برش پلاسما چیست؟ انواع دستگاه برش پلاسما

برش پلاسما یکی از سریع‌ترین و دقیق‌ترین روش‌های برش فلزات رسانای الکتریکی است که در صنایع مختلف از ساخت تجهیزات فلزی و خودروسازی تا کشتی‌سازی، تاسیسات و کارگاه‌های آهنگری به کار می‌رود. در این روش، به‌جای استفاده از تیغه یا شعله، یک جت بسیار داغ از گاز یونیزه‌شده (پلاسما) با کمک قوس الکتریکی ایجاد می‌شود که فلز را در مدت‌زمان کوتاهی ذوب می‌کند و برش می‌دهد. در این بلاگ شهر استیل (مرجع خرید استیل) به این سوال پاسخ می‌دهیم که «برش پلاسما چیست»، با انواع دستگاه برش پلاسما و فرآیند کاری آن آشنا می‌شویم و توضیح می‌دهیم که این دستگاه چه فلزاتی را برش می‌دهد و چه تفاوتی با روش‌های دیگر دارد.

برش پلاسما چیست؟

برش پلاسما (Plasma Arc Cutting) یک فرایند برش حرارتی است که در آن از جریانی از گاز یونیزه‌شده (پلاسما) با دمایی بیش از ۲۰ هزار درجه سانتی‌گراد برای ذوب کردن فلز و خارج کردن ماده مذاب از محل برش استفاده می‌شود.
در این فرایند، یک قوس الکتریکی بین الکترود (کاتد) و قطعه کار (آند) ایجاد می‌شود. الکترود داخل نازلی قرار دارد که با آب یا هوا خنک می‌شود. این نازل با متمرکز کردن قوس الکتریکی، جریانی باریک، بسیار داغ و پرسرعت از پلاسما ایجاد می‌کند.

هنگامی که جت پلاسما به سطح قطعه برخورد می‌کند، گاز یونیزه‌شده دوباره به حالت عادی خود بازمی‌گردد و در این فرآیند گرمای بسیار زیادی آزاد می‌کند. این گرما فلز را ذوب کرده و فشار گاز، فلز مذاب را از شیار برش خارج می‌کند.
به دلیل تمرکز بالای انرژی در ناحیه برش، این فناوری قادر است فلزاتی مانند فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ، قوطی استیل، آلومینیوم، مس، برنج و بسیاری از آلیاژهای رسانا را با سرعت و دقت بالا برش دهد.

برش پلاسما چگونه کار می‌کند؟ آشنایی با راز برش دقیق فلزات با پلاسما

عملکرد دستگاه برش پلاسما بر پایه ترکیب جریان برق، گاز فشرده و قوس الکتریکی است. این سه عامل در کنار یکدیگر جریانی از پلاسما را تولید می‌کنند که انواع فلز، مانند لوله استیل صنعتی را ذوب کرده و هم‌زمان مواد مذاب را از مسیر برش خارج می‌کند.

به بیان ساده، دستگاه برش پلاسما فلز را با فشار برش نمی‌دهد؛ بلکه ابتدا آن را با جت فوق‌العاده داغ پلاسما ذوب می‌کند و سپس با فشار گاز، فلز مذاب را از محل برش خارج می‌سازد.

مراحل دقیق انجام این فرآیند به‌صورت زیر است:

۱. ورود گاز به مشعل برش

در ابتدا گاز فشرده (نیتروژن، اکسیژن یا آرگون) وارد مشعل دستگاه می‌شود. این گاز از یک نازل باریک عبور می‌کند تا جریان آن متمرکز و با سرعت بالا به سمت قطعه هدایت شود.

۲. ایجاد قوس الکتریکی

با روشن شدن دستگاه، بین الکترود داخل مشعل و قطعه فلزی (برای مثال میلگرد استیل)، یک قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. این قوس، انرژی لازم برای گرم شدن شدید گاز و شرایط تشکیل پلاسما را به وجود می‌آورد.

