TEPELNÉ DĚLENÍ PLAZMOU,POUŽÍVANÉ PLYNY A METODY. Tepelné dělení plazmou,nazývané též řezání plazmou,je tepelný proces, při kterém se kovové materiály,tj.všechny druhy ocelí,hliník, měď i nekovy v plazmovém paprsku dosahujícím teploty až 25 000 °C, taví a jsou vyfukovány z řezné spáry. V praxi se používá těchto metod řezání plazmou: řezání argonovodíkovou plazmou řezání dusíkovou plazmou, řezání vzduchovou plazmou

PLAZMA,NÁZVOSLOVÍ,FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY, DISOCIACE,IONIZACE,REKOMBINACE Plazma- disociovaný,vysoce ionizovaný elektricky vodivý plyn,který vedle neutrálních molekul a atomů obsahuje i pozitivně nabité částice,tzv. iony a záporně nabité částice (volné elektrony) v různém množství. Plazmový oblouk – elektrický oblouk se zvýšenou teplotou a hustotou výkonu v důsledku zúžení jeho vodivého průřezu. Plazmový oblouk vzniká,když v proudu plynu zrychleném zúženou dýzou zapálíme elektrický oblouk. Plazmový paprsek – ionizovaný proud plynu o velké rychlosti vystupující dýzou z plazmového hořáku působením tlaku plazmového plynu po jeho přeměně na plazmu přechodem přes plazmový oblouk. Plazmový hořák – zařízení pro vytvoření plazmového oblouku Plazmové zařízení – zařízení,které využívá plazmový oblouk nebo plazmový paprsek (případně oba) pro svařování,navařování a nanášení speciálních povrchů nebo dělení materiálu.

H H Od plynů se plazma odlišuje hlavně velmi dobrou elektrickou vodivostí a světelným zářením. Dvouatomové plyny jako jsou kupř. vodík,dusík nebo kyslík jsou složeny ze dvou atomů v molekule. H H Molekula vodíku H2

H H H H DISOCIACE + teplo + Neboli: H2 + teplo H + H Při vysokých teplotách dochází ke srážkám molekul a tím k rozpadu molekuly. Dvouatomové molekuly disociují na své dva atomy a přitom spotřebují množství tepla. H H H H + teplo + Neboli: H2 + teplo H + H

IONIZACE - + + - - + + - V elektricky neutrálním atomu se nacházejí záporně nabité elektrony a kladné protony v rovnováze. Vystoupí-li teplota plynu v oblouku na zvlášť vysokou hodnotu, dochází k oddělení elektronu z atomu,elektron je vymrštěn z atomu dalším přívodem tepelné energie. - + + - - + + -

ion a záporně nabitá částice: volný elektron. Po ztrátě elektronu vznikne z atomu elektricky kladně nabitá částice,tzv. ion a záporně nabitá částice: volný elektron. + + - - volný elektron ion Tento rozpad na elektricky nabité nosiče provázený spotřebou tepla je nazýván i o n i z a c e. + - Příklad: H + teplo H + e

Při styku horkého plazmového plynu vycházejícího z plazmového hořáku ve formě plazmového paprsku,(který vzniká, v proudu plynu zrychleném zúženou dýzou zapálíme elektrický oblouk) s chladným materiálem nebo okolím dochází k tzv. r e k o m b i n a c i. Kladné iony a jejich záporné elektrony se opět spojí v neutrální atomy a tyto pak v molekuly. + - H + e H + teplo H + H H2 + teplo Teplota přijatá v průběhu disociace a ionizace se tímto uvolní a plazmový paprsek materiál nataví,roztaví nebo rozdělí.

