กระบวนการตัดด้วยวิธีพลาสม่า (Plasma Arc Cutting)

08/05/2018 | 773

กระบวนการตัดโดยการอาร์ค (Arc Cutting , CAC) เป็นกระบวนการที่เกิดการตัดจากการใช้ความร้อนระหว่างอิเลคโตรดกับชิ้นงาน

กระบวนการตัดโดยการอาร์คพลาสม่า (Plasma arc cutting, PAC) ใช้การหลอมละลายชิ้นงาน โดยการอาร์คผ่านจุดเล็กๆ และจะทำการเป่าโลหะที่หลอมเหลวออกไป โดยใช้พลาสม่าแก๊ส (คือแก๊สความเร็วสูงที่วิ่งผ่านรู Orifice, ก๊าซจะมีอุณหภูมิประมาณ 10,000 – 14,000 องศา

ข้อดีของการตัดพลาสม่า คือ

1.      แรงที่จับชิ้นงานเวลาตัดมีค่าน้อยกว่า

2.      สามารถตัดชิ้นงานได้เร้วกว่า เนื่องจากมีอุณหภูมิในการตัดสูงกว่าแบบเก่า (OFC)

3.      ไม่ต้องทำการ Preheat หรืออุ่นชิ้นงานก่อนการตัด สามารถเริ่มทำการตัดได้ทันที

กระบวนการตัดแบบพลาสม่ามีข้อจำกัด ดังนี้

1.      การควบคุมขนาดของการตัดจะควบคุมได้ยากกว่าใช้เครื่องมือตัด และอาจเกิดอันตรายจากไฟฟ้า, แสงและควันตลอดจนเสียงที่เกิดจากการตัดได้

2.      เครื่องมือและอุปกรณ์มีราคาสูง

3.      ใช้ไฟฟ้าในการทำงานมากกว่าการตัดวิธีอื่นๆ

พลาสม่า (Plasma)

คืออนุภาคประจุที่เกิดจากการอาร์คระหว่างอิเลคโตรดและชิ้นงาน ซึ่งการเกิดพลาสม่าจะขึ้นอยู่กับรูปร่างหัวตัด (Torch), อัตราการไหลของแก๊ส การอาร์คจะเกิดขึ้นภายใน Orifice ที่อยุ่ด้านล่างของอิเลคโตรดโดยที่กระบวนการคือ               แก๊สพลาสม่าจะถูกพ่นผ่านบริเวณที่ต้องการจะตัดแก๊สจะไหลผ่านรู Orifice และถูกพ่นเข้าสู่ชิ้นงานในบริเวณที่ทำการตัด โดยค่าความเข้ม และความเร็วของพลาสม่าจะถูกกำหนดโดยหลายๆปัจจัย ได้แก่ ความดัน, กระแสไฟฟ้า, ชนิดของแก๊ส, ระยะห่างของอิเลคโตรดกับชิ้นงานและขนาดและรูปร่างของรู Orifice


รูปที่1 แสดงถึงวงจรไฟฟ้าพื้นฐานของกระบวนการตัดพลาสม่า

รูปที่1 แสดงถึงกระบวนการในการตัดพลาสม่า เริ่มจากระยะเริ่มแรกจะเกิดการสปราร์คคลื่นความถี่สูงระหว่างอิเลคโตรดและปลายของหัวตัด ซึ่งประจุพลาสม่าในขั้นตอนนี้จะยังไม่ถูกส่งผ่านไปยังชิ้นงานที่ต้องการจะตัด ระยะในการเก็บสะสมประจุในขั้นตอนนี้จะเรียกว่า “Pilot Arc” เมื่อทำการสะสมประจุในปริมาณที่มากเพียงพอจะเกิดลำแสงพลาสม่าที่มาจาก การอาร์คของอิเลคโตรดกับชิ้นงานโดยใช้กระแสตรงจะถูกวิ่งหรือพ่นเข้าไปเป่าไปยังโลหะทำให้เกิดการหลอมเหลวและเกิดช่องว่างที่ได้รับการตัด (Kerf) ซึ่งในขั้นตอนนี้จะถูกเรียกว่า “Transfer Arc” โดยที่แก๊สที่ใช้ในกระบวนการตัดพลาสม่าจะได้แก่ อาร์กอน, อากาศ, ออกซิเจน, ไนโตรเจน และไนโตรเจนผสมไฮโดรเจน

โดยทั่วไปแล้ว ปัจจัยที่ใช้วัดว่ารอยตัดมีคุณภาพหรือเปล่าคือ ความกว้างของรอยตัด, มุมที่ใช้ในการตัด, ความคมของขอบที่ตัด, ความเรียบของผิว, เศษโลหะที่ติดอยู่ซ฿งคุณภาพของรอยตัดโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับวัสดุ, สภาวะและเครื่องมือที่ใช้ในการตัด สำหรับการตัดพลาสม่า โลหะที่มีความหนาน้อยๆจนถึง 3 นิ้ว (75 mm) จะให้ผิวเรียบใกล้เคียงกับ OFC ในกรณีของแผ่นสแตนเลสที่มีความหนามากๆ 5-7 นิ้ว คุณภาพของการตัดด้วยพลาสม่าจะดีกว่า OFC เล็กน้อย


รูปที่2 แสดงถึงลักษณะของการตัดโลหะด้วยลำแสงพลาสม่า


เอกสารอ้างอิงและภาพประกอบจาก www.thermatech.co.th