Նյութերի պլազմային մշակում

2026 Հեղինակ: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. Վերջին փոփոխված: 2025-01-24 13:18:14

Պլազմայի մշակման ներմուծումը արդյունաբերություն նշանավորեց տեխնոլոգիական առաջընթաց և անցում արտադրության որակապես նոր մակարդակի։ Պլազմայի օգտակար հատկությունների շրջանակը շատ ընդարձակ է։ Սա առաջին հերթին էլեկտրոնային սարքերի և կիսահաղորդչային սարքերի արտադրությունն է։ Առանց պլազմա-քիմիական փորագրման ժամանակակից բարձր արդյունավետության անհատական համակարգիչները դժվար թե լույս տեսնեն: Բայց սա դեռ ամենը չէ։

Իոն-պլազմայի մշակումը օգտագործվում է նաև օպտիկայի և մեքենաշինության մեջ՝ արտադրանքները փայլեցնելու, պաշտպանիչ ծածկույթներ կիրառելու, մետաղների և համաձուլվածքների մակերեսի դիֆուզիոն հագեցվածության, ինչպես նաև եռակցման և թիթեղների կտրման համար: Այս հոդվածում ուշադրությունը կենտրոնացված է պլազմայի օգտագործմամբ եռակցման և կտրման տեխնոլոգիաների վրա:

Ընդհանուր դրույթներ

Դպրոցական ֆիզիկայի դասերից բոլորը գիտեն, որ նյութը կարող է գոյություն ունենալ չորս վիճակում՝ պինդ, հեղուկ, գազ և պլազմա: Հարցերի մեծ մասը ծագում է, երբ փորձում են ներկայացնել վերջին պետությունը: Բայց իրականում ամեն ինչ այնքան էլ դժվար չէ։ Պլազման նույնպես գազ է, միայն նրա մոլեկուլներն են, ինչպես ասում են, իոնացված (այսինքն՝ անջատված էլեկտրոններից)։ Այս վիճակին կարելի է հասնելշատ առումներով՝ բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության, ինչպես նաև վակուումում գազի ատոմների էլեկտրոնային ռմբակոծման արդյունքում։

Նման պլազման կոչվում է ցածր ջերմաստիճան: Գործընթացի այս ֆիզիկան օգտագործվում է վակուումում պլազմայի նստեցման (փորագրում, հագեցվածություն) իրականացման համար։ Պլազմայի մասնիկները մագնիսական դաշտում դնելով, նրանց կարելի է ուղղորդված շարժում տալ։ Ինչպես ցույց է տվել պրակտիկան, նման մշակումն ավելի արդյունավետ է մեքենաշինության տեխնոլոգիայի դասական գործողությունների մի շարք պարամետրերում (հագեցվածություն փոշի միջավայրում, կրակի կտրում, քրոմի օքսիդի վրա հիմնված մածուկով լցնել և այլն):

Պլազմայի բուժման տեսակները

Ներկայումս պլազման ակտիվորեն օգտագործվում է գրեթե բոլոր ոլորտներում և ազգային տնտեսությունում՝ բժշկություն, ճարտարագիտություն, գործիքավորում, շինարարություն, գիտություն և այլն:

Պլազմային տեխնոլոգիայի կիրառման պիոները գործիքավորումն էր: Պլազմայի մշակման արդյունաբերական կիրառումը սկսվեց իոնացված գազի հատկությունների կիրառմամբ՝ բոլոր տեսակի նյութերը ցողելու և դրանք երեսպատելու համար, ինչպես նաև միկրոսխեմաներ ստանալու համար ալիքները փորագրելու համար: Կախված տեխնոլոգիական կայանքների սարքի որոշ առանձնահատկություններից՝ առանձնանում են պլազմա-քիմիական փորագրումը, իոն-քիմիական և իոն-ճառագայթային փորագրումը։

Պլազմայի զարգացումը աներևակայելի արժեքավոր ներդրում է տեխնոլոգիաների զարգացման և ողջ մարդկության կյանքի որակի, առանց չափազանցության, բարելավման գործում: Հատվածովժամանակ, ընդլայնվել է գազի իոնների կիրառման դաշտը։ Իսկ այսօր պլազմայի մշակումը (այս կամ այն ձևով) օգտագործվում է հատուկ հատկություններով նյութեր ստեղծելու համար (ջերմակայունություն, մակերեսի կարծրություն, կոռոզիոն դիմադրություն և այլն), մետաղների արդյունավետ կտրման, եռակցման, մակերեսները փայլեցնելու և միկրոկոպիտությունը վերացնելու համար:

Այս ցանկը չի սահմանափակվում մշակված մակերեսի վրա պլազմայի ազդեցության վրա հիմնված տեխնոլոգիաների կիրառմամբ: Ներկայումս պլազմայի ցողման միջոցներն ու մեթոդները ակտիվորեն մշակվում են՝ օգտագործելով տարբեր նյութեր և մշակման եղանակներ՝ առավելագույն մեխանիկական և ֆիզիկական հատկությունների հասնելու համար։

