دستگاه برش پلاسما؛ انقلاب در برش فلزات با سرعت و دقت خارق‌العاده

مجموعه: ابزار و ماشین آلات

دستگاه برش پلاسما با جت پلاسمای داغ فلزات رسانا را برش می‌دهد

همه چیز درباره دستگاه برش پلاسما؛ از پلاسما تا برش حرفه‌ای

دستگاه برش پلاسما چیست؟

دستگاه برش پلاسما یکی از پیشرفته‌ترین ابزارهای صنعتی برای برش مواد رسانای الکتریکی است که با بهره‌گیری از فناوری پلاسما، امکان برش دقیق، سریع و کارآمد را فراهم می‌کند. این دستگاه در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، کشتی‌سازی، ساختمانی و حتی کارهای هنری کاربرد دارد و به عنوان جایگزینی مدرن برای روش‌های سنتی مانند برش اکسی‌فیول شناخته می‌شود. در این مقاله، به بررسی جامع دستگاه برش پلاسما می‌پردازیم، از تعریف پلاسما و نحوه عملکرد دستگاه گرفته تا مزایا، معایب، کاربردها و نکات ایمنی.

دستگاه CNC پلاسما برای تولید انبوه ایده‌آل است

پلاسما چیست؟

برای درک بهتر دستگاه برش پلاسما، ابتدا باید با مفهوم پلاسما آشنا شویم. پلاسما چهارمین حالت ماده است که پس از حالات جامد، مایع و گاز قرار می‌گیرد. در طبیعت، پلاسما در پدیده‌هایی مانند خورشید، ستاره‌ها و شفق‌های قطبی دیده می‌شود. پلاسما از ذرات باردار مثبت (یون‌ها) و منفی (الکترون‌ها) تشکیل شده و زمانی ایجاد می‌شود که گاز با انرژی بالا یونیزه شده و رسانای الکتریکی می‌گردد. برای مثال، اگر بخار آب را تا دمایی حدود ۱۱٬۷۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم کنیم، به پلاسما تبدیل می‌شود. این حالت ماده بسیار داغ است و می‌تواند انرژی بالایی منتقل کند، که اساس کار دستگاه برش پلاسما را تشکیل می‌دهد.

تاریخچه دستگاه برش پلاسما

فناوری برش پلاسما از دهه ۱۹۵۰ میلادی آغاز شد، زمانی که پلاسما به عنوان یک فرآیند برش حرارتی شناخته شد. در ابتدا، کاربردهای آن محدود بود و نتایج برش ابتدایی بودند. در سال ۱۹۶۸، اختراعی به نام تزریق آب شعاعی توسط دیک کاچ معرفی شد که قوس پلاسما را فشرده‌تر کرد و سرعت و کیفیت برش را افزایش داد. این نوآوری باعث شد پلاسما پنج برابر سریع‌تر از برش اکسی‌فیول عمل کند و سهم بازار آن را بگیرد. در دهه‌های بعدی، با پیشرفت فناوری CNC (کنترل عددی کامپیوتری)، دستگاه‌های برش پلاسما پیشرفته‌تر شدند و امروزه در انواع دستی و مکانیزه موجود هستند.

دستگاه‌های پلاسما به دو نوع دستی و CNC تقسیم می‌شوند

نحوه کار دستگاه برش پلاسما

دستگاه برش پلاسما با ایجاد قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار عمل می‌کند. اجزای اصلی آن شامل منبع تغذیه، کنسول شروع قوس، مشعل (تورچ) و گاز پلاسما (مانند هوا، نیتروژن، اکسیژن یا آرگون) است. فرآیند به این صورت است:

1. ابتدا، گاز با فشار بالا از نازل مشعل خارج می‌شود. منبع تغذیه ولتاژ DC (معمولاً ۲۰۰ تا ۴۰۰ ولت) تولید می‌کند و جرقه فرکانس بالا (حدود ۵٬۰۰۰ ولت) گاز را یونیزه کرده و به پلاسما تبدیل می‌کند. این پلاسما دمایی تا ۴۰٬۰۰۰ درجه فارنهایت ایجاد می‌کند که فلز را ذوب کرده و گاز فشرده، ماده مذاب را بیرون می‌راند. در سیستم‌های دستی، مشعل با قطعه کار تماس اولیه دارد، اما در مدل‌های CNC، فرآیند اتوماتیک و بدون تماس است.