در بسیاری از دستگاه‌ها ابتدا یک قوس پایلوت (Pilot Arc) داخل مشعل شکل می‌گیرد و پس از نزدیک شدن مشعل به قطعه، قوس اصلی به سطح فلز منتقل می‌شود.

۳. تبدیل گاز به پلاسما

گرمای بسیار زیاد حاصل از قوس الکتریکی باعث می‌شود گاز یونیزه شده و به پلاسما تبدیل شود. این جت پلاسما علاوه‌بر دمای بسیار بالا، با سرعت زیادی از نازل خارج می‌شود و انرژی حرارتی خود را در نقطه بسیار کوچکی برای برش دقیق متمرکز می‌کند.

۴. ذوب شدن فلز

هنگامی‌که جت پلاسما به سطح فلز برخورد می‌کند، دمای بالای آن باعث ذوب سریع فلز در محل تماس می‌شود. با‌توجه‌به اینکه انرژی فقط در یک ناحیه کوچک متمرکز است، برش با دقت بالا و کمترین تاثیر حرارتی روی بخش‌های اطراف انجام می‌شود.

۵. خروج فلز مذاب و ایجاد برش

در نهایت فشار بالای گاز یا پلاسما، فلز مذاب را از شیار برش خارج می‌کند. در نتیجه مسیر برش تمیز مانده و برش با سرعت و کیفیت مطلوب ادامه می‌یابد.
نتیجه نهایی، ایجاد یک شیار باریک با لبه‌هایی نسبتا صاف و یکنواخت است که به عملیات تکمیلی کمی نیاز دارد.

این موضوع برای برش لوله استیل بسیار مهم است؛ زیرا این محصولات معمولا در صنایع غذایی، دارویی، دکوراتیو، نفت و گاز و تاسیسات به‌کار می‌روند و کیفیت و دقت لبه برش، تاثیر مستقیمی بر سهولت مونتاژ، کیفیت جوشکاری و ظاهر نهایی قطعه دارد.

انواع دستگاه برش پلاسما

دستگاه‌های برش پلاسما در مدل‌ها و توان‌های مختلفی تولید می‌شوند تا پاسخگوی نیاز کاربران از کارگاه‌های کوچک تا کارخانه‌های بزرگ صنعتی باشند.

توان خروجی، نوع کنترل دستگاه، دقت برش، ضخامت قابل برش، سرعت کار و محیط استفاده در انتخاب مدل مناسب نقش دارند. در ادامه با انواع دستگاه برش پلاسما و کاربرد هر‌یک آشنا می‌شویم.

۱. دستگاه برش پلاسما دستی

دستگاه برش پلاسما دستی رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین نوع این تجهیزات است. در این مدل اپراتور، مشعل برش را به‌صورت دستی هدایت می‌کند. این دستگاه‌ها معمولا در محدوده ۳۰ تا ۸۰ آمپر تولید می‌شوند و برای برش فلزات با ضخامت تقریبی تا ۲۵ میلی‌متر مناسب هستند.
به دلیل ابعاد کوچک، وزن کم و راه‌اندازی آسان، این مدل انتخاب ایده‌آلی برای کارگاه‌های فلزکاری، تعمیرگاه‌های خودرو، پروژه‌های ساختمانی و واحدهای تعمیر و نگهداری است.

۲. دستگاه برش پلاسما مکانیزه

در این مدل، مشعل برش روی یک ریل یا سیستم حرکتی نصب شده و فرآیند برش به‌صورت خودکار انجام می‌شود. این دستگاه‌ها معمولا در محدوده ۸۰ تا ۲۰۰ آمپر قرار دارند و نسبت‌به مدل‌های دستی، برش دقیق‌تر و یکنواخت‌تری ایجاد می‌کنند. این تجهیزات بیشتر در کارخانه‌ها و کارگاه‌هایی استفاده می‌شوند که روزانه تعداد زیادی قطعه مشابه تولید می‌کنند.

۳. دستگاه برش پلاسما CNC

دستگاه CNC پیشرفته‌ترین نوع برش پلاسما است که همه حرکات آن توسط رایانه و فایل‌های طراحی CAD/CAM کنترل می‌شود.

