제조공정
산업 제조
플라즈마는 1920년대에 Irving Langmuir가 처음으로 체계적으로 연구한 물질의 4가지 기본 상태 중 하나입니다. 그것은 하나 이상의 궤도 전자가 제거된(또는 드물게 추가 전자가 부착된) 이온 원자 또는 분자의 가스와 자유 전자로 구성됩니다.
암흑 물질과 훨씬 더 찾기 힘든 암흑 에너지를 제외하고, 플라즈마는 우주에서 가장 풍부한 일반 물질 형태입니다. 플라즈마는 대부분 우리 태양을 포함한 별과 관련이 있으며 희귀한 문화 내 매개체와 은하계 지역까지 확장됩니다.
플라즈마는 중성 가스를 가열하거나 강한 전자기장에 노출시켜 인위적으로 생성할 수 있습니다. 자유 전하를 띤 입자의 존재는 개별 입자의 역학과 집합적 전자기장에 의해 지배되는 거시적 플라즈마 운동으로 플라즈마를 전기 전도성으로 만들고 외부 인가된 필드에 매우 민감합니다.
전자기장에 대한 플라즈마의 응답은 플라즈마 텔레비전이나 플라즈마 에칭과 같은 많은 현대 기술 장치에 사용됩니다.
Plasma Arc Machining은 공작물에서 재료를 제거하는 데 사용됩니다. 이 과정에서 고온 가스의 고속 제트를 사용하여 공작물에서 재료를 녹이고 제거합니다. 이 고속의 뜨거운 가스는 플라즈마 제트라고도 합니다.
가스나 공기가 5000 °C 이상의 온도로 가열되면 양이온, 음이온, 중성 이온으로 이온화되기 시작합니다. 가스나 공기가 이온화되면 온도가 11000 °C에서 28000 °C에 이르며 이 이온화된 가스를 플라즈마라고 합니다.
가스 또는 공기는 아크로 가열되고 가스 가열에 의해 생성된 플라즈마는 공작물에서 재료를 제거하는 데 사용됩니다. 따라서 전체 프로세스를 플라즈마 아크 가공이라고 합니다.
이 과정에서 고온의 공기를 고속으로 사용하여 공작물을 녹여 재료를 제거합니다.
플라즈마 아크 가공에 사용되는 가스는 피삭재로 사용되는 금속에 따라 선택됩니다.
플라즈마 아크 가공은 합금강, 스테인리스강, 알루미늄, 니켈, 구리 및 주철 절단에 사용됩니다.
기본 원리는 전극과 공작물 사이에 형성된 아크가 미세한 구멍, 구리 노즐에 의해 수축된다는 것입니다. 이것은 노즐에서 방출되는 플라즈마의 온도와 속도를 증가시킵니다.
플라즈마의 온도는 20,000°C를 초과하고 속도는 음속에 근접할 수 있습니다. 절단에 사용하면 플라즈마 가스 흐름이 증가하여 깊숙이 침투하는 플라즈마 제트가 재료를 절단하고 용융 재료가 유출 플라즈마에서 제거됩니다.
플라즈마 아크 가공은 플라즈마 건으로 구성됩니다. 플라즈마 건에는 챔버에 위치한 텅스텐으로 구성된 전극이 있습니다. 여기서, 이 텅스텐 전극은 DC 전원 공급 장치의 음극 단자에 연결됩니다. 따라서 텅스텐은 음극으로 작용합니다.
DC 전원 공급 장치의 양극 단자가 노즐에 연결되어 있는 동안. 따라서 플라즈마 건의 노즐은 양극 역할을 합니다.
시스템에 전원을 공급하면 음극 텅스텐 전극과 양극 노즐 사이에 전기 아크가 발생합니다. 가스가 플라즈마와 접촉함에 따라 가스 원자와 전기 아크의 전자 사이에 충돌이 발생하여 결과적으로 이온화된 가스를 얻습니다.
즉, 플라즈마 아크 가공에 필요한 플라즈마 상태를 얻을 수 있습니다. 이제 이 플라즈마는 고속으로 공작물을 겨냥하고 가공 프로세스가 시작됩니다. 한 가지 주의할 점은 플라즈마 상태를 얻기 위해 높은 전위차가 적용된다는 것입니다.
전체 과정에서 고온 조건이 필요합니다. 노즐에서 뜨거운 가스가 나오면 과열될 가능성이 있습니다. 이러한 과열을 방지하기 위해 워터자켓을 사용합니다.
질소, 수소, 아르곤 또는 이들 가스의 혼합물과 같은 다양한 가스를 사용하여 플라즈마를 생성합니다. 이 플라즈마 건에는 텅스텐 전극이 있는 챔버가 있습니다. 이 텅스텐 전극은 음극 단자에 연결되고 플라즈마 건의 노즐은 DC 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결됩니다. 필요한 가스 혼합물이 건에 공급됩니다. 양극과 음극 사이에 강한 아크가 생성됩니다.
이후 호의 전자와 기체 분자 사이에 충돌이 일어나며, 이 충돌로 인해 기체 분자가 이온화되어 열이 발생합니다.
DC 전원 공급 장치는 플라즈마 건에서 두 개의 터미널을 개발하는 데 사용됩니다. 높은 전위차가 음극과 양극에 인가되어 생성된 아크가 강하고 가스 혼합물을 이온화하여 플라즈마로 전환할 수 있습니다.
뜨거운 가스가 노즐에서 지속적으로 빠져나가면서 플라즈마 건에서 열이 생성됨에 따라 냉각 메커니즘이 플라즈마 건에 추가됩니다.
노즐을 냉각시키기 위해 워터 재킷이 사용됩니다. 노즐은 워터젯으로 둘러싸여 있습니다.
이 플라즈마 아크 가공을 사용하여 다양한 재료를 가공할 수 있습니다. 이 공정을 사용하여 알루미늄, 마그네슘, 탄소, 스테인리스강 및 합금강과 같은 다양한 금속을 가공할 수 있습니다.
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카본 아크 용접이란 무엇입니까? 탄소 아크 용접(CAW)은 비소모성 탄소(흑연) 전극과 공작물 사이의 아크로 금속을 가열하여 금속의 유착을 생성하는 공정입니다. 탄소-아크 용접에서 탄소 전극은 전극과 접합되는 재료 사이에 전기 아크를 생성하는 데 사용됩니다. 이것은 개발된 최초의 아크 용접 공정이었지만 오늘날에는 트윈 탄소 아크 용접 및 기타 변형으로 대체되어 많은 응용 분야에 사용되지 않습니다. 아크 용접의 목적은 분리된 금속 사이에 결합을 형성하는 것입니다. 이 아크는 3,000°C를 초과하는 온도를 생성합니다. 이 온도에