Ewolucja przecinarek plazmowych na przykładzie urządzeń firmy Hypertherm®

Odkrycie możliwości cięcia plazmowego było zupełnym przypadkiem. Dokonali go amerykańscy naukowcy pracujący dla armii w latach 50. XX wieku. W tamtym czasie jednak dużym problemem okazało się zjawisko podwójnego iskrzenia. Dążąc do wyeliminowania tego zjawiska, prowadzono badania, w wyniku których opracowano technikę podwójnego przepływu poprzez dodanie drugiej osłony wokół dyszy.

Jednak dopiero w 1968 roku, prezes firmy Hypertherm – Dick Couch oraz jego współpracownik – Bob Dean, dokonali największego przełomu od momentu odkrycia cięcia plazmowego. Na skutek swoich badań doszli do tego, że promieniowe wtryskiwanie wody do dyszy cięcia plazmowego powoduje utworzenie węższego łuku, który umożliwia cięcie metalu z niespotykaną dotąd szybkością i dokładnością. Dodatkowo, udało im się wyeliminować dwa problemy, którym branża plazmowa stawiała czoła od samego początku — gromadzenie się żużlu oraz zjawisko podwójnego łuku. Dzięki temu rozwój technologii plazmowej stał się znacznie szybszy.

ROZWÓJ TECHNOLOGII CIĘCIA PLAZMOWEGO

Lata 50.

Właśnie w latach 50 XX wieku odkryto możliwość cięcia plazmowego. Opracowano wiele różnych sposobów na zmianę charakterystyki i właściwości strumienia plazmy. Odbywało się to przez zmianę rodzaju gazu, jego przepływu, napięcia prądu i wielkości dyszy. Wykonano liczne testy, aby osiągnąć możliwość cięcia blachy do grubości około 23cm. Oczywiście, wymagało to bardzo drogich gazów.

Lata 60.

Badania nad cięciem plazmowym były kontynuowane przez następne lata. Pozwoliły na odkrycie sposobu, dzięki któremu można było użyć tlenu i wody do formowania przepływu drugiego gazu w procesie cięcia z podwójnym przepływem gazu. Jednak naukowcy nadal musieli stawić czoła takim problemom jak: krótkie życie dyszy, poziom hałasu, ilość toksycznych gazów i promieniowanie ultrafioletowe. W 1969 firma Hypertherm zaprezentowała swoją pierwszą komercyjną przecinarkę plazmową — PAC400. Wykorzystywała ona patenty firmy Hypertherm i stała się alternatywą dla tradycyjnego cięcia metalu. Wprowadzenie przecinarki plazmowej na rynek było przełomowym momentem w historii i dało nowe możliwości dla rozwoju branży metalowej.

Lata 70.

Na początku lat 70 firma Hypertherm poprawiła bezpieczeństwo cięcia plazmowego, opracowując tłumik wodny oraz stół wodny. Rozwiązanie to znacznie zmniejszyło poziom hałasu, ilość dymu i promieniowania. Metoda miała jednak taką wadę, że operator nie mógł na bieżąco kontrolować jakości cięcia, a zyskiwane prędkości cięcia były niższe.

Lata 80.

Na początku lat 80 firma Hypertherm zaprezentowała nową technikę polegającą na wykorzystaniu tlenu jako gazu tnącego oraz wody w końcówce dyszy. Ten proces zwany „cięciem plazmowym z wtryskiem tlenu” pozwolił na wyeliminowanie problemu szybkiego zużywania się elektrod i utlenienia metali. W drugiej połowie lat 80 firma Hypertherm opatentowała tłumik wodny do stosowania pod wodą, dzięki czemu poprawiono jakość i szybkość cięcia pod wodą.

Lata 90.

Lata 90 były przełomowe dla technologii cięcia plazmowego. Firma Hypertherm wprowadziła technologię HyDefinition, która umożliwiła uzyskiwanie cięć o lepszej jakości przy większych szybkościach. Jednocześnie zaprezentowano dwuczęściowe dysze, które umożliwiły dokładną stabilizację łuku plazmowego na środku elektrody. Dzięki tym usprawnieniom zwiększyła się trwałość elektrody i dyszy. Na tym jednak nie poprzestano. W 1999 firma Hypertherm zaprezentowała technologię Coaxial-assist™. Polegała ona na współosiowym kierowaniu przepływu gazu do łuku plazmowego. Zapewniło to użytkownikom możliwość cięcia grubszego metalu przy większych szybkościach.

Wejście w XXI wiek

Firma Hypertherm weszła w XXI wiek prezentując elektrody SilverPlus. Zastosowano w nich srebrne końcówki, zapewniające lepsze rozpraszanie ciepła podczas cięcia, dzięki czemu trwałość elektrod wzrosła trzykrotnie w porównaniu do standardowych elektrod. Następną zaprezentowaną innowacją był system plazmowy HyPerformance, który gwarantował identyczną jakość cięcia i minimalną ilość żużla, jak w przypadku przecinarek z rodziny HyDefinition, lecz jednocześnie charakteryzował się większą szybkością i nawet dwukrotnie wydłużoną trwałością materiałów eksploatacyjnych. Dużą innowacją był zaprezentowany kontroler wysokości palnika ArcGlide® THC, który wykorzystywał technologię polegającą na stałym próbkowaniu i automatycznej regulacji napięcia łuku, pozwalającą kompensować zużycie materiałów eksploatacyjnych i odchyłki wysokości od płyty. Dzięki temu materiały eksploatacyjne osiągały założony czas eksploatacji, a operatorzy mogli ciąć dwukrotnie więcej części w tym samym przedziale czasu.

Obecnie

Firma Hypertherm w dalszym ciągu dokłada starań, aby jej produkty były innowacyjne. Dzisiejsze systemy są mniejsze, lżejsze, bardziej wydajne i zaawansowane, gwarantują większe szybkości cięcia niż kiedykolwiek wcześniej oraz posiadają system startu kontaktowego, który nie zakłóca pracy innego wyposażenia warsztatowego (brak wysokiej częstotliwości). Nowe konstrukcje materiałów eksploatacyjnych, wykorzystujące technologie Conical Flow™ i Spring Start™, sprawiają, że ich trwałość jest znacznie większa oraz zapewniają znacznie lepszą produktywność w porównaniu do systemów o starszej konstrukcji (nowy system Powermax105 tnie o 48m więcej metalu na jeden zestaw materiałów eksploatacyjnych niż system MAX100).

Dzięki systemowi szybkiego odłączania przewodów palnika, automatycznej regulacji gazu i prostym elementom sterującym nowe systemy są łatwe w obsłudze. Postęp technologiczny powoduje również wzrost wydajności. Dwadzieścia lat temu system MAX100 działający z natężeniem prądu 100 A zapewniał możliwość odcinania na poziomie 32 mm. Obecnie system Powermax105 przy natężeniu 105 A gwarantuje możliwość odcinania równą 50 mm — wzrost o ponad 55%. Do systemów Powermax65, 85 i 105 jest dostępna rodzina siedmiu palników Duramax™. Zaprezentowano również nowe palniki do ręcznego cięcia i żłobienia oraz do cięcia zrobotyzowanego.