توان این دستگاه‌ها معمولا بیش از ۲۰۰ آمپر است و مدل‌های صنعتی این دستگاه، فلزاتی با ضخامت بیش از ۱۶۰ میلی‌متر را نیز برش می‌دهند. اگر در پروژه شما دقت، سرعت و تیراژ بالا حرف اول را می‌زند، این دستگاه بهترین انتخاب است.

۴. دستگاه برش پلاسما پرتابل (قابل حمل)

این دستگاه‌ها از فناوری اینورتر استفاده می‌کنند و وزن بسیار کمی دارند. معمولا در بازه ۲۰ تا ۴۰ آمپر تولید می‌شوند و برای برش ورق‌ها و قطعات فلزی با ضخامت حدود ۶ تا ۱۰ میلی‌متر مناسب هستند.

به دلیل ابعاد کوچک، این مدل گزینه مناسبی برای تعمیرات سیار، مصارف خانگی و پروژه‌های سبک محسوب می‌شود.

۵. دستگاه‌های تخصصی برش پلاسما

برخی دستگاه‌های برش پلاسما برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند و در صنایع تخصصی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

• دستگاه برش پلاسما لوله و پروفیل: برای برش میلگرد، انواع لوله‌های گرد، پروفیل‌های مربع و مستطیل طراحی شده‌اند و قابلیت اجرای برش‌های زاویه‌دار، اتصال زینی و سایر برش‌های پیچیده را دارند. از این تجهیزات در صنایع نفت و گاز، سازه‌های فلزی و کشتی‌سازی استفاده می‌شود.
• دستگاه برش پلاسما با قابلیت پخ‌زنی: این مدل‌ها قادرند مشعل را در زوایای مختلف حرکت دهند و به‌صورت خودکار انواع پخ‌های جوشکاری مانند V، X، Y و K را ایجاد کنند. این قابلیت زمان آماده‌سازی قطعات برای جوشکاری را کاهش می‌دهد.
• دستگاه برش پلاسما HD: این دستگاه‌ با بهره‌گیری از فناوری High Definition Plasma، برش‌هایی با کیفیت بسیار بالا و تلرانس کم ایجاد می‌کند و در صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا و ساخت قطعات دقیق کاربرد دارند.
• دستگاه برش پلاسما دوگازه: اپراتور می‌تواند متناسب با نوع فلز، ترکیب گاز مناسب را انتخاب کند؛ برای مثال اکسیژن برای فولاد کربنی و نیتروژن برای آلومینیوم، که باعث بهبود کیفیت و سرعت برش می‌شود.
• دستگاه شیارزنی پلاسما: این تجهیزات برای برداشتن جوش‌های قدیمی، حذف ترک‌ها و برطرف کردن عیوب سطحی فلز استفاده می‌شوند.

ما با واردات ورق استیل از چین به هر گونه نیازهای کارگاه‌های تولیدی بزرگ و کوچک برای دسترسی به ورق استیل با قیمت مناسب پاسخ می‌دهیم.

کاربردهای برش پلاسما در صنعت

به دلیل سرعت بالا، دقت مناسب و توانایی برش طیف گسترده‌ای از فلزات رسانا، برش پلاسما یکی از پرکاربردترین فناوری‌های برش در صنایع مختلف است. این روش در کارخانه‌های بزرگ و خطوط تولید صنعتی، در کارگاه‌های کوچک، پروژه‌های ساختمانی و واحدهای تعمیر و نگهداری به کار می‌رود.

