Fornitori: richiedi gratuitamente la tua azienda per aggiornare il tuo profilo e visualizzare la dashboard di analisi ico-arrow-default-rightCredito immagine: Portrait Images Asia di Nonwarit/Shutterstock.comIl taglio ad arco al plasma, noto anche come taglio per fusione al plasma o taglio al plasma, è un processo di fabbricazione che impiega gas ionizzato surriscaldato incanalato attraverso una torcia al plasma per riscaldare, fondere e, infine, tagliare materiale elettricamente conduttivo in forme e design personalizzati.Questo processo è adatto per un'ampia gamma di materiali metallici, inclusi acciaio strutturale, acciaio legato, alluminio e rame, e può tagliare materiali con spessori compresi tra 0,5 mm e 180 mm.Il processo di taglio al plasma è spesso presentato come una soluzione alternativa al taglio laser, al taglio a getto d'acqua e al taglio con ossitaglio e offre alcuni vantaggi rispetto a queste opzioni, tra cui tempi di taglio più rapidi e costi operativi e di investimento iniziali inferiori.Sebbene il taglio al plasma dimostri alcuni vantaggi rispetto a questi altri processi di taglio, il suo utilizzo in alcune applicazioni di produzione può essere problematico, come il taglio di materiale non conduttivo.Sebbene ogni processo di taglio abbia i suoi vantaggi e svantaggi, questo articolo si concentra sul taglio con arco al plasma, delineando le basi del processo di taglio con arco al plasma e i componenti e la meccanica necessari della macchina per il taglio al plasma.Inoltre, l'articolo esplora varie varianti di taglio al plasma e fornisce alternative ai processi di taglio al plasma.I tre stati della materia più comunemente citati sono solido, liquido e gas.Il plasma, tuttavia, è spesso indicato come il quarto stato della materia ed è tecnicamente lo stato più comune, per volume e massa, poiché si trova in tutta e al di fuori della galassia (p. es., al centro delle stelle e sotto forma di fulmine).Il plasma si verifica quando viene aggiunta energia aggiuntiva a un gas, che consente alle molecole di gas di muoversi più velocemente e scontrarsi con una forza maggiore.Le collisioni tra le molecole consentono alle molecole di separarsi nei loro atomi costituenti e questi singoli atomi di separarsi dagli elettroni del loro guscio esterno, formando ioni.Man mano che più atomi perdono i loro elettroni, il gas raggiunge un punto critico in cui il numero di atomi che perdono elettroni e il numero di atomi che accolgono elettroni liberi raggiungono l'equilibrio.A questo punto, il gas ionizzato diventa plasma.Comunemente trovato nel regno astrofisico, il plasma si trova naturalmente nelle stelle e all'interno del mezzo interplanetario, interstellare e intergalattico.Nel regno terrestre, si verifica solo come fenomeni rari, come fulmini o aurore.Tuttavia, può essere creato artificialmente surriscaldando un gas o sottoponendo un gas a un forte campo elettromagnetico, fino a quando il gas non diventa ionizzato e ha un'elevata conduttività elettrica.Questo gas ionizzato prodotto artificialmente è ciò che viene impiegato dalle macchine per il taglio al plasma e dal processo di taglio ad arco al plasma per tagliare un materiale elettricamente conduttivo.Credito immagine: John Wollwerth/Shutterstock.comIl processo di taglio ad arco plasma è un processo di fabbricazione basato sul calore che utilizza un arco plasma ristretto e trasferito per tagliare un'ampia gamma di metalli, inclusi acciaio strutturale, acciaio legato, alluminio e rame.Sebbene siano disponibili diverse varianti, i principi di base del processo e i componenti necessari rimangono gli stessi in tutti loro.Il processo di taglio ad arco plasma primario comprende le seguenti fasi:Il processo inizia con un comando di avvio che richiede alla fonte di alimentazione di generare fino a 400 V CC di tensione a circuito aperto, ovvero tensione a vuoto, e avvia il flusso di gas plasma compresso nel gruppo torcia al plasma, che contiene un elettrodo e un plasma ugello.Come illustrato nel diagramma di avvio dell'arco pilota nella Figura 1, sopra, la fonte di alimentazione applica anche una tensione negativa all'elettrodo, stabilendolo