プラズマアーク加工とは何ですか？-部品と動作

プラズマとは何ですか？

プラズマは、1920年代にアーヴィング・ラングミュアによって最初に体系的に研究された、物質の4つの基本的な状態の1つです。これは、1つまたは複数の軌道電子が除去された（または、まれに余分な電子が付着した）イオン原子または分子のガスと、自由電子で構成されます。

暗黒物質とさらにとらえどころのない暗黒エネルギーを除いて、プラズマは宇宙で最も豊富な通常の物質です。プラズマは主に私たちの太陽を含む星と関連しており、希薄な文化内媒体、そしておそらく銀河間領域にまで広がっています。

プラズマは、中性ガスを加熱するか、強い電磁場にさらすことによって人工的に生成することができます。自由荷電粒子の存在により、プラズマは導電性になり、個々の粒子のダイナミクスと巨視的なプラズマの動きは、集合的な電磁場によって支配され、外部から加えられた場に非常に敏感になります。

電磁場に対するプラズマの応答は、プラズマテレビやプラズマエッチングなどの多くの最新の技術デバイスで使用されています。

プラズマアーク加工とは何ですか？

プラズマアーク加工は、ワークピースから材料を除去するために使用されます。このプロセスでは、高温ガスの高速ジェットを使用して、ワークピースから材料を溶かして除去します。この高速の高温ガスは、プラズマジェットとも呼ばれます。

ガスまたは空気が5000°Cを超える温度で加熱されると、イオン化されて正イオン、負イオン、および中性イオンになります。ガスまたは空気がイオン化されると、その温度は11000°Cから28000°Cに達し、このイオン化されたガスはプラズマと呼ばれます。

ガスまたは空気はアークで加熱され、ガスを加熱することによって生成されたプラズマは、ワークピースから材料を除去するために使用されます。したがって、プロセス全体はプラズマアーク加工と呼ばれます。

このプロセスでは、高速の高温空気を使用して、ワークピースを溶かして材料をワークピースから除去します。

プラズマアーク加工で使用されるガスは、ワークピースとして使用される金属に応じて選択されます。

プラズマアーク加工は、合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、銅、鋳鉄の切削に使用されます。

プラズマアーク加工の動作

基本的な原理は、電極とワークピースの間に形成されるアークが、微細な穴の銅製ノズルによって収縮されることです。これにより、ノズルから放出されるプラズマの温度と速度が上昇します。

プラズマの温度は20000°Cを超えており、速度は音速に近づく可能性があります。切断に使用すると、プラズマガスの流れが増加するため、深く浸透するプラズマジェットが材料を切断し、流出プラズマから溶融材料が除去されます。

プラズマアーク加工はプラズマガンで構成されています。プラズマガンには、チャンバー内にタングステンでできた電極があります。ここで、このタングステン電極は、DC電源のマイナス端子に接続されています。したがって、タングステンは陰極として機能します。

DC電源のプラス端子がノズルに接続されている間。したがって、プラズマガンのノズルはアノードとして機能します。

システムに電源を供給すると、陰極タングステン電極と陽極ノズルの間に電気アークが発生します。ガスがプラズマと接触すると、ガスの原子と電気アークの電子が衝突し、その結果、イオン化されたガスが発生します。

つまり、プラズマアーク加工に必要なプラズマ状態を取得するということです。これで、このプラズマが高速でワークに向けられ、加工が始まります。注意すべき点の1つは、プラズマ状態を取得するために高い電位差が適用されることです。

プロセス全体で、高温条件が必要です。高温ガスがノズルから出てくると、過熱する可能性があります。この過熱を防ぐために、ウォータージャケットが使用されています。

プラズマアーク加工のコンポーネント

1。プラズマガン

プラズマを生成するために、窒素、水素、アルゴン、またはこれらのガスの混合物などのさまざまなガスが使用されます。このプラズマガンには、タングステン電極を備えたチャンバーがあります。このタングステン電極はマイナス端子に接続され、プラズマガンのノズルはDC電源のプラス端子に接続されています。必要なガスの混合物がガンに供給されます。アノードとカソードの間に強いアークが発生します。

その後、アークの電子とガスの分子が衝突し、この衝突によりガスの分子がイオン化して熱が発生します。