Vysokofrekvenční zařízení PLAZMOVÝ HOŘÁK S NEPŘENESENÝM OBLOUKEM Vysokofrekvenční zařízení Elektroda Dýza V.F. - = + Dělený materiál U hořáku s nepřeneseným obloukem je elektrický obvod proudu v plazmovém hořáku,při hoření plazmového oblouku,uzavřen.Elektrický oblouk vzniká uvnitř hořáku mezi elektrodou (katodou) a anodou,kterou tvoří měděná dýza,která elektrický oblouk zužuje.

Vysokofrekvenční zařízení PLAZMOVÝ HOŘÁK S PŘENESENÝM OBLOUKEM Vysokofrekvenční zařízení - Elektroda Dýza V.F. - = + + Vložený odpor R Dělený materiál + V hořácích s přeneseným obloukem je materiál anodou.Plazmový oblouk hoří mezi elektrodou (katodou) v hořáku na materiál a je usměrňován zúženou,měděnou dýzou chlazenou vodou.K zapálení pomocného oblouku dochází vysokonapěťovou jiskrou,která přeskočí mezi elektrodou a měděnou dýzou v hubici hořáku. V okamžiku zapalovacího procesu má dýza stejný potenciál jako řezaný materiál.V kanálu dýzy dochází tím k ionizaci plazmového plynu nebo vzduchu za vzniku pomocného tzv. pilotního oblouku.K ochraně dýzy proti vysoké teplotě je proud pomocného oblouku omezen odporem na 10 až 12A.Proud plazmy vystupující dýzou z plazmového hořáku je pomocným obloukem ionizován natolik,že okamžitě naskočí hlavní plazmový paprsek Mezi elektrodou a materiálem působením tlaku plazmového plynu po jeho přeměně na plazmu.Hořáky tohoto typu s přeneseným obloukem jsou vhodné pro svařování a k dělení materiálů plazmou.

VADY ŘEZŮ A JEJICH PŘÍČINY Druh vady Možná příčina Malá rychlost řezání a malá vzdálenost hořáku od povrchu řezaného materiálu. Natavená horní hrana řezu Velká vzdálenost hořáku od povrchu řezaného materiálu. Ztuhlé kapky na horní hraně řezu Velká rychlost řezání, mnoho plazmového plynu Proteklý kov Velká rychlost řezání a velká vzdálenost hořáku od povrchu řezaného materiálu. Zkosení plochy řezu Nevycentrovaná elektroda nebo opotřebovaná dýza Vzdutí plochy řezu

BEZPEČNOST PRÁCE PŘI ŘEZÁNÍ PLAZMOU ČSN 05 0630 – Svařování-Bezpečnostní ustanovení pro obloukové svařování kovů Důležité: Pro plazmové zařízení s příkonem do 3 kVA musí být nejméně 40 m3,resp. s Příkonem nad 3 kVA nejméně 100 m3 nezastavěného vzdušného prostoru a 6 m2, resp. 10 m2 volné podlahové plochy. Při řezání vzduchovou plazmou je nebezpečí úrazu obsluhy plazmového zařízení větší,neboť: napětí na prázdno přesahuje 113 V, vzniká velmi intenzivní ultrafialové záření je provázeno vyšší hladinou hluku, vzniká škodlivé plynné a kouřové zplodiny včetně ozónu.

Nebezpečí úrazu elektrickým proudem Při řezání plazmou v malých a uzavřených prostorech musí svářeč používat dielektrické rukavice a používat izolační podložku. Proti ultrafialovému záření musí používat ochranou kuklu nebo štít se skleněným ochranným filtrem pro svařování elektrickým obloukem s ochranným stupněm 12 až 14. Proti hluku použije protihlukové chrániče sluchu. V prostorech, kde se řeže vzduchovou plazmou,vznikají oxidy dusíku,aerosoly kovů a ozón,které působí škodlivě na dýchací cesty řezače plazmou. Z toho důvodu musí být na těchto pracovištích instalováno intenzivní odsávání škodlivin. Před použitím řezacího zařízení musí být obsluha tohoto zařízení seznámena s návodem pro obsluhu.