come catodo del circuito dell'arco pilota, e chiude i contatti del circuito dell'ugello normalmente aperti, posizionando un , tensione positiva sull'ugello, che funge quindi da anodo del circuito dell'arco pilota.La console di avvio dell'arco (ACS) crea quindi un potenziale ad alta frequenza e ad alta tensione tra l'elettrodo e l'ugello che genera una scintilla ad alta frequenza.La scintilla ionizza il gas plasma, permettendogli di diventare elettricamente conduttivo e producendo un percorso di corrente a bassa resistenza tra l'elettrodo e l'ugello.Lungo questo percorso di corrente, un arco iniziale a bassa energia, cioè l'arco pilota, si forma mentre l'energia fluisce e si scarica tra i due componenti.Una volta avviato, l'arco pilota fuoriesce con il gas plasma attraverso l'apertura dell'ugello verso il pezzo elettricamente conduttivo collegato a terra, che ionizza parzialmente l'area intermedia e forma un nuovo percorso di corrente a bassa resistenza.Poiché il flusso di gas costringe l'arco pilota a sporgere ulteriormente attraverso l'apertura, l'arco alla fine entra in contatto e si trasferisce al pezzo in lavorazione.Come illustrato nel diagramma di generazione dell'arco principale nella Figura 1, sopra, questo trasferimento dell'arco produce l'arco principale, ovvero l'arco plasma che esegue l'operazione di taglio effettiva, e stabilisce il pezzo come parte del circuito dell'arco principale appena creato insieme a l'elettrodo.Il trasferimento dell'arco richiede inoltre alla fonte di alimentazione di riaprire i contatti dell'ugello normalmente aperti, rimuovendo l'ugello dal circuito dell'arco pilota e l'arco principale per aumentare l'amperaggio di taglio ottimale.L'ugello restringe il gas ionizzato e l'arco principale mentre scorrono attraverso l'apertura dell'ugello, aumentando la densità di energia e la velocità del plasma.Le macchine per il taglio al plasma producono plasma fino a 20.000°C che si muove verso il pezzo fino a tre volte la velocità del suono.Questa energia termica e cinetica viene utilizzata per l'operazione di taglio.Il processo di taglio ad arco plasma utilizza un metodo di taglio fuso e soffiato, che riscalda, fonde e vaporizza un'area localizzata del pezzo.Quando il plasma colpisce la superficie del pezzo, il materiale del pezzo assorbe l'energia termica dell'arco e del gas plasma, aumentando l'energia interna e generando calore, che indebolisce il materiale e consente di rimuoverlo per produrre i tagli desiderati.Il materiale indebolito del pezzo viene espulso dal taglio, la larghezza del materiale rimosso e del prodotto tagliato, dall'energia cinetica del gas plasma impiegato.Il flusso ottimale del gas plasma è determinato dalla corrente e dall'ugello, con livelli di flusso plasma troppo bassi o troppo alti che portano a tagli meno precisi e guasti ai componenti.Una volta che il riscaldamento, la fusione e la vaporizzazione localizzati del pezzo sono iniziati, l'arco plasma viene spostato manualmente o automaticamente sulla superficie del pezzo per produrre il taglio completo.Nel caso dei sistemi di taglio ad arco plasma portatili, l'operatore avvia manualmente il processo e sposta la torcia sulla superficie per creare i tagli desiderati.Per i sistemi automatizzati di taglio ad arco plasma, la macchina è programmata per muovere la testa della torcia alla velocità ottimale per garantire tagli precisi e accurati.Credito immagine: Igor V. Podkopaev/Shutterstock.comI principi di base alla base del processo di taglio ad arco plasma rimangono gli stessi nelle diverse varianti disponibili.Tuttavia, ogni variazione di processo offre vantaggi particolari per quanto riguarda le applicazioni di produzione in base al materiale da tagliare e alle sue proprietà, alla potenza erogata e ai requisiti specifici dell'applicazione.Le variazioni sono tipicamente differenziate in base al loro sistema di raffreddamento, al tipo di gas plasma, al design dell'elettrodo e al tipo di plasma impiegato.Alcune delle opzioni di taglio ad arco plasma disponibili includono:Nel taglio ad arco al plasma convenzionale, l'attrezzatura per il taglio al plasma include il gruppo torcia