne površine izrađene matalizacijom, ili elektrolučnom metalizacijom. Radni parametri i vreme izrade približno su isti kao i kod obrade klipa. Dovođenje ,,na meru’’ izvodi se mašinskom obradom.
Slika leziste
19.
Klizno
hidraulične spojnice
Samo nanošenje može biti sa koncentrisanim mlazom, iz jednog mlaznika. slika 20. Druga mogućnost je korišćenje 2 ili 3 mlaznika odgovarajuće pozicioniranih prema obradku. I treća mogućnost je rad sa posebnom konstrukcijom mlaznice, koja je podesiva ( slično mlaznicama za boje) čime se snop može proširiti prema većoj radnoj površini. Postoje i varijante sa bočnim raspršivačima. Nanošenje prevlaka može biti i takozvanim hladnim postupkom, kod koga je aktuelna izuzetno velika kinetička energija, a mala toplotna energija. Postupak se može uporediti sa utiskivanjem materijala u podlogu, čime se objasnjava pojava znatnih deformacija. Vakum plazma za nanošenje koristi keramički prah (veličine zrna 10-50 um) uveden u plazma mlaz temperature oko 10 000 stepeni celzijusa, tako da rastopljene kapljice padaju na površinu obradka i formiraju prevlaku. Proces se odvija u komori koja je prethodno vakumirana, a onda napunjena inertnim gasom dopritiska 100 mbar. Ovo je potrebno da bi se sprečili oksidacioni procesi pri radu sa osetljivim materijalima.
Slika 20. Oplemenjivanje kliznih vođica volfram-karbidom
8. OBRADNI SISTEM Plazma tehnologija široko je primenjiva u raznim oblastima: industriji, reparaciji, istraživanju, razvoju, i raznim naučnim granama, a od posebnog značaja u: Avio industriji Automobilskoj industriji Brodogradnji Industriji poljoprivrednih mašina Procesnoj tehnici ( pumpe, peumatika, hidraulika) Opštoj mašinskoj industriji Kartonaži, papirnoj i štamparskoj industriji Hemijskoj industriji Industriji stakla Iz specifičnosti zahteva proizilazi različitost konstrukcionih rešenja, mogućnosti, proizvodnosti, i automatizovanosti plazma uređaja. Prema karakteru proizvodnje ( pojedinačna ili serijska) i karakteru obradka (manji i pravilni oblici, ili veliki nepravilni) plazma uredjaji mogu biti: Mobilni, uglavnom sa ručnom manipulacijom Stacionarni Po načinu upravljanja i regulacije mogu biti Klasični Automatizovani CNC regulisani Klasični uređaji imaju osnovni sadržaj koga čine: Mlaznik Jedinica za električno napajanje Izvor gasa Kod klasičnih plazma uređaja (slika 21) podešavanje električnih karakteristika, puštanje gasa, i regulacija protoka i brzine, podešavanje rastojanja između elektroda, i položaja mlaznice, uključivanje-isključivanje, i pozicioniranje prema obradku, su manuelni. Najveći broj primena kod zavarivanja i rezanja pokriva se u ovakvim uređajima. Kod zavarivanja prinošenje dodatnog materijala takođe je ručno. Rezanja manjih deonica obavlja se slobodnim pozicioniranjem, a većih pomoću kolica sa točkićima za prislanjanje mlaznika za ručno vođenje.
Slika 21. Šema klasičnog plazma uređaja
Veći proizvodni zahtevi i veći obradci zahtevaju automatizovane uređaje. Automatizacija se odnosi na mehaničko držanje, pozicioniranje i vođenje ili obradka, ili mlaznika pomoću klasičnih uređaja i sistema. Naprimer, veći broj istih složenih kontura mogu se rezati vođenjem preko kopir uređaja sa pantografom i elektrooptičkog bloka. Slika 22. Rezanje traka obavlja se sa većim brojem mlaznika postavljenih u jednistveni držač.
Slika 22. Sema automackog plazma sistema
Najsavremeniji plazma uređaj, koji predstavljaju proizvodno obradne sisteme, su sa CNC regulacijom, i upravljanjem (slika 23). Tada sadržaj upotpunjuju radni stolovi, za nanošenje obradka, portalni nosači, manipulatori, ili roboti za nanošenje mlaznika i procesorska jedinica za podešavanje parametara obrade, pozicioniranje, vođenje i startovanje. Mikro procesorska kontrola može obezbediti 3 ili 6 stepeni slobode manipulacije sa mlaznicima, stolom ili kombinovano. Radni režim programski se definiše. Slika 24.