مهم‌ترین کاربردهای برش پلاسما در صنایع مختلف عبارتند از:

•  صنایع تولید و ساخت قطعات فلزی: برش ورق‌های فولادی، تیرآهن، پروفیل، صفحات فلزی و انواع قطعات موردنیاز در خطوط تولید و کارگاه‌های صنعتی.
• صنعت خودروسازی و تعمیرات خودرو: برش و تعویض بخش‌های آسیب‌دیده بدنه، اصلاح شاسی، ساخت قطعات سفارشی و اجرای پروژه‌های بازسازی خودرو.
• ساختمان‌سازی وتاسیسات: برش انواع لوله، کانال‌های تهویه، براکت‌ها، اتصالات فلزی و قطعات سازه‌ای در محل اجرای پروژه.
• ساخت تجهیزات استیل و صنایع غذایی و دارویی: برش دقیق لوله‌ها، ورق‌ها و قطعات استیل که به کیفیت لبه برش و آماده‌سازی مناسب برای جوشکاری نیاز دارند.
•  هنر و صنایع تزئینی: ساخت تابلوهای فلزی، المان‌های دکوراتیو، مجسمه‌ها، نرده‌های سفارشی و سایر طرح‌های هنری با اشکال پیچیده.
• بازیافت و اوراق‌کاری فلزات: برش خودروهای فرسوده، ماشین‌آلات صنعتی، مخازن و ضایعات فلزی برای تسهیل فرآیند بازیافت.
• تعمیرات و نگهداری تجهیزات صنعتی: حذف قطعات معیوب، اصلاح سازه‌های فلزی و آماده‌سازی قطعات برای تعمیر یا تعویض.

اگر برای پروژه‌های صنعتی‌تان به ورق استیل نیاز دارید، در این صفحه می‌توانید لیست قیمت ورق استیل را مشاهده کنید.

مزایا و معایب برش پلاسما

آشنایی با مزایا و معایب برش پلاسما به شما کمک می‌کند تشخیص دهید که آیا این روش برای نوع فلز، ضخامت قطعه و کیفیت برش موردنظرتان انتخاب مناسبی است یا خیر.

در جدول زیر می‌توانید مهم‌ترین ویژگی‌های مثبت و محدودیت‌های برش پلاسما و تفاوت برش لیزر و پلاسما را مشاهده کنید:

مقایسه برش پلاسما با سایر روش‌ها؛ واترجت و لیزر

اگر ضخامت قطعه از حدود ۵۰ میلی‌متر بیشتر باشد، به‌ویژه در فولادهای کربنی و استیل، معمولا استفاده از برش هواگاز یا واترجت گزینه مناسب‌تری است. در مورد آلومینیوم نیز معمولا برش پلاسما برای ضخامت‌های تا حدود ۴۰ میلی‌متر عملکرد مطلوبی دارد و برای ضخامت‌های بیشتر، فناوری‌های دیگر نتایج بهتری ارائه می‌دهند.

اما برای قطعاتی که از ورق‌های نازک ساخته شده‌اند و دقت بسیار بالا، لبه‌های کاملا صاف و حداقل تلرانس ابعادی اهمیت بالایی دارد، برش لیزر انتخاب بهتری است. این روش معمولا برای ورق‌ها و صفحات فلزی تا حدود ۲۵ تا ۳۰ میلی‌متر، کیفیت برش بالاتری نسبت‌به پلاسما ارائه می‌دهد.

چه زمانی برش پلاسما بهترین انتخاب است؟

برش پلاسما زمانی بهترین عملکرد را دارد که قرار باشد فلزات رسانای الکتریکی با ضخامت متوسط و در مدت‌زمان کوتاه برش داده شوند. این فناوری معمولا برای برش فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و سایر فلزات رسانا با ضخامت حدود ۱۵ تا ۵۰ میلی‌متر بهترین تعادل را میان سرعت، کیفیت و هزینه ایجاد می‌کند.
در بسیاری از صنایع سنگین، سازه‌های فلزی، ساخت مخازن، تجهیزات صنعتی و برش لوله‌های استیل با ضخامت متوسط، این فناوری یکی از اقتصادی‌ترین و کاربردی‌ترین روش‌های برش محسوب می‌شود. همچنین در مواردی که کیفیت سطح برش اهمیت بالایی دارد، با انجام عملیات پرداخت یا ماشین‌کاری پس از برش می‌توان لبه‌هایی کاملا صاف و آماده برای مونتاژ یا جوشکاری ایجاد کرد