al plasma, che utilizza un unico gas plasma che funge sia da gas di accensione che da gas di taglio.Tipicamente, il processo standard impiega azoto, ossigeno o una miscela di idrogeno-argon.La costrizione dell'arco plasma e del gas viene eseguita solo dall'ugello senza l'ausilio di alcun mezzo secondario.L'acqua o l'aria possono essere utilizzate come refrigerante per la torcia al plasma.Per il taglio ad arco plasma che impiega un mezzo secondario, un mezzo aggiuntivo, ad esempio acqua o gas, viene aspirato nella torcia plasma per restringere ulteriormente l'arco plasma e produrre caratteristiche specifiche per la particolare applicazione di taglio.L'introduzione di un gas secondario nel processo di taglio con arco plasma può aumentare la densità di potenza, la qualità del taglio e la velocità di taglio.Inoltre, il gas secondario può ridurre i danni al sistema e il rischio di doppi archi e contribuire a prolungare la durata delle parti consumabili della torcia.Questo tipo di taglio ad arco plasma è adatto per lamiere di spessore fino a 75 mm.Alcune delle più comuni combinazioni di gas secondari includono:L'introduzione di acqua nel processo di taglio ad arco plasma può produrre superfici del pezzo con una maggiore riflettività.L'acqua funge da barriera o scudo durante il processo di taglio poiché viene aspirata nella torcia plasma, scaricata ed evaporata dall'arco plasma.Questo tipo di taglio ad arco plasma è adatto per alluminio e acciai altolegati con spessori fino a 50 mm.Il taglio ad arco al plasma con iniezione d'acqua utilizza anche l'acqua durante il processo di taglio.L'acqua viene iniettata nella torcia plasma, che restringe ulteriormente l'arco plasma.A differenza del taglio ad arco plasma con un mezzo secondario, la maggior parte dell'acqua rimane non evaporata e funge invece da refrigerante per i componenti della torcia al plasma e il pezzo in lavorazione.L'effetto di raffreddamento dell'acqua consente una minore distorsione del materiale, tagli di qualità superiore e una maggiore durata delle parti consumabili della torcia.Questo tipo di taglio ad arco plasma è adatto per l'uso con macchine per il taglio al plasma subacquee e metalli con spessori da 3 mm a 75 mm.Altre varianti del taglio ad arco plasma includono:A parte le variazioni menzionate in precedenza, si ottiene una maggiore costrizione dell'arco plasma utilizzando ugelli specializzati che consentono capacità particolari, come la rotazione del gas plasma o la regolazione dell'ugello durante il processo di taglio.Il taglio ad arco plasma subacqueo viene eseguito tra 60 mm e 100 mm sotto l'acqua, il che consente la riduzione di rumore, polvere e inquinamento atmosferico, ma richiede più energia e più tempo di taglio rispetto al taglio ad arco plasma atmosferico.La scriccatura al plasma e la marcatura al plasma sono processi che in genere non tagliano il pezzo in lavorazione;la scriccatura al plasma rimuove solo il materiale superficiale del pezzo in lavorazione per produrre una superficie più liscia, mentre la marcatura al plasma produce segni superficiali sui componenti finiti.Il processo di taglio ad arco plasma offre una varietà di opzioni che possono adattarsi a un'ampia gamma di applicazioni di produzione.L'idoneità di ciascuna variazione dipende dalle specifiche e dai requisiti dell'applicazione di taglio.Mentre il processo di taglio laser utilizza macchine per il taglio laser e il processo/servizio di taglio a getto d'acqua utilizza macchinari per il taglio a getto d'acqua con acqua pressurizzata e abrasivi, il processo di taglio ad arco plasma impiega apparecchiature di taglio al plasma per produrre i tagli desiderati sul pezzo.Le macchine per il taglio al plasma variano da modello a modello e applicazione e applicazione con configurazioni che vanno dal semplice (ad esempio, torce portatili collegate a una fonte di alimentazione) al complesso (ad esempio, macchinari CNC programmabili e automatizzati).La configurazione di base dell'attrezzatura per queste macchine per il taglio al plasma include una fonte di alimentazione al plasma, una console di avvio dell'arco, un gruppo torcia, un'alimentazione