Sllika CNC
23.
plazma obradni
sistem
Za nanošenje prevlaka najčešće se koristi uređaj za ručno nanošenje (slika 25) koji se u odnosu na klasičan plazma uređaj razlikuje po tome što imaju i rezervoar za prah.
Slika 24. Principijalna šema opreme za plazma nanošenje
1-plazmeni gas 2-prateci gas(O2) 3-prah za nanosenje
4-upravljacko regulacioni blok 5-energetski blok 6-mlaznik
Plazma gorionik je u svim varijantama, odgovarajućim vodom, povezan sa jedinicom za regulaciju koja je: Izvor strujnog napajanja(obezbeđuje formiranje pilot luka), vrši vremensku regulaciju za formiranje glavnog luka, menja intenzitet struje) Izvor napajanja plazmogenim gasom (reguliše pritisak i protok) Izvor zaštitnog gasa ( reguliše pritisak i protok) Izvor vode za hlađenje (reguliše protok) Gorionik-mlaznik za plazmu je sličan kao kod tig uređaja za zavarivanje. Kod plazma gorionika preporučuje se vodeno hlađenje, čak i u slučaju malih struja potreba za hlađenjem proizilazi iz činjenice da je gorionik direktno u kontaktu sa plazma lukom, koji inicira veliko zagrevanje, kako ispred tako i unutra mlaznika. U tu svrhu može se koristiti voda u protočnom sistemu, ili zatvorenom sistemu sa recikulacijom, i izmenjivačima toplote, ili zatvoreni sistem sa freonom ( u novije vreme sa adekvatnom zamenom, jer je freon ekološki nepodoban). Ukoliko bi izostalo hlađenje moglo bi da dođe do topljenja mlaznice. Treba pomenuti još jednu mogućnost, a to je plazma rezanje pod vodom. Tehnološke prednosti su u tome da nema rekombinacije odvojenog materijala , prljanja okoline, zagrevanja mlaznika i okoline, širenja štetnih isparenja. Oprema je upotpunjena kadom sa vodom u kojoj je radni sto sa obradkom. Ovi sistemi su visoko automatizovani ili CNC regulisani. Generator jednosmerne struje mora da obezbedi jednak intenzitet plazma luka, bez obzira na ostale promenljive parametre. Visoki napon praznog hoda obezbeđuje potreban potencijal jonizacije gasova i pri malim strujama koje su neophodne kod obrade tankih obradaka. Intenzitet struje je promenljiv, podešljiv prema debljini materijala, i kreće se od 2-300 A. Snage potrebne za rad plazma uređaja su od nekolko desetina vati do 200kw. U tehničkom smislu nema posebnih zahteva za generatorima jednosmerne struje i za njihovu realizaciju koriste se postojeća i uobičajena konstrukciona rešenja. Kod neprenošenog luka, luk se formira izmedju centralne elektrode od volframa i unutrašnje površine mlaznice, koja je obično oplemenjena (torirana) sa dva posto volframa. Električno pražnjene i velika brzina strujanja stvaraju veliku buku. Radi toga veliki specijalizovani pogoni koriste oklopljene sisteme, koji znatno smanjuju buku. Zatvoreni uređaji su
pogodni i zbog zaštite od direktnog ili reflektovanog zračenja. Kod obrade površine mlazom praha obavezan je rad u komorama. Čak postoje i vakum komore, koje obezbeđuju uštedu energije, potrošenje praha i vremena.
Slika 25. Rucna plazma
Obradni sistemi su, dakle prilagođeni vrsti operacije, veličini obradka, i u organizaciji proizvodnje. Kod rezaranja i zavarivanja pojedinačnih obradaka, i obradaka bez posebnih zahteva za tačnošću, koriste se takozvane ručne plazme. Slika 25. Tamo gde se zahteva veća preciznost, gde su veći obradci, ili su veće serije, koristi se automatski ili CNC plazma sistemi (slika 26)
Slika 26. Cnc plazma rezanje
Slika 27. Automacki plazma uredjaj za a)plazma prevlake i b)mikro plazmu
Slična situacija je i kod operacija nanošenja prevlaka. Česti su sistemi sa širokougaonim mlaznicama za raspršivanje praha i ručno vođenje, ali ima i takvih koji ispunjavaju stroge zahteve u pogledu debljine i homogenosti nanešenog sloja na jednom ili većem broju obradaka. Slika 27. Kada je u pitanju mikroplazma, to jest mikroobrada plazmom, a koja se dominantno odnosi na zavarivanje (na primer membrana), obradni sistemi su ili automatski, ili sa CNC upravljenjem. Slika 27.
Sada cemo da uporedimo dva plazma uređaja i njihove karakteristike.
