Traitement plasma des matériaux

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

L'introduction du traitement au plasma dans l'industrie a marqué une percée technologique et une transition vers un niveau de production qualitativement nouveau. La portée des propriétés utiles du plasma est très vaste. Tout d'abord, il s'agit de la production d'appareils électroniques et de dispositifs à semi-conducteurs. Sans la gravure chimique au plasma, les ordinateurs personnels modernes à hautes performances verraient à peine la lumière. Mais ce n'est pas tout.

Le traitement ion-plasma est également utilisé en optique et en mécanique pour le polissage des produits, l'application de revêtements protecteurs, la saturation par diffusion de la surface des métaux et alliages, ainsi que pour le soudage et le découpage de tôles d'acier. Dans cet article, l'accent est mis sur les technologies de soudage et de coupage au plasma.

Dispositions générales

Depuis les cours de physique à l'école, tout le monde sait que la matière peut exister sous quatre états: solide, liquide, gazeux et plasma. La plupart des questions se posent lorsqu'on essaie de représenter le dernier état. Mais en fait, tout n'est pas si difficile. Le plasma est aussi un gaz, seules ses molécules sont, comme on dit, ionisées (c'est-à-dire séparées des électrons). Cet état peut être atteintà bien des égards: à la suite d'une exposition à des températures élevées, ainsi qu'à la suite d'un bombardement électronique d'atomes de gaz dans le vide.

Un tel plasma est appelé à basse température. Cette physique du procédé est utilisée dans la mise en oeuvre du dépôt plasma (gravure, saturation) sous vide. En plaçant des particules de plasma dans un champ magnétique, on peut leur donner un mouvement dirigé. Comme la pratique l'a montré, un tel traitement est plus efficace dans un certain nombre de paramètres des opérations classiques en technologie mécanique (saturation en milieu pulvérulent, oxycoupage, coulée avec une pâte à base d'oxyde de chrome, etc.).

Types de traitement au plasma

Actuellement, le plasma est activement utilisé dans presque toutes les industries et l'économie nationale: médecine, ingénierie, instrumentation, construction, science, etc.

Le pionnier dans l'application de la technologie plasma a été l'instrumentation. L'application industrielle du traitement au plasma a commencé avec l'utilisation des propriétés du gaz ionisé pour pulvériser toutes sortes de matériaux et les appliquer sur des revêtements, ainsi que pour graver des canaux afin d'obtenir des microcircuits. En fonction de certaines caractéristiques du dispositif des installations technologiques, on distingue la gravure plasma-chimique, la gravure ionique et par faisceau ionique.

Le développement du plasma est une contribution incroyablement précieuse au développement de la technologie et à l'amélioration, sans exagération, de la qualité de vie de toute l'humanité. Avec le passagetemps, le champ d'application des ions de gaz s'est élargi. Et aujourd'hui, le traitement au plasma (sous une forme ou une autre) est utilisé pour créer des matériaux aux propriétés particulières (résistance à la chaleur, dureté de surface, résistance à la corrosion, etc.), pour une découpe efficace des métaux, pour le soudage, pour le polissage des surfaces et l'élimination des microrugosités.

Cette liste ne se limite pas à l'utilisation de technologies basées sur l'effet du plasma sur la surface traitée. Actuellement, les moyens et les méthodes de pulvérisation au plasma sont activement développés en utilisant divers matériaux et modes de traitement afin d'obtenir des propriétés mécaniques et physiques maximales.

L'essence du soudage plasma

Contrairement aux installations de saturation et de pulvérisation de plasma ionique, dans ce cas, le traitement au plasma est réalisé à l'aide de plasma à haute température. L'efficacité de cette méthode est supérieure à celle des méthodes de soudage traditionnelles (flamme, arc électrique, arc submergé, etc.). En tant que mélange de gaz de travail, on utilise généralement de l'air atmosphérique ordinaire sous pression. Ainsi, cette technique se caractérise par l'absence de coûts pour les gaz consommables.

Avantages du soudage plasma

Comparé au soudage traditionnel, l'utilisation d'une machine à souder au plasma est plus sûre. La raison est assez claire - l'utilisation d'oxygène atmosphérique sous pression comme gaz de travail. Actuellement, la sécurité dans la production fait l'objet d'une attention particulière de la part des propriétairesentreprises, cadres et régulateurs.

Un autre avantage très important est la haute qualité de la soudure (affaissement minimum, manque de pénétration et autres défauts). Cependant, pour apprendre à utiliser habilement une machine à souder au plasma, plusieurs mois de pratique sont nécessaires. Seulement dans ce cas, la soudure et les joints dans leur ensemble répondront à des normes élevées.

Cette technologie présente de nombreux autres avantages. Parmi eux: vitesse élevée du processus de soudage (augmentation de la productivité), faible consommation de ressources énergétiques (électricité), précision de connexion élevée, absence de déformation et de gauchissement.

Équipement de découpe au plasma

Le processus lui-même est très sensible aux sources actuelles utilisées. Par conséquent, il est permis d'utiliser uniquement des transformateurs de très haute qualité et fiables qui démontrent la constance de la tension de sortie. Les transformateurs abaisseurs sont utilisés pour convertir une tension d'entrée élevée en une tension de sortie basse. Le coût d'un tel équipement est plusieurs fois inférieur au coût des convertisseurs traditionnels pour le soudage à l'arc électrique. Ils sont aussi plus économiques.

