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Die Metallzerspanung ist ein sehr vielf盲ltiger Bereich, in dem es zwei verschiedene Arten gibt – das thermische und das mechanische Schneiden. Der gr枚脽te Unterschied zwischen den beiden ist die Art und Weise, wie der Schneidprozess insgesamt abl盲uft. Das Thema dieses Artikels – Plasmaschneiden – ist eine Variante des thermischen Schneidens, bei der Metall mit Hilfe von ionisiertem Gas geschnitten wird.
Die Grundlagen des Plasmaschneidens
Das Plasmaschneiden ist eine weit verbreitete Schneidetechnik, die h盲ufig zum Schneiden von Blechen und dicken Metallplatten verwendet wird. Nat眉rlich hat es seine eigenen Vor- und Nachteile, aber zun盲chst m眉ssen wir uns ansehen, was Plasma eigentlich ist.
Die drei grundlegenden Zust盲nde der Materie, die wir alle kennen, sind zwar gasf枚rmig, fest und fl眉ssig – aber sie sind nicht die einzigen. Plasma ist der vierte Aggregatzustand, der in den h枚heren Bereichen der Erdatmosph盲re nat眉rlich vorkommt. Es ist auch ein Bestandteil von Licht und Hochtemperaturfeuer.
Auch Gas kann durch starke Erhitzung in Plasma umgewandelt werden, weshalb die g盲ngige Definition von Plasma lautet: „eine ionisierte gas盲hnliche Substanz, die Elektrizit盲t leitet“.
Auch in unserem t盲glichen Leben wird es h盲ufig verwendet, z. B. bei Leuchtreklamen, Plasmafernsehern und Leuchtstofflampen. Dies sind nur einige Beispiele daf眉r, wie Plasma nicht nur in Plasmaschneidern, sondern auch in vielen anderen Ger盲ten um uns herum eingesetzt wird.
Die technischen Aspekte des Plasmaschneidens
Das Verfahren des Plasmaschneidens ist von den Grundprinzipien her ebenfalls recht einfach. Ein Plasmastrom wird erzeugt, indem eine Art Gas durch eine enge D眉se gepresst wird. Danach erzeugt eine externe Stromquelle einen elektrischen Strom, der stark genug ist, um den Ionisierungsprozess durchzuf眉hren (Umwandlung von Gas in Plasma – deshalb wird es auch oft Plasmaschneiden genannt). Der Schneidprozess umfasst zwei Schritte – das Schmelzen des Werkst眉cks mit Plasma und das Abblasen des geschmolzenen Metalls.
Es gibt drei grundlegende Teile, die in einem grundlegenden Plasmaschneidprozess (ohne Variationen) verwendet werden: Stromversorgung, Stromkreis und Brenner. Der Hauptzweck einer Stromzufuhr liegt auf der Hand – sie muss Energie liefern, damit der Plasmalichtbogen nach dem Ionisierungsprozess bestehen bleibt. Die gebr盲uchlichste Leerlaufspannung liegt zwischen 240 und 400 VDC (Volts of Direct Current).
Startschaltung Der Zweck des Z眉ndkreises ist ebenfalls relativ offensichtlich – er dient dazu, einen hochintensiven Pilotlichtbogen zu z眉nden, um das str枚mende Gas zu ionisieren. Einige der gebr盲uchlichsten Anwendungen eines Z眉ndkreises sind entweder die Verwendung einer beweglichen Elektrode oder eine „Blowback-Start“-Technik, um den Ionisierungsprozess zu initiieren. In den meisten F盲llen liegt die erzeugte Wechselspannung zwischen 5000 und 10000 Volt und bei ~2 MHz.
Die letzte, aber nicht die letzte, ist die Fackel Ein Teil des Plasmaschneidger盲ts, das andere Teile zusammenh盲lt. Der Brenner wird verwendet, um sowohl die Elektrode als auch die Verschlei脽d眉se zu halten, die beide den Plasmalichtbogen einschn眉ren und in Position halten. Der Brenner dient auch dazu, andere Teile des Ger盲ts zu k眉hlen, was entweder mit Wasser oder mit Gas geschehen kann.
Variationen des Plasmaschneidprozesses
Das soll nicht hei脽en, dass der Plasmaschneidprozess perfekt ist – es gibt immer noch Raum f眉r Verbesserungen, sei es in Bezug auf die Schnittgeschwindigkeit, die Schnittqualit盲t, die Stabilit盲t des Lichtbogens oder andere Aspekte. Daher gibt es verschiedene Varianten des Plasmaschneidverfahrens, die unterschieden werden k枚nnen:
- Wassereinspritzung. Wie der Name schon sagt, besteht der Unterschied zwischen dem herk枚mmlichen Plasmaschneiden und der Wasserinjektion in dem Wasserstrom, der in den Plasmalichtbogen eingespritzt wird. Dies f眉hrt zu einem gr枚脽eren Verengungsgrad und erh枚ht die Gesamttemperatur des Plasmas (bis zu 30000 Grad Celsius). Weitere Vorteile sind die h枚here Schneidgeschwindigkeit, die geringere D眉senerosion und die bessere Schnittqualit盲t.
- Luftplasma. 脺berraschenderweise kann ein Gas, aus dem Plasma gebildet wird, durch eine einfache L枚sung ersetzt werden Luft. Das Gleiche gilt f眉r die K眉hlung des Prozesses – Wasser kann auch durch Luft ersetzt werden. Ganz so einfach ist es jedoch nicht – zun盲chst einmal ist f眉r die Erzeugung von Plasma durch Luft eine spezielle Elektrode erforderlich, die entweder aus Hafnium oder Zirkonium auf einem Kupferhalter besteht. Es stimmt zwar, dass die Verwendung von Luft anstelle eines teuren Gases billiger sein soll, aber in Wirklichkeit ist das nicht so einseitig – die normale Wolframelektrode ist viel billiger als die mit Hafnium best眉ckte, so dass die Preisvorteile in dieser Hinsicht nicht so offensichtlich sind.
