Chắc hẳn chúng ta đã từng nghe qua rất nhiều về gia công cắt bằng hồ quang những để hiểu rõ hơn về khái niệm gia công cắt bằng hồ quang là gì ? Biết được nguyên lý gia công ? Biết thêm về các dụng cụ và thiết bị dùng trong gia công ? Các thông số công nghệ ? Phạm vi ứng dụng, hướng phát triển của nhóm gia công này cũng như các kiến thức liên quan khác. Hãy theo dõi bài viết dưới đây bạn nhé!
Contents
Gia công cắt bằng hồ quang là gì ?
Về phương diện vật lý thì Plasma là chất khí đã phân hủy và ion hóa mạnh, tức là hỗn hợp của phân tử, nguyên tử, ion và điện tử theo một tỉ lệ nhất định. Một vật chất có trạng thái Plasma nếu động năng trung bình (W) của các phần tử hạt lớn hơn thế năng ion hóa (U) (bắt đầu) có sự phân hủy nguyên tử, điện tử tách ra từ hạt của nguyên tử, ion được cấu thành, nhưng nhỏ hơn 10 mũ 6 eV. Plasma là một trạng thái vật chất thứ tư, là hỗn hợp có n thành phần (ion, điện tử và phần tử trung tính). Gia công bằng tia Plasma hay hồ quang là công nghệ dùng tia Plasma sinh ra từ hồ quang cháy giữa catod và anod (vật gia công đầu phun) hoặc bằng tia hồ quang Plasma.
Nguyên lý gia công bằng phương pháp hồ quang – Plasma
Là phương pháp gia công dùng dòng plasma có nhiệt độ từ 10.000 – 14.000°C để cắt kim loại bằng cách làm cho nó nóng chảy cục bộ tại vị trí và vùng áp lực của dòng khí đẩy phần kim loại nóng chảy ra khỏi vị trí đó. Quá trình cắt plasma được chia làm 2 phần:
Đầu tiên dòng khí nóng làm nóng chảy và xuyên thủng vật liệu.
Sau đó dòng plasma được dịch chuyển theo đường dẫn đã được vạch sẵn để cắt vât liệu.
Dòng plasma là một hỗn hợp khí của các electron tự do, các ion dương, nguyên tử và phân tử. Các loại khí thường dùng để tạo plasma là nitrogen, Argon, Hydrogen hay hỗn hợp các khí này. Dòng plasma được phát sinh giữa điện cực (Catod) bên trong vòi phun (thường là tungsten) và chi tiết gia công (Anod). Dòng plasma đi qua dòng nước làm nguội ở đầu vòi phun và nó được thu hẹp lại thành tia để tác động trực tiếp vào vị trí yêu cầu. Tia plasma đến chi tiết gia công có vận tốc cao và nhiệt độ cực nóng tại tâm của nó, nhiệt độ này đủ để cắt đứt miếng kim loại dày 155,4mm.
Dụng cụ và thiết bị gia công bằng hồ quang hay Plasma
Chúng ta có thể thấy các loại hồ quang Plasma được dùng trong nhiều thiết bị như hàn, cắt, tiện. Tuy nhiên trong phần này mình xin giới thiệu thiết bị tiện bằng plasma thôi nhé.
Quá trình xảy ra khi tiện bằng plasma không phải là quá trình toả nhiệt, tức là không nung nóng vật liệu cần lấy đi mà dùng tia plasma cực mạnh và mật độ tập trung cao làm nóng chảy bề mặt gia công, bằng động năng nó đẩy kim loại đã nóng chảy. Tia Plasma cực mạnh và mật độ tập trung cao làm nóng chảy bề mặt gia công, bằng động năng nó đẩy đi lượng loại kim loại đã nóng chảy. Dùng chất khí mà động năng của nó là lớn ở một nhiệt độ nhất định.
Hỗn hợp khí argon – hydrogen có thể thỏa mãn yêu cầu này. Quá trình động lực trong tiện bằng tia Plasma cũng giống như tiện trên bàn tiện thông thường, chỉ có điều khác là thay vì dùng dao tiện, ở đây chúng ta dùng đầu phun Plasma. Để tiện thì nên dùng đầu phun có hồ quang trọng, vì trong trường hợp này điện cực được làm mát bằng nước nối với cực âm của nguồn phát điện một chiều và từ điện cực đó nó qua điện cực của vòi phun với cực dương của nguồn phát. Để cho quá trình được ổn định thì phải giữ góc nghiêng giữa vòi phun plasma với mặt phẳng thẳng góc với mặt gia công khoảng 60°.
Tiến hành cắt
Cắt bằng điện cực nóng chảy
– Chọn que hàn và đường kính que hàn
que hàn dùng để cắt cần chọn que hàn có thuốc bọc dày để đường cắt gọn và nhỏ. Đường kính que hàn được chọn theo chiều dày vật cắt
– Cường độ dòng điện
Khi cắt, cường độ dòng điện lấy lớn hơn so với khi hàn 30%. Thông thường cường độ dòng điện cắt lấy bằng 60 – 65 d.
Đường kính que hàn và cường độ dòng điện cắt có thể chọn theo bảng sau:
– Góc nghiêng que hàn
Khi bắt đầu cắt, que hàn đặt vuông góc với bề mặt vật cắt, sau đó điều chỉnh que hàn nghiêng về phía ngược với hướng cắt một góc 60 – 900 như hình:
– Chuyển động que hàn
Cắt vật dày: khi cắt vật dày ngoài chuyển động dọc theo đường cắt, que hàn còn chuyển động lên xuống giữa mặt phẳng trên và mắt dưới của tấm cắt
Cắt vật mỏng: cắt vật mỏng que hàn chỉ cần chuyển động thẳng dọc theo trục đường cắt.