L'équipement de découpe au plasma est facile à utiliser. Par conséquent, si vous avez au moins un minimum d'expérience et de compétences, vous pouvez effectuer vous-même tous les travaux de soudage.

Technologie de soudage plasma

Selon la tension d'alimentation, le soudage au plasma est divisé en micro-soudage, le soudage encourant moyen et fort. Le procédé lui-même repose sur l'action d'un flux dirigé de plasma à haute température sur un électron et sur les surfaces à souder. L'électrode fond, ce qui donne un joint de soudure permanent.

Découpe plasma

La découpe au plasma est un processus dans lequel un métal est coupé en ses composants par un flux dirigé de plasma à haute température. Cette technologie offre une ligne de coupe parfaitement uniforme. Après un découpeur au plasma, le besoin d'un traitement supplémentaire du contour des produits (qu'il s'agisse de matériaux en feuilles ou de produits tubulaires) est éliminé.

Le processus peut être réalisé aussi bien avec une découpeuse manuelle qu'avec une machine de découpe au plasma pour la découpe de tôles d'acier. Le plasma se forme lorsqu'un arc électrique est appliqué au flux de gaz de travail. À la suite d'un échauffement local important, une ionisation se produit (séparation des électrons chargés négativement des atomes chargés positivement).

Applications de coupage plasma

Le jet de plasma à haute température a une énergie très élevée. Sa température est si élevée qu'il évapore littéralement de nombreux métaux et alliages avec facilité. Cette technologie est principalement utilisée pour la découpe de tôles d'acier, de tôles d'aluminium, de bronze, de laiton et même de titane. De plus, l'épaisseur de la feuille peut être très différente. Cela n'affectera pas la qualité de la ligne de coupe - elle sera parfaitement lisse et uniforme, sans stries.

Cependant, il convient de noter que pour obtenir descouper lorsque vous travaillez avec un matériau à paroi épaisse, vous devez utiliser une machine de découpe au plasma. La puissance d'une torche à main ne sera pas suffisante pour couper du métal d'une épaisseur de 5 à 30 millimètres.

Découpage au gaz ou coupage plasma ?

Quel type de découpe et de découpe de métal faut-il privilégier ? Qu'est-ce qui est le mieux: l'oxycoupage ou la technologie de coupage plasma ? La deuxième option est peut-être plus polyvalente, car elle convient à presque tous les matériaux (même ceux sujets à l'oxydation à des températures élevées). De plus, la découpe au plasma est réalisée avec de l'air atmosphérique ordinaire, ce qui signifie qu'elle ne nécessite pas l'achat de consommables coûteux. Et la ligne de coupe est parfaitement uniforme et ne nécessite aucun raffinement. Tout cela combiné réduit considérablement le coût du produit et rend les produits plus compétitifs.

Matériaux de découpe au plasma

Il convient de tenir compte du fait que l'épaisseur maximale autorisée du métal ou de l'alliage traité dépend du matériau lui-même ou de sa qualité. Sur la base de nombreuses années d'expérience de production et d'expérience de recherche en laboratoire, les experts donnent les recommandations suivantes sur l'épaisseur des matériaux traités: fonte - pas plus de neuf centimètres, acier (quelles que soient la composition chimique et la présence d'éléments d'alliage) - non plus de cinq centimètres, cuivre et alliages à base de celui-ci - pas plus de huit centimètres, aluminium et ses alliages - pas plus de 12 centimètres.

Toutes les valeurs répertoriées sont typiques pour le manuelEn traitement. Un exemple d'une telle unité produite dans le pays est l'appareil à plasma Gorynych. C'est beaucoup moins cher que les analogues étrangers, alors qu'il n'est en aucun cas inférieur, et peut-être même supérieur à eux en qualité. Une large gamme d'appareils de ce fabricant est présentée sur le marché, qui sont conçus pour effectuer divers travaux (soudage domestique, découpage et soudage de métaux de différentes épaisseurs, inclus). Les feuilles plus épaisses ne peuvent être traitées que sur des machines à haute puissance.

Méthodes de coupage plasma existantes

Toutes les méthodes existantes de coupage plasma peuvent être divisées en jet et arc. De plus, peu importe que vous utilisiez une découpeuse à main ou une machine de découpe et de découpe au plasma CNC. Dans le premier cas, toutes les conditions nécessaires à l'ionisation du gaz sont mises en œuvre dans le coupeur lui-même. Un tel appareil peut traiter presque tous les matériaux (métaux et non-métaux). Dans le second cas, le matériau en cours de traitement doit avoir une conductivité électrique (sinon, aucun arc électrique ne se produira et une ionisation du gaz se produira).

Outre les différences dans la formation du plasma, le traitement au plasma peut également être classé en fonction des caractéristiques technologiques de la découpe simple (sans l'utilisation de substances auxiliaires), du traitement avec de l'eau et du traitement dans un environnement de gaz protecteur. Les deux dernières méthodes vous permettent d'augmenter considérablement la vitesse de coupe et en même temps de ne pas avoir peur de l'oxydation du métal.