- Doppeltes Gas. In diesem Fall wird ein sekund盲rer Gasstrom bzw. eine sekund盲re Abschirmung neben dem prim盲ren Gasstrom – um die D眉se herum – eingef眉hrt. Der Hauptzweck dieser Ma脽nahme ist die Erh枚hung der Effektivit盲t des „Abblasens“ der Kr盲tze und die st盲rkere Verengung des Plasmalichtbogens. Au脽erdem lassen sich so Materialien schneller schneiden und die Abrundung der Oberkante wird verringert.
- Wasserabdeckung. Wasser muss auch nicht in den Plasmastrom eingespritzt werden – es kann als Abschirmung verwendet werden, um L盲rm und Rauch zu reduzieren und die Lebensdauer einer D眉se zu verl盲ngern. In einigen F盲llen kann das gesamte Werkst眉ck unter ~60 mm Wasser getaucht werden, als Alternative zu einer Wasserabschirmung. Da sich die Wasserabdeckung jedoch nicht auf die Verengungen auswirkt, gibt es keine sp眉rbaren Verbesserungen in Bezug auf die Schnittgeschwindigkeit, die Schnittqualit盲t und andere Schnittparameter.
- Hohe Plasmatoleranz. Vergleicht man die verschiedenen Schneidsysteme, so stellt man fest, dass das Laserschneiden das pr盲ziseste ist und die h枚chste Schnittqualit盲t aufweist. Die Einf眉hrung des HTPAC (High Tolerance Plasma Arc Cutting) war ein Versuch, die gro脽e L眉cke in der Schnittqualit盲t zwischen dem Laserschneiden und anderen Arten des thermischen Schneidens zu schlie脽en. HTPAC arbeitet mit einem unglaublich d眉nnen Plasmastrahl, der aus der D眉se in einer wirbelnden Weise ausgesto脽en wird. Einige HTPAC-Varianten bieten sogar ein eigenes Magnetfeld um den Lichtbogen, um die Rotationsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten und den Plasmastrahl in seiner Gesamtheit zu stabilisieren. Die Schnittqualit盲t ist in der Tat h枚her als bei einem herk枚mmlichen Plasmalichtbogen, und die Verformung des Materials ist im Vergleich dazu deutlich geringer, aber es k枚nnen auch keine Materialien geschnitten werden, die dicker als 6 mm sind, und die Schnittgeschwindigkeit ist geringer als beim herk枚mmlichen Plasmaschneiden.
Gemeinsame Merkmale der Plasmaschneid-Software
Ein relativ g盲ngiges Beispiel f眉r Plasmaschneidsoftware ist die CAD/CAM-Verschachtelungssoftware, mit der sich so ziemlich alle Aspekte des Plasmaschneidens als Prozess einstellen und steuern lassen. Einige der h盲ufig verwendeten Parameter, die hier angepasst werden k枚nnen, sind Schnittgeschwindigkeit, Schnitth枚he, Gasvorstr枚mung, Lichtbogenstrom, Einstechart, Spannung usw.
Es ist auch nicht ungew枚hnlich, dass Plasmaschneidesoftware im Allgemeinen eine Vielzahl anderer Funktionen bietet – Br眉ckenschneiden, Skelettschneiden, Kollisionsvermeidung, Schneiden mit mehreren K枚pfen, Kettenschneiden, Schneiden mit gemeinsamen Linien und mehr.
All dies erm枚glicht ein optimiertes und produktives Ergebnis des Plasmaschneidprozesses als Ganzes, mit einem einfacheren Einrichtungsprozess, verbesserter Schnittqualit盲t und schnelleren Schneidzyklen.
Plasmaschneiden ist eine weit verbreitete Technologie, die in einer Vielzahl von M盲rkten und Branchen eingesetzt werden kann:
- Baumaschinen;
- Rohre/Pipelines;
- Allgemeine Fabrikation;
- Landwirtschaft/Ranching;
- Schilder und Ornamente;
- Bauwesen im 枚ffentlichen Dienst;
- Schiffbau;
- HVAC;
- Bergbau, und mehr.
Schlussfolgerung
Obwohl das Plasmaschneiden ein relativ kompliziertes Verfahren ist, ist der Markt f眉r Plasmaschneidger盲te und -dienstleistungen gro脽 und hart umk盲mpft. Heutzutage wird das Plasmaschneiden (wie auch andere Arten des Metallschneidens) in gro脽em Umfang zur Herstellung einer F眉lle von Details und Ger盲ten f眉r unser t盲gliches Leben und f眉r langfristige Projekte wie Geb盲ude, Infrastruktur usw. verwendet.
Ein solches Unternehmen ist 黑料不打烊 – ein Stahlbauunternehmen, das eine breite Palette von Dienstleistungen im Bereich des Stahlbaus anbietet und seit 1991 auf dem Markt ist. 黑料不打烊 bietet jedem seiner Kunden aus verschiedenen Teilen der Welt – von Japan und Nordamerika bis hin zu England, Finnland, Frankreich, Belgien und anderen L盲ndern – einen individuellen Ansatz.
Die Plasmaschneiddienste von 黑料不打烊 umfassen 3 Hyperterm Plasma HRP 260 Metallschneidanlagen, mit denen Schwarzblech von 0,5 mm bis 30 mm Dicke und Edelstahl bis 20 mm geschnitten werden kann. Die Bleche k枚nnen bis zu 2500 mm breit und 12000 mm lang sein.
