- Главная
- Новости
- История открытия плазмы и дальнейшее развитие технологии плазменной резки металлов на примере компании Hypertherm
Новости
История открытия плазмы и дальнейшее развитие технологии плазменной резки металлов на примере компании Hypertherm
История открытия
плазмы и развитие плазменной технологии.
В
1929 году физики из США Ирвинг Ленгмур и Леви Тонко назвали плазмой
ионизированный газ в газоразрядной трубке. При изучении электрического разряда
в трубке с разреженным воздухом и была открыта материя, ставшая четвёртым
состоянием вещества.
Любое
вещество в зависимости от температуры может находиться в нескольких состояниях:
твёрдом, жидком, газообразном. При дальнейшем увеличении температуры атомы и
молекулы теряют электроны, в итоге газ превращается в плазму. При температуре
более 1 000 000 градусов Цельсия плазма практически полностью ионизирована – в
её составе есть только электроны и положительные ионы. Из плазмы состоит около
99% массы Вселенной. Звёзды, туманности – это ионизированная плазма.
Массовое
применение плазма нашла в светотехнике: газоразрядные лампы, неоновая реклама,
лампы дневного света – во всех этих устройствах используется плазма. Искра
между проводами, дуга электросварки – это тоже то самое четвёртое состояние
вещества. Газовые лазеры (использующие гелий и неон, криптон, диоксид углерода)
на самом деле используют плазму, т.к. газовые смеси ионизируются электрическим
разрядом.
С
1950-х годов плазму стали использовать для резки металла, и на сегодняшний день
эта технология по популярности превосходит все остальные методы резки. При этом
способе газ под воздействием электрической дуги превращается в плазму и
сжимается, проходя через охлаждённую форсунку. Плазменная резка используется
для работы только с электропроводящими материалами, так как при резке дуга
«переносится» на обрабатываемый материал.
Путь технологии
плазменной резки металлов на примере компании Hypertherm.
1954
– Ученые выяснили, что увеличение потока газа и уменьшение отверстия в газовом
сопле, аналогичном используемому при сварке TIG, приводит к образованию плазменной
струи. Этой струей можно резать металлы, однако метод не нашел широкого
применения из-за явления, называемого двойной дугой. При резке это явление
приводит к повреждению электрода и сопла.
1962
– В качестве попытки устранить явление двойной дуги предложена технология
двойного потока. Этой технологией предусматривается подача второго защитного
газа вокруг плазменного сопла. Хотя удалось сократить проявления этого явления,
проблема двойной дуги по-прежнему актуальна.
1963
– Предложена воздушная плазменная резка. Содержащийся в воздухе кислород
повышает скорость резки примерно на 25% по сравнению с обычной «сухой»
плазменной резкой, однако также приводит к сильному окислению поверхности и
быстрой эрозии электрода внутри сопла для резки.
1965
– В новом процессе, получившем название плазменной резки с водной защитой,
вместо второго газа стала применяться вода. Эта технология позволила продлить
срок службы сопла, однако не улучшила характеристики, связанные со скоростью и
качеством резки, а также образованием окалины.
1968
– Президент Hypertherm Дик Кауч (Dick Couch) сделал изобретение, которое,
возможно, стало самым большим прорывом в данной области с момента открытия
плазменной резки в 1950-х годах. Г-н Кауч изобрел процесс резки с впрыском
воды, при котором вода радиально подается в сопло. В результате удалось
получить более быструю и качественную резку с меньшим количеством окалины.
Кроме того, практически удалось устранить проблему двойной дуги.
1972
– Компания Hypertherm сделала плазменную резку более безопасной, разработав
водяной глушитель и водяной стол для снижения шума, выделения дыма и светового
излучения, которые обычно наблюдаются в процессе резки.
1977
– Hypertherm разработала технологию подводной резки, при которой плазменная
резка выполняется под слоем воды толщиной 50 – 80 мм.
1983
– Компания Hypertherm предлагает новую технологию, в которой в качестве
режущего газа используется кислород, а на наконечник сопла подается вода. Этот
процесс получил название «Плазменная резка с подачей кислорода». Он помогает
решить проблему быстрого ухудшения состояния электродов и окисления металлов, с
которой столкнулись еще 20 лет назад.
1986
– Компания Hypertherm сконструировала и запатентовала подводный глушитель,
который повышает качество резки и скорость во время подводной резки.
1987
– Компания Hypertherm представляет резак с контактным пуском, который позволил
избежать высокочастотного зажигания дуги.
1989
– Разработанный компанией Hypertherm защитный экран для сопла с подачей воздуха
защищает сопло в процессе прожига металла.
1990
– Еще одним новшеством в области плазменной резки, предложенным компанией
Hypertherm, стала плазменная система, способная резать металл толщиной до 115
мм под 4-5 метровым слоем воды. Это достижение позволило предприятиям атомной
энергетики обслуживать технологические конструкции.
1992
– Компания Hypertherm представляет революционную технологию HyDefinition,
позволяющую повысить качество резки на высокой скорости. В то же время компания
также выпустила вентилируемое, состоящее из двух частей сопло, стабилизирующее
плазменную дугу точно по центру электрода. Такая согласованность существенно
продлила срок службы электрода и сопла.
1999
– Компания Hypertherm разрабатывает коаксиальную струйную технологию. Новая
технология предусматривает направление потока газа в плазменную дугу по общей
оси. Таким образом появляется возможность резки более толстого металла с
большей скоростью.
2001
– Президент Hypertherm Дик Кауч избран членом Национальной академии наук США.
2002
– Компания Hypertherm представляет новые запатентованные электроды SilverPlus.
У этих электродов серебряный наконечник, рассеивающий больше тепла в процессе
резки. Благодаря этому электроды работают почти в три раза дольше, чем
стандартные.
2003 – Компания Hypertherm представляет новую плазменную систему HyPerformance, обеспечивающую резку практически без образования окалины, как и оборудование для раскроя металла серии HyDefinition, однако с еще большей скоростью и почти в два раза большим сроком службы расходных материалов.
2006 – Hypertherm представляет Powermax30 — чрезвычайно портативную установку плазменной резки металла, масса которой составляет всего лишь 9 кг. Несмотря на свои размеры Powermax30 функционирует по высоким стандартам Hypertherm, обладая способностью резать металл толщиной до 12 мм. Новая установка Powermax также оснащена модернизированным резаком с конической передней частью, которая облегчает для оператора наблюдение за процессом и перемещение резака в труднодоступных местах.