Slika 28. Pwermax plazma aparat i njegove karakteristike
Prednosti ovog plazma uredjaja je mala velicina i mala tezina obezbeđuju odličnu portabilnost, podsticaj cena ditonera kompezuje varijacije ulaznih napona pružajući poboljšanje performansi na niskim naponima na motornim generatorima. Automatski se napon reguliše na ulazu, plug adapteri obezbeđuju poboljšanu svestranost. Kao i sa svim sistemima proizvedenim xipertxerm se obavezala da prevaziđe očekivanja kupca. Povermark 30 nije izuzetak. Potpuno novi dizajin, konstruisan od temelja, povermark 30 prestavlja industrijiski standard za performanse visoko portabl lak za korišćenje plazma sečenje sistema. Sa visoko naprednom tehnologijom inventara, povermax 30 ima nenadmašnu moć u svojoj klasi i neprevaziđenu industrije dežurnog rejtinga, a težak je samo 20 kg-60% laksi od predhodnih sistema u svojoj kategoriji. Iako kompletan i prenosiv, povermax 30 je robusna industrijska mašina sa pouzdanošću da očekujete od svetskog lidera u plazma rezanje tehnologijom do 50% radnog ciklusa, više nego bilo koji sistem u svojoj klasi, za instinsku industrijsku upotrebu konusnim 70-stepenim bakljom obezbeđuje bolju vidljivost i fleksibilnost luka na teško dostupnim aplikacijama, novi materijali daju fine uglove kvaliteta na tankom materijalu, takođe pruža odlične perfomanse na debljim materijalima novodizajniranim, veoma fleksibilna baklja.
Powermax u odnosu na druge brendove
Slika 29. Povermax u odnosu na druge brendove
Slika 30. Cnc portalni rezač i njegove karakteristike
Ovo je cnc portalni rezač tipa varplaz i veoma je precizan i pouzdan uređaj. Vrlo kvalietno plazma sečenje limova. Konstrukcija ovog rezača omogućava maksimalnu debljinu sečenja lima do 50 mm. Radna širina rezača je 1500mm a dužina 3000 mm ovo su karakteristike za varplaz 1530 dok varplaz 2040 ima radnu širinu 2000mm i dužinu reza 4000mm dok varplaz 2060ima najveće mogućnosti tako da njegova širina reza 2000mm a dužina čak 6000mm. Preciznost programiranja kod sva tri uređaja je 0.01mm dok preciznost mašine je 0.1mm. i sva tri modela imaju samo jednu glavu za sečenje...
9. ZAKLJUČAK Na osnovu navedenih podataka, dijagrama, tablica i slika mogu se izvesti slijedeći zaključci: Glavne tehnologije za razrez metalnih materijala bile su i ostaju laser, plazma i plinsko reznje. Svaka od njih ima svoje područje optimalne primene i svoje troškove uvođenje i korišćenja. U posljednjih 10 godina proizvođači laserskih i plazma izvora unapredili su ih tako da mogu kvalitetno rezati sve tanje i sve deblje limove. Tehnologije FineFocus i HiFocus premostile su razliku u kvaliteti reza izmedju lasera i plazme. Više od pola svih rezača koji se prodaju u svetu ima na sebi instaliran neki od plazma postupaka rezanja. Cena instalacije plazma rezača višestruko je manja od instalacije laserskog rezača iste funkcionalnosti. Plazma tehnologija rezanja efikasno pokriva najveći raspon debljina rezanja nerđajućih čelika kad se upoređuje s laserom i vodenim mlazom. Osim u područiju debljina do 6 mm gdje je rezanje laserom najbrže, na svim ostalim debljinama nerđajućih čelika najbrže se reže plazma postupkom kad se uspoređuje s laserom i vodenim mlazom. Rezanje plazmom pod vodom omogućava manje zagađenje štetnim plinovima i prašinom, manju buku, manje unošenje topline u materijale koji se režu i manju zonu utjecaja topline oko linije reza. Najveći uticaj na svojstva postupka rezanja i kvalitetu reza ima kombinacija plazmenih i vrtložnih plinova
10. LITERATURA: 1-Ilija Belić, nekonvencionalni postupci obrade, akademska misao, Beograd, 2010.
2http://store.weldersource.com/p-2867-hypertherm-powermax-30-plasmacutter-with-15-hand-torch.aspx 3http://www.hypertherm.com/en/Products/Handheld_cutting/Systems/powermax30 .jsp 4- http://hr.wikipedia.org/wiki/Rezanje_plazmom 5- http://www.varstroj-s.rs/aparati-za-plazma-secenje.php