del gas, un sistema di raffreddamento e un pezzo elettricamente conduttivo.Fonte di alimentazione: la fonte di alimentazione fornisce l'energia per avviare l'arco pilota e mantenere l'arco principale durante tutto il processo di taglio dell'arco plasma.In genere hanno tensioni elevate senza carico (cioè tensioni a circuito aperto) che vanno da 240 V CC a 400 V CC per produrre l'arco pilota, ma richiedono solo da 50 V CC a 60 V CC per sostenere l'arco principale una volta prodotto.Console di avvio dell'arco (ACS): l'ACS produce la scintilla iniziale che avvia il circuito dell'arco pilota.Gas e mezzi impiegati: i gas plasmatici sono classificati in gas di accensione (accendono l'arco plasma), gas di taglio (usati con l'arco plasma durante il processo di taglio) e gas secondari (costringe e raffredda l'arco plasma).I gas impiegati possono essere inerti, reattivi o una miscela dei due tipi precedenti.L'acqua viene utilizzata anche come mezzo secondario durante il processo di taglio.Gruppo torcia: il gruppo torcia e le parti includono l'elettrodo e l'ugello, è collegato all'alimentazione e utilizza il plasma e i gas di taglio per avviare ed eseguire l'operazione di taglio al plasma.Sistema di raffreddamento: il sistema di raffreddamento raffredda i componenti del gruppo torcia e il pezzo in lavorazione, prolungando la durata dei materiali di consumo.Il sistema può essere raffreddato ad acqua o a gas.Pezzo in lavorazione: Il pezzo in lavorazione è il materiale da tagliare.Il materiale deve essere elettricamente conduttivo per essere tagliato al plasma poiché il pezzo funge da componente del circuito dell'arco principale.Altre opzioni per le configurazioni di taglio con arco plasma includono banchi di taglio, apparecchiature per il controllo dell'inquinamento atmosferico e sistemi di binari sopraelevati.Il banco di taglio funge da piano di lavoro per il taglio del pezzo e l'apparecchiatura di controllo come mezzo per rimuovere le emissioni formate durante il processo di taglio.Per le macchine da taglio automatizzate, la torcia è sospesa in alto su un sistema di binari per consentire il movimento attraverso la superficie del pezzo.Credito immagine: Nordroden/Shutterstock.comPoiché il processo di taglio ad arco plasma impiega archi plasma trasferiti, il suo utilizzo è limitato al taglio solo di materiali elettricamente conduttivi.Tuttavia, è adatto per un'ampia gamma di metalli, tra cui:Il taglio con arco al plasma può essere utilizzato anche su materiali come rame, ottone, titanio e ghisa, sebbene alcune delle loro temperature di fusione possano rivelarsi problematiche per ottenere un taglio del bordo di alta qualità.A seconda delle specifiche della macchina per il taglio ad arco plasma e del materiale del pezzo, il processo è in grado di tagliare materiali con spessori compresi tra 0,5 mm e 180 mm.Alcuni dei vantaggi del taglio con arco plasma dimostrati rispetto ad altri metodi di taglio includono:Nonostante questi vantaggi, tuttavia, potrebbe non essere appropriato per ogni applicazione di produzione e altri processi di taglio potrebbero rivelarsi più adatti ed economici.Le alternative al taglio con arco plasma includono il taglio con ossitaglio, il taglio a getto d'acqua e il taglio laser.Delineate sopra sono le basi della macchina e del processo per il taglio al plasma ad arco, varie varianti del taglio al plasma e alcune delle considerazioni che possono essere prese in considerazione dai produttori e dalle officine meccaniche quando decidono se il taglio al plasma è la soluzione più ottimale per la loro particolare applicazione di taglio .Per trovare maggiori informazioni sui fornitori nazionali commerciali e industriali di servizi e attrezzature di produzione personalizzati, visita la Thomas Supplier Discovery Platform, dove troverai informazioni su oltre 500.000 fornitori commerciali e industriali.Seleziona tra oltre 500.000 fornitori industrialiTrova e valuta OEM, produttori personalizzati, società di servizi e distributori.Rimani aggiornato su novità e tendenze del settore, annunci di prodotto e le ultime innovazioni.Trova 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