PLAZMAVÁGÁS

Plazmának valamilyen magas hőmérsékleten lévő, elektromosan vezető gáz ionizált állapotát nevezzük, amely magába foglal pozitív és negatív töltésű részecskét, valamit gerjesztett semleges atomokat és molekulákat. Ahhoz, hogy a plazmát előállíthassuk, azaz a gázt ionizált állapotba hozhassuk, a gázt hőforrással magas hőmérsékletre kell melegíteni, vagy egy erős elektromos mező jelenléte szükséges.

A plazmavágás egy olyan termikus vágási eljárás, amelynek során szűkített ívet használnak. A plazmavágás technológiáját már az 1950-es évektől alkalmazzák fémek vágására. Két változata létezik: a plazmasugaras és a plazmaíves vágás. A legáltalánosabban elterjedt változat a plazmaívvel történő vágás. Ez esetben az ív akkor jön létre, ha elektromos áram folyik a nem megolvadó elektródtól az elvágandó, elektromosan vezető munkadarab, azaz az anód felé. A munkadarab megolvasztásához szükséges energiát egyrészről a plazmasugár, másrészről a villamos ív szolgáltatja. A plazmagázok a villamos ív hatására részben felbomlanak és ionizálódnak – elektromos vezetővé válnak – az ívben, majd a nagy energiasűrűség és hőmérséklet következtében a hangsebesség többszörösével megindulnak a munkadarab felé. Amint a munkadarab felületére koncentrált nagyenergiájú plazmaív eléri a munkadarab felületét, az atomok és molekulák újra egyesülnek, így az ívben tárolt energia felszabadulása megolvasztja, és részben elgőzölteti a munkadarabot. Továbbá a nagy mozgási energiájú plazmasugár lehetővé teszi az olvadt rész kiszorítását a munkadarabon lévő vágási résből.

Az eljárás előnyei és hátrányai

A plazmavágás, szemben az oxigénes lángvágással, nem csupán azon fémek vágására alkalmas, amely oxidjának olvadáspontja alacsonyabb a vágandó fém olvadáspontjánál, hanem minden olyan anyagnál, amely elektromosan vezetőképes. Ez a technológia előnyösen alkalmazható vastag, erősen ötvözött acél és alumínium táblalemezek vágására, akár 160 mm-es vastagságig.

Népszerűsége elsősorban a vágás gazdaságosságában rejlik. Jellemző rá a nagy vágási sebesség (akár 9 m/perc) és a kevés mellékidő (nem szükséges előmelegítés). Vékony lemezek kis vágóréssel és bemetszéssel, valamint szigorú él kontúrok esetében, adott esetben a lézer előnyösebb lehet, ez azonban az ipari alkalmazások csak kis hányadánál fordul elő. Általánosságban elmondható, hogy minél vastagabb a lemez a felmerülő vágási költségek annál kedvezőbbek a plazma számára. Például acélokra vonatkoztatva már 3 mm vastagság felett a vágható tartományban egyértelműen a plazma az olcsóbb, míg alumínium és erősen ötvözött acél viszonylatában, egy 8 mm-nél vastagabb lemez esetén a költségek különbsége akár ötszörös is lehet a plazma javára.

Az eljárás legnagyobb hátránya, hogy a vágás során hőbevitel történik, amely anyagszerkezet változással vagy vetemedéssel járhat. A plazmavágás nem alkalmazható precíz és összetett kontúrok vágására. További hátránya a környezetkárosító hatása valamint az a tény, hogy a vágott felület a legtöbb esetben utólagos megmunkálást igényel.

A plazmavágás technológiája érzékeny a vágandó anyag előkészítésére (felületi állapot, belső folytonossági hiányok stb.), valamint a vágás során az égő- és a munkadarab-távolság állandóságára. Különösen a leeső hulladék, illetve a vágandó darab vetemedése miatti égő fejrésznek a munkadarabhoz való érintkezése jelenthet veszélyt az úgynevezett „kettős ív” kialakulásához.

A plazmavágás legfontosabb technológiai jellemzői: a vágandó anyag vastagsága; a pisztoly, illetve fúvóka kialakítása; a munkagáz fajtája és keveréke; az áramerősség és a feszültség; a Volfram elektróda mérete és távolsága a fúvóka felületétől; a fúvóka távolsága a vágandó anyag felületétől; a vágás sebessége és iránya.

A termikus vágásról szóló EN ISO9013 szabvány határozza meg többek között a plazmavágásnál használt termékek geometriai tulajdonságait és minőségét. A legfontosabb minőségi kritériumként említhető a vágott felület merőlegessége, a felületi egyenetlenség és a munkadarab méretének tűrései. További fontos szempont a barázdaelhajlás, a sorjaképződés a bevágás alsó felén és a fröcskölt olvadt anyag a rés felső felén. Egyéb tényezőknek is hatása van a minőségre, úgymint a vágott anyag vastagsága, a felület állapota és hőmérsékletváltozások az anyagban a vágás során.

A	kész darab névleges mérete (rajzméret), [mm]
B	vágott darab névleges mérete (ráhagyásos méret), [mm]
Bz	forgácsolási ráhagyás [mm/oldal]
Gu	vágás tűrése - alsó határeltérés [mm/méret]
Go	vágás tűrése - felső határeltérés [mm/méret]
u	merőlegességi tűrés [mm/oldal]
Lv	névleges lemezvastagság [mm]

A ráhagyásos méret (B) meghatározásához szükségünk van a kész méret (A) ismeretére:

B = A + 2Bz + Gu

A munkadarab tényleges vágott mérete a (B-Gu) és a (B+Go) szélső értékek közé esik. A ténylegesen eltávolítandó anyag a megfelelő vágási eljárásra vonatkozó forgácsolási ráhagyástól, a merőlegességi tűréstől, a névleges mérettűrés határeltéréseitől és a profil középmagasságától függ.

A rajzokon szereplő méreteket névleges méreteknek kell tekinteni, a tényleges méreteket a vágás tiszta felületein kell meghatározni. A méréseket mindig a munkadarab felső részén kell elvégezni. Szükség esetén a vágási ráhagyások mértékében külön meg kell állapodni!