بلازما الطاقة

أنواع البلازما القوية

تُعد البلازما القوية نوعًا من مشاعل القطع التي تستخدم الغاز المؤين، أو البلازما، لقطع المعادن. هناك نوعان رئيسيان من البلازما القوية يُستخدمان لتشغيل أجهزة قطع البلازما.

• مولد بلازما كوبرا بوغاشيف (CGPG): يُعد جهاز بلازما يستخدم مبدأ عدم استقرار الديناميكا الكهرومغناطيسية للتفريغ الغازي. إنه نوع جديد من مولدات البلازما لا يستخدم أي تدفق غازي أو خلط غازي أو قوس كهربائي مدعوم بالغاز. بدلاً من ذلك، فإنه يستخدم التفريغات الميكروويف المثارة في وجود أبخرة المواد الموصلة والهواء المؤين. تتمثل مزاياه في أن له استهلاكًا أقل للطاقة مقارنةً بالطرق الأخرى لإنتاج البلازما، وإنتاجية أعلى، وتكاليف تشغيل أرخص.
• بلازما الهواء عالية كثافة الطاقة (HPDA): يُعد نوع من البلازما تستخدم كثافة طاقة عالية من مدخلات الطاقة إلى الغاز العامل لرفع درجة حرارة الغاز فوق مستوى التأين. في هذه الطريقة، تكون قاعدة توليد البلازما هي القوس الكهربائي بين الأنود والكاثود في مشعل البلازما المصمم خصيصًا. يتم الحفاظ على القوس الكهربائي عن طريق تدفق غاز تكوين البلازما، والذي يمكن أن يكون هواءً أو أرجونًا أو نيتروجينًا أو خليطًا من هذه الغازات.

المواصفات والصيانة للبلازما القوية

المواصفات

• تيار القوس:

  عادةً ما تعمل البلازما القوية في نطاق التيار المنخفض، حيث يكون تيار القوس عادةً أقل من 50 أمبير. يُقلل التيار المنخفض من مدخلات الحرارة والتشوه، مما يجعلها مثالية لقطع المواد الرقيقة. ومع ذلك، فإن هذا يعني أيضًا أن تيارات البلازما العالية غير متوفرة للمواد السميكة للغاية.

• نظام التبريد:

  تُمكن وحدة طاقة البلازما قوس البلازما من الوصول إلى درجات حرارة عالية للغاية من خلال تبديد الحرارة المتولدة أثناء العملية بشكل فعال من خلال أنظمة تبريد الماء. بينما تستخدم بعض الوحدات آليات تبريد الهواء، يتم استخدامها عادةً للوحدات الأقل قوة. وذلك لأن قدرة الهواء على امتصاص الحرارة محدودة بشكل كبير، على عكس الماء الذي يُعد موصلًا ممتازًا للحرارة. نتيجة لذلك، غالبًا ما تفشل أنظمة التبريد بالهواء في تبريد المعدات بشكل كاف.

• بيئة التشغيل:

  تم تصميم مصادر طاقة البلازما بقدرات مقاومة بيئية محددة. بشكل عام، يمكن تشغيلها في بيئة ذات رطوبة نسبية لا تزيد عن 90٪، ودرجة حرارة من -10 ~ +40 درجة مئوية، وتركيز غبار لا يزيد عن 2 جرام / متر مكعب.

• مصادر الطاقة:

  تتطلب قواطع البلازما مصادر طاقة تتراوح من 3 إلى 80+ كيلو واط. غالبًا ما تكون الطاقة ثلاثية الطور ضرورية للآلات عالية الطاقة. قد تختلف متطلبات الجهد من 110 إلى 480 فولت أو أكثر.

• سمك القطع:

  اعتمادًا على التصميم والغرض المقصود، يمكن لقواطع البلازما قطع سمك متنوع، بشكل عام يصل إلى عدة بوصات.

