Was ist Plasma Arc Machining (PAM) und wie funktioniert es?

Heute lernen wir die Plasma-Arc-Bearbeitung (PAM), ihre Funktionsweise, Anwendungen, Vorteile und Nachteile kennen. Also, worauf wartest Du? Fangen wir an.

Was ist Plasma?

Wann immer wir das Wort Plasma Arc Machining hören, denken wir zuerst darüber nach, was Plasma ist. Schauen wir uns also genauer an, was Plasma ist?

Wenn ein Gas oder Luft auf hohe Temperaturen erhitzt wird, nimmt die Anzahl der Kollisionen zwischen Atomen zu. Wenn Sie das Gas auf über 5500 °C erhitzen, ionisiert es teilweise in positive Ionen, negative Ionen und neutrale Ionen. Wenn Sie das Gas weiter über 11000 ° C erhitzen, ionisiert es vollständig. Ein solches vollständig ionisiertes Gas nennt man Plasma. Der Plasmazustand liegt zwischen Temperaturen von 11.000 °C bis 28.000 °C.

Was ist Plasmalichtbogenbearbeitung ?

Grundsätzlich ist Plasma Arc Machining (PAM) ein Metallschneideverfahren, bei dem Metalle mit Plasmalichtbogen, Wolfram-Inertgas-Lichtbogen oder einem Brenner geschnitten werden. Es wird hauptsächlich für Metalle verwendet, die mit einem Autogenbrenner nicht geschnitten werden können. Wissen Sie, wann das PAM eingeführt wurde? Nun, PAM wurde 1964 in der Industrie als Methode eingeführt, die beim Lichtbogenschweißen helfen und weniger Stromzufuhr erfordern würde. Die Plasmabogenbearbeitung wird auch als PAM bezeichnet. Bei PAM werden je nach Material unterschiedliche Gase verwendet. Unterschiedliches Material bedeutet ein Werkstück. Ihr Werkstück kann aus Aluminium, Eisen oder Stahl bestehen. Beispielsweise wird für Aluminium Stickstoff verwendet, für Argon wird Wasserstoff verwendet. In den meisten Fällen werden Stickstoff und Wasserstoff verwendet. Beim Plasmalichtbogenschweißen wird ein Hochgeschwindigkeitsstrahl aus Hochtemperaturgas verwendet, um Material auf seinem Weg zu schmelzen und zu verdrängen.

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Bauwesen

Die Plasmalichtbogenbearbeitung besteht aus einer Plasmakanone. Die Plasmapistole hat eine Elektrode aus Wolfram, die sich in der Kammer befindet. Hier ist diese Wolframelektrode mit dem negativen Anschluss der Gleichstromversorgung verbunden. Somit wirkt das Wolfram als Kathode. Während der positive Anschluss der Gleichstromversorgung mit der Düse verbunden ist. Somit wirkt die Düse der Plasmakanone als Anode.

Arbeitsweise der Plasmalichtbogenbearbeitung

Wenn wir das System mit Strom versorgen, entwickelt sich zwischen der kathodischen Wolframelektrode und einer anodischen Düse ein Lichtbogen. Wenn das Gas mit dem Plasma in Kontakt kommt, kommt es zu einer Kollision zwischen den Gasatomen und den Elektronen eines Lichtbogens und als Ergebnis erhalten wir ein ionisiertes Gas. Das bedeutet, dass wir den Plasmazustand erhalten, den wir für die Plasmalichtbogenbearbeitung wollten. Dieses Plasma wird nun mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück gerichtet und der Bearbeitungsprozess beginnt. Zu beachten ist, dass eine hohe Potentialdifferenz angelegt wird, um den Plasmazustand zu erreichen.

Während des gesamten Prozesses sind Hochtemperaturbedingungen erforderlich. Da heiße Gase aus der Düse austreten, besteht Überhitzungsgefahr. Um diese Überhitzung zu verhindern, wird ein Wassermantel verwendet.

Im Folgenden sind einige der in PAM involvierten Parameter aufgeführt, die Sie berücksichtigen müssen:

• Strom:Bis zu 500 A
• Spannung:30–250 V
• Schnittgeschwindigkeit:0,1–7,5 m/min.
• Plattendicke:Bis zu 200 mm
• Leistungsbedarf:2 bis 200 KW
• Abtragsleistung:150 cm ³ /Minute
• Plasmageschwindigkeit:500 m/s
• Material des Werkstücks:Wie bereits erwähnt, können Sie jedes Metall als Material des Werkstücks verwenden. Für diesen Prozess sind beispielsweise Aluminium und Edelstahl sehr zu empfehlen.

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Vorteile

Im Folgenden sind die Vorteile von PAM aufgeführt, die Sie kennen müssen:

• In der Plasmalichtbogenbearbeitung können sowohl harte als auch spröde Metalle problemlos bearbeitet werden.
• Es kann auf fast alle Arten von Metallen aufgetragen werden.
• Das Beste an diesem Prozess ist, dass wir eine hohe Schnittgeschwindigkeit erzielen.
• Wir erhalten eine bessere Maßhaltigkeit bei der Bearbeitung kleiner Hohlräume.
• Es ist ein einfach durchzuführender und sehr effizienter Prozess.
• Es spielt eine große Rolle bei der automatischen Reparatur von Düsentriebwerksschaufeln.

Nachteile

Lassen Sie uns neben den Vorteilen der Plasmalichtbogenbearbeitung einige der Nachteile diskutieren:

• PAM umfasst verschiedene Geräte, aber die Kosten für diese Geräte sind sehr hoch.
• Dieser gesamte Bearbeitungsprozess verbraucht eine große Menge an Inertgasen.
• Es erfolgt eine unnötige Herstellung schmalerer Flächen.
• Der schädlichste Teil von PAM ist, dass metallurgische Veränderungen an der Oberfläche stattfinden.
• Der Bediener oder die Person, die den gesamten Prozess abwickelt, muss geeignete Vorsichtsmaßnahmen treffen. Dieser Vorgang kann das menschliche Auge beeinträchtigen, daher muss der Bediener eine geeignete Schutzbrille oder einen geeigneten Helm tragen.

Anwendungen 

• Es wird hauptsächlich für kryogene, hochtemperaturkorrosionsbeständige Legierungen verwendet.
• Es wird auch bei Titanplatten bis zu einer Dicke von 8 mm verwendet.
• PAM wird in nuklearen U-Boot-Rohrsystemen und zum Schweißen von Raketenmotorgehäusen aus Stahl verwendet.
• PAM ist für Anwendungen im Zusammenhang mit Edelstahlrohren und Rohrmühlen von herausragender Bedeutung.

Bei dieser Hightech-Schweißnaht kommt der Plasmalichtbogenbearbeitung eine enorme Bedeutung zu. Obwohl es einige Nachteile hat, ist es in all seinen Anwendungen sehr vorteilhaft.

Heute haben wir also etwas über die Plasmalichtbogenbearbeitung gelernt. Wenn Sie nach dem Lesen dieses Artikels wertvolle Erkenntnisse gewonnen haben, teilen Sie diesen Artikel, denn Sharing is Caring!