Chú ý:
Khi cắt theo đường thẳng, để làm dễ dàng cho quá trình cắt, người ta thường dùng dưỡng đặt dọc theo đường cắt
Cắt các đường cắt dài, phải chia đường cắt thành nhiều đoạn bằng nhau và dùng các đường cắt ngược chiều, so le. Khi cắt không nên cắt đứt ngay mà để lại một gờ nhỏ ở giao điểm giữa các đường cắt của từng đoạn để tránh vật cắt bị cong vênh
Cắt kim loại bằng hồ quang thì chiều dày vật cắt không nên quá 30mm và chiều dài hồ quang khi cắt phải lớn hơn khi hàn.
Cắt bằng điện cực không nóng chảy
Điện cực không nóng chảy dùng để cắt thường là điện cực cacbon. Cắt bằng điện cực cacbon là dùng nhiệt của hồ quang làm nóng chảy kim loại cắt, đồng thời nhờ dòng khí nén xung quanh cực cacbon để thổi kim loại đã nóng chảy để tạo thành rãnh cắt. Do vậy, cắt bằng điện cực cacbon chảy phải dùng kìm đặc biệt vừa dẫn điện, vừa dẫn khí nén
Cắt bằng điện cực cacbon có thể dùng dòng 1 chiều hoặc xoay chiều
Chế độ cắt kim loại bằng điện cực cacbon như trong bảng sau:
Cắt bằng điện cực cacbon được ứng dụng để:
– Chuẩn bị cạnh hàn (vát mép)
– Khoét các lỗ, khuyết tật của mối hàn, thỏi đúc… và dùng trong hàn vá
– Cắt bavia của các thỏi đúc, các đầu thừa của kết cấu, chi tiết.
Các thông số công nghệ của gia công bằng Plasma
Chúng ta sẽ có các thông số công nghệ tiện bằng tia Plasma như sau:
- Tốc độ (Vk)
- Tốc độ tiến của vòi phun (e).
- Cường độ dòng điện (I).
- Điện áp (V).
- Tốc độ chảy của gaz (Vg).
- Góc đặt của vòi phun.
Việc điều chỉnh khoảng cách giữa đầu phun và chi tiết gia công là quan trọng. Kích thước của một điện cực có thể được dùng để gia công vật liệu có bề rộng hay bề dày bằng cách điều chỉnh thích hợp các thông số như mức năng lượng, loại khí, tốc độ phun khí, tốc độ di chuyển của đầu phun và góc cắt. Bằng thực nghiệm người ta tìm ra những trị số tối ưu với nhiều vật liệu khác nhau. Chúng ta có thể tham khảo bảng dưới đây để hiểu thêm.
Để các biến dạng đã vạch sẵn có thể điều khiển vòi phun plasma bằng tay, tuy nhiên độ chính xác không cao. Để cải thiện điều này người ta cho gắn đầu phun plasma vào một tay máy được điều khiển bằng chương trình số như vậy không những tăng độ chính xác mà tốc độ cắt cũng được tăng lên. Phương pháp gia công bằng hồ quang plasma có thể cắt được bất cứ kim loại dẫn điện nào, các vật liệu thường cắt bằng hồ quang plasma là thép cacbon, thép không rỉ và nhôm.
Ưu điểm
Ưu điểm của cắt hồ quang plasma điều khiển bằng chương trình số là tốc độ cao. Tốc độ cắt dọc theo một đường dẫn nào có thể lên đến 0,182 m/s cho miếng nhôm dày 6,35 mm; 0,085 m/s cho miếng thép dày 6,35 mm. Tốc độ cắt này giảm dần với tấm vật liệu dày hơn. Ví dụ tốc độ tối đa khi cắt một miếng nhôm dày 100 mm là 0,0085 m/s.
Các lưu ý khi sử dụng phương pháp này
Khi sử dụng tia Plasma, ngoài các biện pháp an toàn lao động đối với công nhân còn cần thêm những quy định nghiêm ngặt để đề phòng tai nạn. Điện áp không tải của nguồn là 100 – 400 V, điện áp làm việc là 80 -120 V, có nguy cơ điện giật, cần chú ý nối đất và cách điện tốt, đồng thời tăng cường các biện pháp chống nóng và chống bức xạ (tia rơngen, tia hồng ngoại, tia cực tím . . .). Cần đặc biệt chú ý chống ngộ độc, chống nổ gaz. Trong quá trình làm việc có những chất nóng và hơi độc sinh ra, nên nơi sản xuất cần chú ý lắp hệ thống thông hơi mạnh. Cũng cần lo việc chống tác dụng của tiếng ồn.
Phạm vi ứng dụng của gia công bằng Plasma
Chúng ta có thể ứng dụng phương pháp gia công này trong nhiều trường hợp khác nhau nếu thấy phù hợp. Cụ thể ta có thể dùng trong một vài trường hợp như:
- Hầu hết ứng dụng của gia công bằng plasma là gia công cắt tấm kim loại.
- Đột lỗ hay gia công cắt dọc theo những đường dẫn xác định.
- Có thể gia công được bằng tay hoặc bằng điều khiển CNC.
- Có thể gia công bất cứ kim loại nào như : thép cacbon, nhôm, thép không gỉ.
Trên đây là những thông tin liên quan đến phương pháp gia công bằng hồ quang do Luật Trẻ Em đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với những chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn có thêm nhiều kiến thức hơn về phương pháp gia công này nhé!
Đăng bởi: Trường Tiểu học Thủ Lệ
Chuyên mục: Tổng hợp
