Tajemnice plazmy

Plazma to osobny stan skupienia materii przypominający gaz. Jest to tak naprawdę materia zjonizowana, czyli bardzo silnie naładowana, chociaż w jej strumieniu są także cząsteczki obojętne. Zjonizowanie powoduje, że chociaż w plazmie jest masa naładowanych cząsteczek, całość jest elektrycznie obojętna. Jądra atomowe równoważą się tutaj z elektronami.

Zjonizowanie materii powoduje, że jest ona znakomitym przewodnikiem energii elektrycznej. W bardziej znanych formach materii, czyli w metalu, wzrost temperatury powoduje wzrost oporu elektrycznego. W przypadku plazmy jest odwrotnie. Z tego powodu mówimy o trzech stanach plazmy:

• czarnym prądzie, kiedy natężenie prądu jest małe i plazma nie świeci;
• jarzącej się plazmie, kiedy prąd jest wciąż niewielki, ale już większy, np. w jarzeniówkach;
• plazmie tworzącej łuk elektryczny, co ma miejsce przy wysokich napięciach i jest wykorzystywane chociażby do spawania materiałów metoda plazmową.

Cięcie plazmowe to po prostu topienie materiału łukiem elektrycznym i wyrzucanie go ze szczeliny cięcia poprzez skoncentrowany strumień plazmy o dużym ciśnieniu. Łuk elektryczny jarzy się tutaj pomiędzy nietopliwą elektrodą i samym materiałem. Plazmę tworzy z kolei specjalny palnik. Plazma powstaje w wyniku przepływu gazu przez łuk elektryczny, a dysza takiego palnika jest w stanie plazmę skupiać. Ogólna zasada działania procesu cięcia plazmą jest bardzo prosta, ponieważ polega ona na stosowaniu temperatury dochodzącej aż do 30 000° Kelvina, która jest w stanie skutecznie niszczyć cięty materiał, a siła kinetyczna strumienia plazmy efektywnie usuwa zniszczone elementy. Warto zauważyć, że zazwyczaj do tworzenia plazmy wykorzystywane jest zwykłe powietrze, ale jeśli potrzebna jest większa moc, stosuje się dwutlenek węgla, wodór, argon lub mieszankę argonu z innymi gazami, na przykład helem.

Główną wadą cięcia plazmowego jest możliwość cięcia tylko elementów, które dobrze przewodzą energię elektryczną. Z zalet można wymienić przede wszystkim bardzo szybkie cięcie, nawet 7 razy szybsze niż w przypadku cięcia gazowego. Do tego dochodzi szybkie przebijanie materiału bez jego nagrzewania, wąską strefę cięcia i niewielkie odkształcenia cieplne, wysoką jakość krawędzi cięcia, brak nadpalania krawędzi, cięcie w pionie, poziomie i pod skosem na głębokość do 30 milimetrów oraz prosta automatyzację procesu cięcia. Użytkownicy tej metody skarżą się jednak na hałas, silne promieniowanie ultrafioletowe dochodzące z obszaru cięcia, szkodliwe dla zdrowia gazy i dymy, a także problem z tworzeniem prostopadłych krawędzi.

Żłobienie

Cięcie plazmowe może być wykorzystywane do żłobienia elementów. Jest to metoda bardzo efektywna i wymaga jedynie ustawienia dyszy pod kątem w stosunku do materiału.