شرح أقواس البلازما: التعريف، وكيفية تشكيلها، والقطع مقابل استخدامات اللحام

إجابة مختصرة: قوس البلازما هو تفريغ كهربائي ينتقل عبر عمود من الغاز المتأين بدلاً من المعدن الصلب. يصبح هذا العمود، المقيَّد بفتحة فوهة صغيرة، نفثًا تبلغ حرارته حوالي 15.000 إلى 30.000 درجة مئوية — ساخنًا بما يكفي لإذابة كل المعادن الهندسية — وهذه الخاصية الفردية هي السبب في أن تأثيرًا فيزيائيًا واحدًا يمكن أن يقطع صفيحة بقطر 40 مم، ويمرر جذرًا نظيفًا في أنبوب غير قابل للصدأ بقطر 6 مم.

إذا قمت بتحديد أو شراء أو تشغيل معدات التصنيع، فإن السؤال المفيد نادرًا ما يكون ما هو قوس البلازما، ودائمًا ما يكون القوس الذي تحتاجه، وبأي تيار، وبأي غاز، وعلى أي آلة. ما يلي هو التعريف، وكيفية تشكيل القوس، والمتغيرات التي تظهر فعليًا على أرضية المتجر، حيث تتباعد واجبات القطع واللحام، والمواصفات التي تستحق الجدال حولها مع المورد قبل التوقيع على أمر الشراء.

ما هو قوس البلازما في الواقع؟

قوس البلازما هو تفريغ كهربائي مستدام يكون فيه المسار الموصل عبارة عن غاز يتم تسخينه حتى ينقسم إلى إلكترونات حرة وأيونات موجبة وجسيمات محايدة. بمجرد ضرب القوس، فإنه لا يحتاج إلى اتصال ميكانيكي بين القطب الكهربائي وقطعة العمل.

هناك ميزتان للتصميم تميزهما عن TIG أو قوس العصا. يتم تقليص القوس ميكانيكيًا: حيث تقوم فوهة نحاسية بدفع التفريغ عبر فتحة ضيقة، مما يؤدي إلى رفع كثافة التيار ودرجة الحرارة الأساسية أعلى بكثير من قوس الاحتراق الحر. ويوضع القطب الكهربائي داخل جسم الشعلة، بعيدًا عن قطعة العمل، وبالتالي فإن غاز التدريع بدلاً من الغلاف الجوي القوسي يحمي حوض اللحام أو الوجه المقطوع.

أرقام عمل مفيدة عند مقارنة الأسعار:

• درجة الحرارة الأساسية: حوالي 15.000-30.000 درجة مئوية.
• قطر عمود القوس: حوالي 1-5 مم، يتم تحديده حسب حجم الفتحة وتدفق الغاز والتيار.
• نطاق القطع: 30-400 أمبير يغطي الصفائح الرقيقة إلى حوالي 50 مم من الفولاذ الكربوني؛ تصل الأنظمة عالية الوضوح إلى أبعد من ذلك على الفولاذ المقاوم للصدأ.
• نطاق اللحام: بلازما دقيقة من 0.1 مم تقريبًا إلى أعلى؛ لحام ثقب المفتاح إلى حوالي 10-12 ملم في تمريرة واحدة.

كيف يتشكل القوس، خطوة بخطوة

يتبع التكوين تسلسلًا ثابتًا، ويظهر الخطأ في أي خطوة إما كبداية فاشلة أو كقوس يرفض البقاء مستقرًا.

1. الغاز يؤسس المسار. يتدفق الهواء المضغوط أو النيتروجين أو الأرجون أو مزيج الأرجون والهيدروجين عبر الشعلة بمعدل متحكم فيه ويدور.
2. يبدأ التأين. تعمل شرارة عالية التردد، أو اتصال قصير بين القطب والفوهة، على تحرير الإلكترونات الأولى.
3. التيار يتولى زمام الأمور. يحافظ مصدر التيار المستمر على التفريغ ويتم إيقاف تشغيل الدائرة عالية التردد.
4. الانقباض والموازاة. تقوم الفوهة ودوامة الغاز بضغط القوس في بقعة طاقة مركزة.
5. نقل إلى الشغل. في القطع واللحام بقوس البلازما، يتصل جذر القوس باللوحة ويمر مسار العودة عبر سلك العمل؛ قبل تلك اللحظة كان مجرد قوس تجريبي.

متغيرات قوس البلازما التي ستقابلها

تعود معظم أخطاء الإنتاج إلى الخلط بين هذه الأوضاع. فهي غير قابلة للتبديل، والقوس المزدوج ليس عملية على الإطلاق، بل هو ضرر يحدث في الوقت الفعلي.