• القطب والفتيل:

  تُعد أقطاب قاطع البلازما والفتيل من المكونات الأساسية التي تحدد قدرات القطع والأداء. تتعرض هذه الأجزاء للتآكل والاستهلاك أثناء التشغيل، وبالتالي، فإن حجمها وتصميمها وموادها لها أهمية كبيرة في كفاءة القاطع وفعاليته.

الصيانة

• التفتيش قبل التشغيل:

  يجب على المستخدمين بدءًا بمراجعة كتيبات المعدات المحددة وإرشادات التشغيل قبل الاستخدام، وأن يكونوا على دراية ببنية المعدات وأجزائها الرئيسية وإجراءات التشغيل لضمان الحالة السطحية والوظيفية الصحيحة.

• التنظيف:

  يجب على المستخدمين تنظيف الأسطح الخارجية للمعدات بشكل منتظم، بما في ذلك الغبار والأوساخ وغيرها من الرواسب، للحفاظ على نظافة المعدات وتحسين تبديد الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يجب على المستخدمين تنظيف سطح العمل والتثبيتات لضمان استقرار المعدات وسلاسة عمليات العمل.

• استبدال القطب والفتيل:

  يحتاج المستخدمون إلى فحص أقطاب قاطع البلازما والفتيل بشكل دوري للتحقق من وجود علامات التآكل أو التلف. إذا وجدوا أي علامات على مثل هذه المشكلات، فيجب عليهم استبدال هذه المكونات على الفور لضمان جودة القطع واستقرارها.

• الصيانة الدورية:

  من الضروري إجراء صيانة دورية على الأجزاء الرئيسية من قاطع البلازما، بما في ذلك نظام التبريد ونظام إمداد الغاز والنظام الكهربائي. يجب على المستخدمين فحص المعدات وتنظيفها وضبطها حسب الحاجة لضمان أداء تشغيلي مستقر.

تطبيقات البلازما القوية

توفر وحدة طاقة البلازما مجموعة متنوعة من التطبيقات للعديد من الصناعات والقطاعات، بعضها يشمل ما يلي:

• تعديل السطح: تُستخدم مصادر طاقة البلازما لتغيير خصائص سطح مختلف المواد. يُستخدم هذا بشكل شائع لتحسين خصائص مثل الالتصاق والبلل والتوافق الحيوي.
• ترسيب الطبقات الرقيقة: في مجال تصنيع أشباه الموصلات، تُعد مصادر طاقة البلازما ضرورية لعملية ترسب الألبومين. تُستخدم لأساليب الترسيب مثل الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) والترسيب الفيزيائي للبخار (PVD).
• التآكل والإزالة: تُطبق مصادر طاقة البلازما للمساعدة في نحت المواد بدقة لإنشاء أنماط على الركائز أثناء تصنيع أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة. تُستخدم البلازما أيضًا في عمليات الإزالة لإزالة الأفلام أو الرواسب غير المرغوب فيها.
• قطع وتلحيم البلازما: تُستخدم مصادر طاقة البلازما لقطع وتلحيم المعادن في صناعة الآلات. توفر مصدر حرارة لقطع أنواع مختلفة من المواد بدقة عالية. يساعد قطع البلازما الشركات على تحقيق قطع نظيفة وتشويه ضئيل. يُستخدم هذا بشكل خاص للمواد السميكة والصلبة. من ناحية أخرى، يوفر لحام البلازما تحكمًا ممتازًا ونفاذًا عند ربط المعادن.
• معالجة البلازما: تُستخدم مصادر طاقة البلازما أيضًا في صناعة النسيج. تُستخدم هنا لمعالجة الألياف والأقمشة لتحسين خصائص الصباغة والطلاء والطباعة. تُعزز معالجات البلازما التفاعلات الأفضل بين مواد النسيج وأحبار الطباعة.
• شاشات البلازما: تُستخدم مصادر طاقة البلازما تقليديًا في لوحات عرض البلازما. تُستخدم لإثارة الخلايا الفلورية التي تحتوي على غازات مؤينة لإنتاج الصور. ومع ذلك، انخفض هذا التطبيق بشكل كبير مع ظهور تقنيات LCD و OLED.