قوس پلاسما در سه مرحله تشکیل می‌شود: یونیزه کردن هوا با جرقه، ایجاد قوس آزمایشی داخل مشعل و انتقال قوس به قطعه کار. این روش اجازه می‌دهد تا برش‌هایی تمیز با حداقل سرباره (دروس) ایجاد شود.

انواع دستگاه برش پلاسما

دستگاه‌های برش پلاسما به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• دستی (Handheld): قابل حمل و مناسب برای کارهای میدانی مانند تعمیر تجهیزات سنگین یا ساختمانی. این دستگاه‌ها از هوای فشرده استفاده می‌کنند و برای ضخامت‌های تا ۳۸ میلی‌متر ایده‌آل هستند.

• مکانیزه CNC: اتوماتیک و برای تولید انبوه. شامل میز برش، کنترلر CNC و سیستم گنتری برای حرکت دقیق. این نوع برای برش سه‌بعدی یا رباتیک نیز استفاده می‌شود و می‌تواند ضخامت‌های تا ۱۵۰ میلی‌متر را برش دهد.

علاوه بر این، سیستم‌های معمولی (با چگالی جریان پایین) برای کارهای ساده و سیستم‌های دقیق (با چگالی بالا) برای برش‌های با کیفیت بالا وجود دارند.

پلاسما چهارمین حالت ماده پس از جامد، مایع و گاز است

کاربردهای دستگاه برش پلاسما

دستگاه برش پلاسما در صنایع متنوعی کاربرد دارد. در کشتی‌سازی برای برش صفحات ضخیم، در خودروسازی برای تعمیر و ساخت قطعات، در کشاورزی برای تعمیر تجهیزات، و در ساختمانی برای برش سازه‌های فلزی استفاده می‌شود. همچنین در عملیات نجات (مانند برش در زلزله یا سیل)، هنر فلزی (مانند تابلوهای تبلیغاتی)، و حتی تولید چیپ‌های کامپیوتری یا تجهیزات پزشکی کاربرد دارد. این دستگاه برای برش پخ (bevel)، گودبرداری (gouging)، سوراخ‌کاری دقیق و برش اسکلت فلزی نیز مفید است.

مزایای دستگاه برش پلاسما

این دستگاه مزایای زیادی دارد که آن را به گزینه‌ای محبوب تبدیل کرده است:

• سرعت بالا: تا ۱۲ برابر سریع‌تر از برش اکسی‌فیول در مواد نازک.

• دقت و کیفیت: برش‌های تمیز با کرف (عرض برش) نازک و حداقل منطقه تحت تأثیر حرارت.

• تطبیق‌پذیری: برش همه مواد رسانا مانند فولاد، آلومینیوم و مس.

• ایمنی: بدون نیاز به گاز قابل اشتعال، و امکان برش زیر آب برای کاهش حرارت.

• هزینه پایین: عملیاتی ارزان‌تر و نگهداری آسان، با دستگاه‌های قابل حمل برای کارهای میدانی.

• یادگیری آسان: اپراتورها سریع‌تر مهارت کسب می‌کنند نسبت به روش‌های سنتی.

برش پلاسما سریع‌تر و دقیق‌تر از برش اکسی‌فیول است

معایب دستگاه برش پلاسما

با وجود مزایا، این دستگاه معایبی نیز دارد:

• محدودیت ضخامت: برای ضخامت‌های بالای ۱۵ سانتی‌متر کیفیت کاهش می‌یابد.

• دقت کمتر نسبت به لیزر یا واترجت: در ورق‌های نازک ممکن است نیاز به پردازش اضافی باشد.

• مصرف انرژی: برق بالا و تعویض مصرفی‌ها (مانند الکترود و نازل) هزینه‌بر است.

• سر و صدا و دود: تولید نور شدید، دود و صدا که نیاز به تهویه و حفاظت دارد.

• خطر ایمنی: امکان برق‌گرفتگی یا آسیب چشم (arc eye) اگر حفاظت مناسب نباشد.