القطع واللحام: نفس القوس، وواجبات مختلفة

يمكن لعائلة واحدة من مصادر الطاقة أن تخدم كلا الأمرين، لكن نافذة التشغيل مختلفة تمامًا. يؤدي القطع إلى زيادة كثافة الطاقة وتدفق الغاز إلى أقصى حد بحيث يقوم النفاث بنفخ المعدن المنصهر بعيدًا عن الشق؛ يريد اللحام عمودًا منخفض الاضطراب ومحكم التحكم ويذوب دون إحداث ثقب. يعد خلط دورتي العمل أسرع طريقة لحرق المواد الاستهلاكية.

حيث تكتسب أقواس البلازما مكانتها

في أي مكان يجب قطع أو لحام وصلة دائرية، يفوز قوس البلازما الميكانيكي بالتكرار: صهاريج التخزين وأوعية الضغط، ومكبات أنابيب المعالجة، وأقسام برج الرياح، والعوارض H والفولاذ الهيكلي، والصفائح الرقيقة لأعمال الأجهزة والفضاء.

تعتبر أعمال الخزانات والقذائف هي الحالة الكلاسيكية. يمتد رأس القوس المغمور أو البلازما على طول خط التماس بينما تدور القشرة تحته، وبالتالي يهبط جذر القوس في نفس المكان في كل ممر. وهذا يضع العبء على الدوران نفسه - يظهر تشغيل الأسطوانة ونعومة القيادة وثبات السرعة بشكل مباشر في شكل حبة. تغطي الدوارات الملائمة ذات الرفع الهيدروليكي معظم أقطار السفن متوسطة الحجم؛ تم توضيح الأسباب المنطقية وراء هذا الاختيار في هذه المذكرة حول كيفية القيام بذلك تعمل دوارات اللحام على تغيير تصنيع الخزانات والأنابيب .

دوار اللحام الملائم 40T مع الرفع الهيدروليكي والحركة المدارية اليدوية يعالج تركيب ولحام قطع العمل الأسطوانية بوزن 40 طنًا، مع إمكانية ضبط الارتفاع الهيدروليكي، والسير اليدوي بالسكك الحديدية، والدوران المتغير السرعة لطبقات الخزانات والأوعية. عرض المنتج →

ليست كل قطعة عمل أسطوانية. بالنسبة لأغطية المضخات والإطارات وأجسام الصمامات، يقوم محدد موضع اللحام بتحويل الوصلة إلى الوضع المسطح أو الأفقي الذي يفضله القوس الضيق، ويحافظ الإمالة والدوران المتحكم فيهما على الزاوية في جزء من الدرجة - وهو أمر مهم عندما يكون عرض ثقب المفتاح بضعة ملليمترات فقط.

جهاز تحديد موضع اللحام الذي يتم التحكم فيه مؤازرًا 1T جهاز تحديد موضع مؤازر بوزن طن واحد للأجزاء غير الأسطوانية، يوفر إمالة بمقدار 0–105 درجة ودورانًا مستمرًا بزاوية 360 درجة للحفاظ على محاذاة الشعلة في اللحام الآلي. عرض المنتج →

عادةً ما يتم تشغيل طبقات طويلة مستقيمة باستخدام الشعلة المحمولة على عمود وذراع الرافعة فوق السرير أو مجموعة من البكرات. تتيح الحركة المدارية الكهربائية للرأس التأرجح بشكل واضح للتحميل والعودة إلى نفس الزاوية المبرمجة، مما يقلل من وقت الإعداد بين الأجزاء.

4030 عمود وذراع مخصص مع حركة مدارية كهربائية عمود وذراع مخصصان للحام الأوتوماتيكي، مع حركة مدارية كهربائية لوضع طبقات مستقيمة طويلة وإعداد السرعة بين الأجزاء. عرض المنتج →

يجمع إنتاج أبراج الرياح بين هذه العناصر الثلاثة: يتم تركيب الأصداف على دوارات، ويتم تشغيل طبقات طولية تحت ذراع الرافعة، ويتم اختيار عملية القوس - البلازما، أو القوس المغمور أو الهجين - للاختراق وسرعة السفر. تتم تغطية عملية المقايضة في هذه المقالة تكنولوجيا اللحام لتوليد طاقة الرياح .

ما يجب التحقق منه قبل الشراء

يتم تحديد جودة قوس البلازما في ورقة المواصفات، وليس من خلال الجزء التجريبي. ستة عناصر هي الأكثر أهمية.

