Особенности некоторых плазмообразующих газов

На сегодняшний день существует множество способов механической обработки металлических заготовок. Каждый из них предполагает использование специального оборудования со специфической структурой и способом применения. При этом как любой сверлильный станок с ЧПУ, так и каждый современный аппарат плазменной резки, использует в своей работе дополнительные приспособления, инструменты и вещества.

Большой интерес для металлургической промышленности представляет сегодня состав плазмообразующего газа в плазменной резке. На практике их применяют множество, но мы рассмотрим наиболее распространённые:

1. Аргон
   Являет собой инертный одноатомный газ и характеризуется низкой теплопроводностью, благодаря которой он хорошо защищает сопло и вольфрамовый электрод от разрушения и перегрева. К сожалению, аргон имеет низкую эффективность в образовании тепловой энергии из электрической и самую низкую напряженность поля столба дуги. Из-за этого при одинаковом токе в дуге аргона возникает на 1 сантиметр её длины меньше энергии по сравнению с использованием других газов.
2. Азот
   Считается самым подходящим на сегодняшний день двухатомным газом, применяемым для стабилизации плазменной дуги. Напряжённость поля столба дуги в нём несколько выше, чем в аргоне, потому его использование значительно увеличивает эффективность образования тепловой энергии из электрической. Однако азот снижает стойкость вольфрамового электрода.
3. Гелий
   Это инертный одноатомный газ, способный обеспечить вольфрамовому электроду отличные защитные свойства от окисления. В отличие от аргона, он характеризуется большой теплопроводностью, потому при использовании его в чистом виде происходит очень быстрый нагрев сопла и его последующее разрушение. Данный газ также обеспечивает более высокую (в 4 раза) напряжённость поля столба дуги. Кроме того, по сравнению с аргоном он является более эффективным преобразователем энергии дуги в тепло.
4. Воздух (в частности, кислород)
   Является сильным окислителем большинства металлов, что ставит его выше азота по значимости в процессах плазменной резки заготовок. Скорость обработки низколегированных и углеродистых сталей с ним возрастает в 1,5 раза. Кислород обеспечивает гораздо более низкую напряжённость поля дуги, поэтому он менее эффективен в образовании тепловой энергии. Кислород в процессе своего использования не только окисляет обрабатываемый металл, но и снижает стойкость сопла и катода по сравнению с их стойкостью на воздухе. Максимальный износ этих дух деталей наблюдается при возникновении двойной дуги. В результате резка с использованием кислорода менее устойчива и надёжна, чем с использованием воздуха.
5. Водород
   Это двухатомный газ, характеризующийся высокой напряжённостью поля столба дуги. Процессы ионизации и диссоциации у водорода протекают при более низких температурах, чем у гелия или аргона. Однако, как и гелий, он имеет высокую теплопроводность, потому считается одним из лучших преобразователей дуговой энергии в тепло. При этом в случае его использования в чистом виде происходит разрушение сопла из-за его чрезмерно быстрого нагрева. По этой причине водород обычно применяется в качестве добавки к азоту и аргону. Так, аргоноводородная смесь в пропорции два к одному позволит повысить почти в два раза тепловую мощность столба дуги по сравнению с обычной смесью аргона и азота.