Przecinarka plazmowa – budowa i zasada działania

Cięcie elementów metalowych metodą plazmową to sposób, który zdobywa na świecie coraz większą popularność. Efektywność tej metody sprawia, że coraz więcej przedsiębiorstw z wielu branż decyduje się na zakup przecinarki plazmowej. Jak działa przecinarka plazmowa? Jaka jest jej budowa? Dzięki naszemu artykułowi możecie poznać odpowiedzi na te pytania!

Elementy systemu plazmowego

Konwencjonalna przecinarka plazmowa zawiera cztery podstawowe elementy:

• źródło zasilania (nazywane potocznie źródłem plazmowym);
• palnik plazmowy;
• przewód uziemiający;
• części eksploatacyjne;

Wąskostrumieniowe systemy plazmowe (zwane potocznie plazmami HD) zawierają dodatkowo konsole gazowe. Służą one do dozowania i miksowania gazów technicznych.

Do sprawnego działania systemu plazmowego niezbędne jest zasilanie elektryczne oraz gaz. W systemach konwencjonalnych w roli gazu plazmowego oraz osłonowego zwykle wykorzystuje się powietrze podawane z kompresora lub butli. Systemy plazmowe wąskostrumieniowe posiadają możliwość zastosowania gazów technicznych takich jak tlen, azot czy argon.

Sposób, w jaki działa źródło plazmowe można porównać do zwykłych baterii, które używamy na co dzień. W jednym i w drugim przypadku efektem ich działania jest dostarczanie prądu o stałym napięciu i natężeniu.

Prąd o zmiennym napięciu jest pobierany z sieci i kierowany na trójfazowy mostek prostowniczy. Wyprostowane napięcie gromadzone jest na wbudowanych kondensatorach, skąd jest przesyłane na układ tranzystora IGBT. Tranzystor IGBT ma za zadanie regulować natężenie prądu. Podanie sygnału niskiego napięcia, niskiego prądu na bramkę tranzystora, umożliwia przepływ przez niego wysokiego napięcia, wysokiego natężenia prądu. Efektem nastawienia konkretnego amperażu na źródle plazmowym jest generowanie (przez elektronikę sterującą) sygnałów o odpowiedniej długości. Sygnały te w efekcie przełożą się na wygenerowanie zadanego natężenia prądu.

Przebieg prądu na wyjściu tranzystora IGBT

W celu wyrównania przebiegu natężenia prądu wyjściowego w źródłach plazmowych na wyjściu stosuje się cewkę indukcyjną, której zadanie w tym układzie można przyrównać do koła zamachowego. Podczas gdy sygnał przewodzenia jest zdejmowany z tranzystora IGBT, wytworzone wcześniej pole magnetyczne cewki powoduje przepływ prądu, aż do wyczerpania.

Uproszczony schemat źródła plazmowego

Drugą funkcją, jaką realizuje źródło plazmowe, jest podawanie gazu pod odpowiednim ciśnieniem na palnik. Zabudowany czujnik ciśnienia w sposób ciągły mierzy ciśnienie doprowadzonego gazu, a układ elektroniczny steruje zaworem proporcjonalnym, starając się utrzymać niezaburzony przepływ.

Palnik plazmowy

Palnik plazmowy możemy podzielić na dwa główne elementy składowe: przewody palnika oraz głowicę palnika. Na przewody palnika składa się przewód:

• gazowy (transferuje gaz do głowicy) ;
• napięciowy (przewodzi prąd do elektrody);
• łuku pilota (zamyka obwód elektryczny we wstępnej fazie zajarzenia łuku);
• czujnika wykrywającego obecność części eksploatacyjnych;

Głowica palnika różni się konstrukcją w zależności od zastosowanego typu palnika. W konwencjonalnych systemach plazmowych wyróżniamy palniki ręczne oraz zmechanizowane.

Palnik ręczny zwykle występuje w kilku odmianach różniących się między sobą kątem ugięcia palnika. Najczęściej możemy spotkać palniki od kącie ugięcia 75° zapewniające komfort i optymalny poziom ergonomii podczas cięcia oraz 15°, które ułatwiają pracę podczas żłobienia.

Palnik ręczny 75°

Na głowicę palnika ręcznego składają się: obudowa pełniąca jednocześnie rolę uchwytu, spust wraz z blokadą zabezpieczającą przed przypadkowym zajarzeniem palnika, główka palnika odpowiedzialna za odpowiednie rozprowadzenie powietrza na części eksploatacyjne oraz czujnik obecności części eksploatacyjnych.

Palnik ręczny 15°

Palnik zmechanizowany pod względem konstrukcji wewnętrznej praktycznie niczym się nie różni od swojego odpowiednika dla cięcia ręcznego. Z zewnątrz natomiast podobieństwo jest znikome. Przy cięciu zmechanizowanym zajarzenie plazmy następuje z pozycji sterownika dlatego też palnik ten nie posiada zewnętrznego spustu. Również ergonomiczna obudowa ustąpiła miejsca prostej obudowie z tworzywa sztucznego.

Palnik zmechanizowany

Przewód roboczy jest to standardowy przewód elektryczny z jednej strony zakończony standardowym wtykiem spawalniczym, a z drugiej zwykle klemą. Przewód ten służy do zamykania obwodu elektrycznego.

Części eksploatacyjne nakręcane na palnik służą przede wszystkim do odpowiedniego rozprowadzania gazu plazmowego i osłonowego. Odpowiadają również za prawidłowe zajarzenie łuku pilota. Podczas cięcia wystawione są na działanie bardzo wysokich temperatur, przez co ulegają powolnej degradacji. Wpływa to na pogorszenie parametrów cięcia – takich jak jakość czy maksymalna grubość, jaką jesteśmy w stanie przeciąć daną przecinarką plazmową. Części takie należy systematycznie wymieniać na nowe.

Przykładowy zestaw części eksploatacyjnych