Պլազմային եռակցման էությունը

Ի տարբերություն իոն-պլազմայի հագեցվածության և ցողման կայանքների, այս դեպքում պլազմայի մշակումն իրականացվում է բարձր ջերմաստիճանի պլազմայի միջոցով: Այս մեթոդի արդյունավետությունը ավելի բարձր է, քան ավանդական եռակցման մեթոդների կիրառման ժամանակ (բոցով, էլեկտրական աղեղով, սուզվող աղեղով զոդում և այլն): Որպես աշխատանքային գազային խառնուրդ, որպես կանոն, օգտագործվում է սովորական մթնոլորտային օդը ճնշման տակ։ Այսպիսով, այս տեխնիկան բնութագրվում է սպառվող գազերի համար ծախսերի բացակայությամբ:

Պլազմային եռակցման առավելությունները

Համեմատած ավանդական եռակցման հետ՝ պլազմային եռակցման մեքենայի օգտագործումն ավելի անվտանգ է: Պատճառը միանգամայն պարզ է՝ ճնշման տակ մթնոլորտային թթվածնի օգտագործումը որպես աշխատանքային գազ։ Ներկայումս արտադրության անվտանգությանը շատ մեծ ուշադրություն է դարձվում սեփականատերերի կողմիցբիզնեսներ, ղեկավարներ և կարգավորիչներ։

Մեկ այլ շատ կարևոր առավելություն է եռակցման բարձր որակը (նվազագույն թուլացում, ներթափանցման բացակայություն և այլ թերություններ): Չնայած, որպեսզի սովորենք, թե ինչպես հմտորեն օգտագործել պլազմային եռակցման մեքենա, անհրաժեշտ է երկար ամիս պրակտիկա: Միայն այս դեպքում եռակցումը և հոդերը ամբողջությամբ կհամապատասխանեն բարձր չափանիշներին:

Այս տեխնոլոգիան ունի մի շարք այլ առավելություններ. Եռակցման գործընթացի բարձր արագություն (արտադրողականության բարձրացում), էներգիայի ռեսուրսների ցածր սպառում (էլեկտրաէներգիա), միացման բարձր ճշգրտություն, առանց դեֆորմացիայի և աղավաղումների:

Պլազմա կտրող սարք

Գործընթացն ինքնին շատ զգայուն է օգտագործվող ընթացիկ աղբյուրների նկատմամբ: Հետևաբար, թույլատրվում է օգտագործել միայն շատ բարձրորակ և հուսալի տրանսֆորմատորներ, որոնք ցույց են տալիս ելքային լարման կայունությունը: Ստանդարտ տրանսֆորմատորները օգտագործվում են բարձր մուտքային լարումը ցածր ելքային լարման փոխակերպելու համար: Նման սարքավորումների արժեքը մի քանի անգամ ավելի քիչ է, քան էլեկտրական աղեղային եռակցման ավանդական փոխարկիչների արժեքը: Նրանք նաև ավելի խնայող են։

Պլազմա կտրող սարքավորումը հեշտ է օգտագործել: Հետևաբար, եթե ունեք նվազագույն փորձ և հմտություններ, կարող եք ինքներդ կատարել եռակցման բոլոր աշխատանքները։

Պլազմայի եռակցման տեխնոլոգիա

Կախված մատակարարման լարումից, պլազմային եռակցումը բաժանվում է միկրո եռակցման, եռակցմանը՝միջին և բարձր հոսանք: Գործընթացն ինքնին հիմնված է էլեկտրոնի և եռակցման ենթակա մակերեսների վրա բարձր ջերմաստիճանի պլազմայի ուղղորդված հոսքի գործողության վրա: Էլեկտրոդը հալվում է, արդյունքում առաջանում է մշտական եռակցման միացում:

Պլազմային կտրում

Պլազմայի կտրումը գործընթաց է, որի ժամանակ մետաղը կտրվում է իր բաղադրիչ մասերի մեջ բարձր ջերմաստիճանի պլազմայի ուղղորդված հոսքի միջոցով: Այս տեխնոլոգիան ապահովում է կատարյալ հարթ կտրվածք: Պլազմային կտրիչից հետո արտադրանքի ուրվագծերի լրացուցիչ մշակման անհրաժեշտությունը (լինի սաթի նյութը կամ խողովակի արտադրանքը) վերացվում է:

Գործընթացը կարող է իրականացվել ինչպես ձեռքով կտրիչով, այնպես էլ պողպատե թերթ կտրող պլազմային կտրող մեքենայի միջոցով: Պլազման ձևավորվում է, երբ էլեկտրական աղեղը կիրառվում է աշխատանքային գազի հոսքի վրա: Զգալի տեղային տաքացման արդյունքում տեղի է ունենում իոնացում (բացասաբար լիցքավորված էլեկտրոնների բաժանում դրական լիցքավորված ատոմներից):

