Плазменные дуги прямого и косвенного действия

На сегодняшний день плазменная резка является одним из наиболее популярных видов механической обработки металлических заготовок резанием. Принцип её работы основан на действии электрического разряда совместно с повышенной температурой для образования плазмы. При обычном атмосферном давлении дуга способна достичь температуры выше 5600°С, поэтому в её газовой оболочке процесс ионизации не может быть закончен. Аппарат плазменной резки металла устраняет эту проблему, сжимая дугу давлением газа: в центре дуги теперь можно добиться температуры 50000°С, при которой газ плазмы полностью ионизируется.

Существует две разновидности плазменной дуги:

1. Прямого действия.
   Горит между неплавящимся электродом и заготовкой. При этом используется прямолинейный постоянный ток, благодаря которому на поверхности заготовки образовывается высокотемпературное анодное пятно, способствующее повышению эффективности резки. В данном случае металл выполняет функцию анода и становится токоведущим элементом, а тепловая энергия вводится в него одновременно струёй плазмы, столбом дуги и электронным потоком.
   Для сопла наружные слои газа благодаря своей более низкой температуре становятся тепловым и электрическим изолятором, а внутренние слои превращаются в плазму, совмещающуюся по всей длине с дугой.
   Применять такую технологию можно только по отношению к материалам, способным проводить электрический ток. Главное её достоинство – высокий КПД (около 65%), недостаток – отсутствие возможности обрабатывать заготовки не из токопроводящих материалов.
2. Косвенного действия.
   Горит между электродами, не связанными с материалом обрабатываемой заготовки. Катодом при этом выступает электрод, а анодом – формирующее сопло. Столб дуги располагается внутри сопла, где из-за струи плазмообразующего газа он увеличивается по длине, а анодное пятно перемещается к выходному отверстию, выпуская из сопла факел газа. Контакт плазмы и плазмообразующего газа со столбом дуги осуществляется только на маленьком участке от выходного среза до конца электрода. Процесс разрезания заготовки осущствляется за счёт воздействия тепла и давления плазменной струи. Из-за этого данный вид плазменной резки называют резкой плазменной струёй. Скорость подачи и температура струи плазмы резко уменьшается по мере её удаления от выходного отверстия сопла.
   Дуга косвенного действия применяется, как правило, при обработке металлических заготовок небольшой толщины, а также материалов, неспособных проводить ток. Главный недостаток этой разновидности плазменной резки – низкий эффективный КПД (до 40%).