Plazma ve strojírenství

Plazma tvoří až 99 % pozorované hmoty vesmíru Plazma ve formě blesku, polární záře, uvnitř zářivek a tzv. neonů, plazma tvoří také hvězdy, mlhoviny

Blesk

Polární záře

Plazma 4. skupenství hmoty vysoce ionizovaný plyn vysoká teplota - 10 000°C elektrická vodivost

Plazmové plyny Plazmové plyny Ar Ar + He Ar + H2 Fokusační a ochranné plyny Ar + N2

Plazmové plyny Přivádí se do elektrického oblouku Dochází k ionizaci a disociaci jednoatomový argon Dvouatomový vodík, dusík, kyslík a vzduch

Fokusační plyny zaostřují paprsek plazmatu po jeho výstupu z trysky hořáku argon, dusík nebo směs argonu a vodíku, popř. argonu a dusíku

Asistentní plyny obklopují paprsek plazmatu a pracovní místo na obrobku a chrání je před účinkem atmosféry argon a dusík

Plazmový hořák

Svařované materiály Všechny druhy ocelí Cu Al Ti Mo Ni

Způsoby svařování Plazma Plazma + MIG Mikroplazmové svařování S pomocnou elektrodou, malý elektrický proud S pomocnou elektrodou, velký elektrický proud Bez pomocné elektrody Mikroplazmové svařování Malý elektrický proud Použití na tenké folie od 0,01 mm

Schéma svařování plazmou

Systém plazma + MIG S pomocnou elektrodou, malý elektrický proud

Systém plazma + MIG S pomocnou elektrodou, velký el. proud

Systém plazma + MIG S pomocnou elektrodou, velký el. proud Vlivem velkého proudu a šikmé W elektrody se vychýlí konec drátu a začne rotovat kolem osy hořáku. Oblouk zasáhne větší plochu a sníží se výrazně hloubka svaru

Plazmové navařování

Svařování plazmou stabilní svařovací proces hořák s intenzivně chlazenou hubicí Ve srovnání s laserovým paprskem má plazmový oblouk nižší koncentraci energie nesrovnatelně vyšší energetickou účinnost nižší celkové provozní náklady podobá metodě TIG (WIG)

Schéma svařování plazmou

Schéma stroje pro svařování plazmatem 1 – kontrolní a řídicí systém 2 – stabilizační plyn 3 – zdroj pracovního elektrického oblouku 4 – anody 5 – místo svaru 6 – regulátor tlaku 7 – zásobník plynu, 8 – systém ovládání pohybů mechanických částí stroje, 9 – podávání svařovacího drátu 10 – katoda 11 – zdroj pomocného elektrického oblouku

Řežeme plazmatem

Obrábění plazmatem ohřev nebo tavení materiálu za extrémně vysokých teplot nad 1 000 °C Oblouk hoří mezi netavící se katodou vyrobenou z wolframu a anodou, kterou tvoří obráběný materiál nebo těleso hořáku

Řezání oceli plazmou

Plazmové hořáky

Hořák s plynovou stabilizací transferovým obloukem 1 – těleso hořáku 2 – katoda 3 – přívod plynu (argon) 4 – chlazení hořáku 5 – paprsek plazmatu 6 – obrobek

Hořák s plynovou stabilizací s netransferovým obloukem 1 – těleso hořáku 2 – katoda 3 – přívod plynu (argon) 4 – chlazení hořáku 5 – paprsek plazmatu 6 – obrobek

Plazmový hořák s vodní stabilizací 1 – těleso hořáku 2 – katoda 3 – přívod plynu (argon) 4 – chlazení hořáku 5 – paprsek plazmatu 6 – obrobek 7 - přívod vody

Zařízení pro obrábění materiálů plazmatem

Zařízení pro obrábění materiálů plazmatem plazmový hořák zdroj elektrického proudu; řídicí jednotka manipulační zařízení, tj. souřadnicový pracovní stůl, manipulátor nebo robot

Řezání plazmatem

Výrobky řezané plazmatem

Výhody řezání plazmatem: použití více hořáků Řezání oceli do 30 mm 10x rychlejší než u řezání plamenem Automatizace Řezání pod vodou malé tepelné ovlivnění nehlučné

Nevýhody řezání plazmatem: suché řezání : t max = do 160 mm (180 mm) řezání pod vodou: t max = do 120 mm širší řezná spára oproti řezání laserem

Klíčová dírka

Klíčová dírka Otvor, kde oblouk přechází přes materiál, se nazývá „klíčová dírka“ Vzniká vyšší koncentrací energie = tepla Při posuvu hořáku dochází vlivem povrchového napětí k opětnému spojení svarového kovu za klíčovou dírkou “klíčová dírka” podporuje hluboké pronikání oblouku a umožňuje dosažení vyšší rychlosti svařování, a tím se snižuje deformace svaru

Schéma řezání plazmou

Řezání plazmou

Obrábění s předehřevem plazmou

Soustružení

Frézování

Hoblování

Nanášení povlaků plazmatem nanášení železných i neželezných kovů slitiny kovů, karbidy, wolfram, molybden, tantal, chrom, nikl keramické materiály, sklo a plasty Spojení adhezí nebo difuzí Povlaky proti otěru, korozi, tepelným rázům, elektricky nevodivé, vysokým teplotám a chemickým látkám

Plazmový nástřik

Princip povlakování Nanášený materiál se do plazmového hořáku přivádí ve formě prášku, drátu nebo tyčinky. Zde se taví a plamenem hořáku je vrhán na povrch součásti rychlostí 180 až 200 m.s-1 povrch součásti je nutno očistit, odmastit

Výhody povlakování plazmatem: Vysoká tvrdost povlaku Automatizace vysoká kvalita a homogenita povlaku bez poréznosti nebo vměstků tloušťka povlaku je v rozmezí 2 až 5 mm

Schéma plazmové pistole

Schéma plazmové pistole

Schéma zařízení pro plazmatický nástřik

Schéma plazmového nástřiku

Značení plazmatem

Plazmová nitridace elektrický proud je veden plynem stěna pece - anoda, součást – katoda dochází k výboji modro-fialové barvy, který pokryje povrch nitridované součásti plazmový plyn působí na povrch nitridované součásti

Nitridované součásti