Պլազմա կտրող հավելվածներ

Բարձր ջերմաստիճանի պլազմայի շիթը շատ բարձր էներգիա ունի։ Նրա ջերմաստիճանն այնքան բարձր է, որ այն բառացիորեն հեշտությամբ գոլորշիացնում է բազմաթիվ մետաղներ և համաձուլվածքներ։ Այս տեխնոլոգիան հիմնականում օգտագործվում է պողպատե թիթեղների, ալյումինի, բրոնզի, արույրի և նույնիսկ տիտանի թիթեղների կտրման համար: Ավելին, թերթի հաստությունը կարող է շատ տարբեր լինել: Սա չի ազդի կտրվածքի գծի որակի վրա. այն կլինի կատարյալ հարթ և հարթ, առանց շերտերի:

Սակայն պետք է նշել, որ որակյալ և հավասարաչափ ձեռք բերելու համար.կտրեք հաստ պատերով նյութի հետ աշխատելիս, դուք պետք է օգտագործեք պլազմային կտրող մեքենա: Ձեռքի ջահի հզորությունը չի բավականացնի 5-ից 30 միլիմետր հաստությամբ մետաղ կտրելու համար։

Գազային կտրում, թե՞ պլազմային կտրում

Մետաղների ո՞ր տեսակը պետք է նախապատվություն տալ: Ո՞րն է ավելի լավ՝ թթվածնով վառելիքի կտրումը, թե՞ պլազմային կտրման տեխնոլոգիան: Երկրորդ տարբերակը, թերեւս, ավելի բազմակողմանի է, քանի որ այն հարմար է գրեթե ցանկացած նյութի համար (նույնիսկ բարձր ջերմաստիճաններում օքսիդացման հակվածների համար): Բացի այդ, պլազմայի կտրումն իրականացվում է սովորական մթնոլորտային օդի միջոցով, ինչը նշանակում է, որ այն չի պահանջում թանկարժեք սպառման նյութեր գնելը: Իսկ կտրվածքի գիծը կատարյալ հարթ է և չի պահանջում կատարելագործում: Այս ամենը համակցված էապես նվազեցնում է ապրանքի ինքնարժեքը և արտադրանքը դարձնում ավելի մրցունակ։

Պլազմա կտրող նյութեր

Պետք է հաշվի առնել այն հանգամանքը, որ մշակված մետաղի կամ համաձուլվածքի առավելագույն թույլատրելի հաստությունը կախված է հենց նյութից կամ դրա դասակարգից։ Ելնելով բազմամյա արտադրական փորձից և լաբորատոր հետազոտությունների փորձից՝ փորձագետները տալիս են հետևյալ առաջարկությունները վերամշակված նյութերի հաստության վերաբերյալ՝ չուգուն՝ ոչ ավելի, քան ինը սանտիմետր, պողպատ (անկախ քիմիական կազմից և համաձուլվածքի տարրերի առկայությունից)՝ ոչ։ ավելի քան հինգ սանտիմետր, պղինձ և դրա վրա հիմնված համաձուլվածքներ՝ ոչ ավելի, քան ութ սանտիմետր, ալյումին և դրա համաձուլվածքներ՝ ոչ ավելի, քան 12 սանտիմետր։

Բոլոր թվարկված արժեքները բնորոշ են ձեռնարկի համարվերամշակում։ Նման հայրենական արտադրության միավորի օրինակ է Gorynych պլազմային ապարատը: Այն շատ ավելի էժան է, քան արտասահմանյան անալոգները, մինչդեռ ոչ մի կերպ չի զիջում, և գուցե նույնիսկ որակով գերազանցում է դրանց: Շուկայում ներկայացված է այս արտադրողի սարքերի լայն տեսականի, որոնք նախատեսված են տարբեր աշխատանքներ կատարելու համար (տարբեր հաստության մետաղների կենցաղային եռակցում, կտրում և եռակցում ներառյալ): Ավելի հաստ թերթերը կարող են մշակվել միայն բարձր հզորության մեքենաների վրա:

Գոյություն ունեցող պլազմայի կտրման մեթոդներ

Պլազմայի կտրման բոլոր գոյություն ունեցող մեթոդները կարելի է բաժանել ռեակտիվ և աղեղային: Ընդ որում, ամենևին էլ կարևոր չէ՝ ձեռքի կտրիչ, թե CNC պլազմային կտրող և կտրող մեքենա։ Առաջին դեպքում գազի իոնացման համար անհրաժեշտ բոլոր պայմաններն իրականացվում են հենց կտրիչում։ Նման սարքը կարող է մշակել գրեթե ցանկացած նյութ (մետաղներ և ոչ մետաղներ): Երկրորդ դեպքում մշակվող նյութը պետք է ունենա էլեկտրական հաղորդունակություն (հակառակ դեպքում էլեկտրական աղեղ չի առաջանա և տեղի կունենա գազի իոնացում):

Պլազմայի ձևավորման ձևի տարբերություններից բացի, պլազմայի մշակումը կարող է դասակարգվել նաև ըստ պարզ (առանց օժանդակ նյութերի օգտագործման), ջրով մշակման և պաշտպանիչ գազային միջավայրում մշակման տեխնոլոգիական առանձնահատկությունների։. Վերջին երկու մեթոդները թույլ են տալիս զգալիորեն մեծացնել կտրման արագությունը և միևնույն ժամանակ չվախենալ մետաղի օքսիդացումից։