نکات ایمنی در استفاده از دستگاه برش پلاسما

ایمنی اولویت اصلی است. از عینک با فیلتر سبز (شید ۵ تا ۹) برای جلوگیری از آسیب چشم استفاده کنید. لباس چرم، دستکش و پیش بند برای محافظت از جرقه‌ها ضروری است. کار در محیط تمیز بدون مواد قابل اشتعال انجام شود، زیرا جرقه‌ها تا ۱٫۵ متر پرتاب می‌شوند. در مدل‌های فرکانس بالا، از تداخل با تجهیزات الکترونیکی حساس جلوگیری کنید. همیشه دستگاه را در فضای باز یا با تهویه مناسب استفاده کنید تا از استنشاق دود جلوگیری شود.

در برش پلاسما از گازهایی مانند هوا یا نیتروژن استفاده می‌شود

سوالات متداول 

1. برش پلاسما بهتر است یا هواگاز (اکسی‌فیول)؟

پلاسما سریع‌تر، دقیق‌تر و ایمن‌تر است و برای فلزات متنوع مناسب‌تر است. هواگاز برای ضخامت‌های خیلی بالا (بالای ۵۰ سانتی‌متر) و هزینه اولیه کمتر مناسب‌تر است.

2. حداکثر ضخامت برش با پلاسما چقدر است؟

در دستگاه‌های دستی تا ۳۸–۵۰ میلی‌متر با کیفیت خوب، و در مدل‌های صنعتی CNC تا ۱۵۰ میلی‌متر (با کاهش کیفیت در ضخامت‌های بالاتر).

3. آیا می‌توان آلومینیوم و فولاد ضدزنگ را با پلاسما برش داد؟

بله، اما به دلیل نقطه ذوب پایین و انعکاس حرارت، کیفیت ممکن است کمتر باشد و نیاز به تنظیمات خاص یا گازهای ویژه (مانند آرگون-هیدروژن) دارد.

4. آیا دستگاه جوش اینورتر را می‌توان به برش پلاسما تبدیل کرد؟

بله، با کیت تبدیل ممکن است، اما کیفیت و قدرت برش پایین‌تر از دستگاه اختصاصی پلاسما خواهد بود.

5. مصرفی‌های دستگاه برش پلاسما چیست؟

الکترود، نازل، حلقه گردابی (swirl ring)، کلاهک محافظ و گاهی شیلد کپ. این قطعات به مرور فرسوده می‌شوند و باید تعویض شوند.

6. آیا برش پلاسما خطرناک است؟

بله، نور شدید UV، دود، سر و صدا و خطر برق‌گرفتگی دارد. حتماً از عینک شید ۸–۹، دستکش، ماسک و تهویه مناسب استفاده کنید.

7. چطور عمر نازل و الکترود را افزایش دهیم؟

با تنظیم صحیح ارتفاع تورچ، استفاده از گاز مناسب، جلوگیری از تماس زیاد با قطعه و خاموش کردن دستگاه بین برش‌ها.

8.  آیا پلاسما می‌تواند زیر آب برش بزند؟

بله، برخی مدل‌ها قابلیت برش زیر آب دارند که منطقه تحت تأثیر حرارت را کاهش می‌دهد و تاب‌برداری ورق را کم می‌کند.

9. تفاوت برش پلاسما دستی و CNC چیست؟

دستی قابل حمل و برای کارهای میدانی، CNC اتوماتیک و دقیق برای تولید انبوه و برش‌های پیچیده.

نتیجه‌گیری

دستگاه برش پلاسما تحولی در صنعت برش فلزات ایجاد کرده و با ترکیب سرعت، دقت و ایمنی، گزینه‌ای ایده‌آل برای کارهای صنعتی و هنری است. با پیشرفت فناوری، این دستگاه‌ها کارآمدتر شده‌اند و آینده‌ای روشن در تولید هوشمند دارند. اگر به دنبال انتخاب دستگاه مناسب هستید، به نیازهای پروژه‌تان (مانند ضخامت مواد و نوع کاربرد) توجه کنید تا بهترین نتیجه را بگیرید.

گردآوری:بخش دانش کسب و کار بیتوته