كيفية اختيار البلازما القوية

سيُساعد مراعاة العوامل التالية المشترين على اختيار مصدر طاقة البلازما المناسب لاحتياجاتهم:

• حجم ونوع المشروع:

  يجب أن يكون نوع وحجم المشروع هو الاعتبار الأول. إذا كنت تقوم بمشاريع كبيرة مثل بناء السفن أو الصيانة الصناعية الثقيلة، فإن الاستثمار في مولد بلازما عالي الطاقة يستحق العناء لتحقيق أداء أفضل. قد يكفي قوس البلازما منخفض الطاقة للمشاريع الأصغر في صناعة السيارات أو قطع المعادن الرقيقة في قطاع الإلكترونيات.

• أنواع المعادن وسمكها:

  خذ في الاعتبار أنواع المعادن وسمكها التي سيتم قطعها. للاستخدام العرضي، يُعد اختيار طاقة بلازما مناسبة لمعظم المعادن الشائعة مثل الفولاذ والألومنيوم أمرًا جيدًا. ولكن إذا كنت تخطط لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ السميك أو المعادن غير الحديدية بشكل منتظم، فاحصل على مصدر طاقة بلازما بقوة أكبر لتحقيق كفاءة أفضل.

• جودة القطع المطلوبة:

  يجب أيضًا مراعاة جودة القطع المطلوبة عند اختيار مصدر طاقة البلازما. عادةً ما تكون طاقة البلازما المنخفضة كافية إذا كنت تستطيع الاستقرار على قطع خشنة منخفضة الجودة إلى متوسطة. ومع ذلك، إذا كنت ترغب في الحصول على قطع عالية الجودة ودقيقة، فمن المهم الاستثمار في مولد بلازما أكثر قوة يوفر قدرة قطع دقيقة.

• قيود الميزانية:

  أخيرًا، من المهم أيضًا مراعاة الميزانية وما يمكن أن تسمح به. من الجيد البدء بطاقة بلازما منخفضة كحل فعال من حيث التكلفة. ولكن من المفيد أيضًا مراعاة الفوائد طويلة الأجل للاستثمار في بلازما عالية الطاقة، حتى لو كانت التكلفة الأولية أعلى، لتحسين الأداء والتنوع.

أسئلة شائعة حول البلازما القوية

س1: ما هي الاختلافات بين مصدر طاقة لحام قوس البلازما ومصدر طاقة قطع البلازما؟

ج1: الغرض من مصدر طاقة لحام قوس البلازما هو لحام المواد، بينما الغرض من مصدر طاقة قطع البلازما هو قطع المواد. توفر مصادر طاقة لحام قوس البلازما طاقة أقل من مصادر طاقة قطع البلازما. تتمتع مصادر طاقة قطع البلازما بقوس بلازما أكثر تركيزًا وقوة لقطع المواد السميكة مقارنةً بمصادر طاقة لحام قوس البلازما.

س2: لماذا يعتبر قطع البلازما أكثر أمانًا من قطع الأكسجين-أسيتيلين؟

ج2: يُعتبر قطع البلازما أكثر أمانًا من قطع الأكسجين-أسيتيلين لأن لا يوجد غازات قابلة للاشتعال. لا ينطوي قطع البلازما على أي عناصر متفجرة، على عكس الأسيتيلين، وهو غاز قابل للاشتعال للغاية. يكون خطر الحريق أقل مع قواطع البلازما، ويمكن استخدامها لقطع المعدن بالقرب من المواد القابلة للاشتعال.

س3: ما هي عيوب قطع البلازما؟

ج3: تتضمن عيوب قطع البلازما ما يلي: قد تكلف أكثر من معدات الأكسجين-الوقود. لا يمكن استخدامها لقطع المواد العاكسة مثل الألومنيوم. تتطلب ضاغط هواء للعمل. قد تكون خطرة على صحة المستخدم إذا أدى القطع إلى دخان أو غازات ضارة تتطلب تهوية مناسبة وأقنعة غاز.