• دورة العمل في التيار الحقيقي الخاص بك. إن الآلة التي تبلغ 200 ألف والتي تم تصنيفها بنسبة 60 بالمائة هي آلة مختلفة عن تلك التي تم تصنيفها بنسبة 100 بالمائة.
• تبريد الشعلة وتكلفة المواد الاستهلاكية لكل متر من القطع. تكلف المشاعل المبردة بالماء أكثر وتستمر لفترة أطول بكثير عند درجة حرارة تزيد عن 100 أمبير تقريبًا.
• إمدادات الغاز والنقاء. يعد التلوث وتدلي الضغط من أكثر الأسباب شيوعًا للأقواس غير المستقرة.
• دقة الحركة. بالنسبة لللحام الميكانيكي، ابحث عن موضع مؤازر بمقدار ±0.1 مم أو سرعة أفضل وقابلة للتكرار تحت الحمل.
• سعة التحميل مع الهامش. حجم الدوارات ومحددات الموضع لأثقل قطع العمل بالإضافة إلى الأدوات، وليس المتوسط.
• التصديق والتوثيق. إن علامة CE وسجلات الاختبار وزيارة المصنع تخبرك بأكثر من مجرد كتيب.

تشخيص أخطاء قوس البلازما الشائعة

تحتوي معظم الأخطاء على قائمة قصيرة من الأسباب، وعادةً ما يكون الإصلاح الأرخص هو الحل الصحيح.

• خبث على الجانب السفلي من القطع: سرعة السفر بطيئة جدًا، أو التيار منخفض جدًا، أو المواجهة المفرطة.
• الانحناء المزدوج: فوهة مهترئة أو غير صحيحة، أو عدم كفاية المواجهة، أو الرطوبة في خط الغاز.
• عمر استهلاكي قصير: تدفق سائل التبريد ضعيف، غاز ملوث، أو ثقب على ارتفاع منخفض جدًا.
• تجول القوس أو انهيار ثقب المفتاح عند اللحام: تدفق غاز غير صحيح، أو تراكم مغناطيسي في قطعة العمل، أو فجوة مشتركة غير مهيأة.
• المسامية في لحامات PAW: فقدان تغطية التدريع، أو التقاط الهيدروجين، أو طول القوس الطويل جدًا.

الأسئلة المتداولة

هل قوس البلازما أكثر سخونة من قوس TIG؟

نعم، عادة بعامل اثنين أو أكثر. يقع قوس TIG الحر المحترق عند حوالي 10000-11000 درجة مئوية، بينما يصل قوس البلازما المحدود إلى 15000 درجة مئوية وما فوق. الميزة ليست الحرارة وحدها، بل التركيز: تصل الطاقة في عمود ضيق.

هل يمكن لقوس البلازما أن يقطع أي مادة؟

لا. يتطلب القطع بالقوس المنقول قطعة عمل موصلة للكهرباء، لأن التيار يجب أن يعود عبر سلك العمل. لا يمكن قطع الزجاج والسيراميك ومعظم المواد البلاستيكية بهذه الطريقة.

لماذا تحتاج الشعلة إلى قوس تجريبي؟

يقوم القوس الدليلي بتأين مسار الغاز عند تيار منخفض حتى يتمكن القوس الرئيسي من النقل لحظة وصول الشعلة إلى اللوحة. كما أنه يسمح للشعلة بالبدء على الأسطح المطلية أو الصدئة أو المطلية التي قد تؤدي إلى كسر البداية.

هل اللحام بقوس البلازما مجرد شكل مختلف من TIG؟

لا، يترك TIG القوس حرًا للانتشار، بينما يجبره PAW عبر فوهة. والنتيجة هي عمود أكثر كثافة، ووضع ثقب المفتاح لاختراق تمريرة واحدة، وحساسية أقل بكثير لطول القوس.

هل يعمل قطع البلازما تحت الماء؟

نعم. القطع تحت الماء يقلل من الضوضاء والدخان والأشعة فوق البنفسجية، وهذا هو السبب في أنه شائع في أحواض بناء السفن وفي مصانع قطع الألواح غير القابلة للصدأ أو المطلية.

الخط السفلي

قوس البلازما هو تفريغ مقيد من خلال الغاز المتأين، ومهمته الصناعية هي القطع واللحام. يحتاج القطع إلى أقصى كثافة للطاقة وتدفق الغاز؛ يحتاج اللحام إلى عمود ثابت وموضع بدقة. بين الاثنين توجد الآليات - الدوارات، وأجهزة تحديد الموضع، وأذرع الأعمدة التي تثبت الجذر القوسي في المكان الذي يشير الإجراء إلى أنه يجب أن يكون فيه بالضبط. احصل على معلمات القوس بشكل صحيح، ثم اجعل الحركة قابلة للتكرار، وتصبح العملية قابلة للتنبؤ بها جزءًا بعد جزء.