Pengolahan Busur Plasma Dijelaskan: Komponen, Operasi, dan Aplikasi
Apa Itu Plasma?
Plasma adalah salah satu dari empat status dasar materi, pertama kali secara sistematis dipelajari oleh Irving Langmuir pada tahun 1920-an. Ini terdiri dari gas ion atom atau molekul yang memiliki satu atau lebih orbital elektron yang dicabut (atau, jarang, elektron tambahan yang ditempel), dan elektron bebas.
Keadaan gelap materi dan energi gelap yang lebih sulit ditangkap, plasma adalah bentuk materi biasa yang paling melimpah di alam semesta. Plasma biasanya terkait dengan bintang, termasuk Matahari kita, dan hingga medium intrakultural yang langka dan mungkin hingga wilayah intergalaksi.
Plasma dapat dihasilkan secara buatan dengan memanaskan gas netral atau menindihinya dengan medan elektromagnet yang kuat. Kehadiran partikel terisi bebas membuat plasma listrik konduktif, dengan dinamika partikel individu dan gerakan makroskopis plasma dikontrol oleh medan elektromagnet kolektif dan sangat sensitif terhadap medan yang diterapkan secara eksternal.
Respons plasma terhadap medan elektromagnet digunakan dalam banyak perangkat teknologi modern, seperti televisi plasma atau plasma etching.
Apa Itu Pengolahan Busur Plasma?
Pengolahan Busur Plasma digunakan untuk menghapus material dari workpiece. Dalam proses ini, jet gas berkecepatan tinggi dengan suhu tinggi digunakan untuk meleleh dan menghapus material dari workpiece. Kecepatan tinggi gas panas ini juga dikenal sebagai plasma jet.
Saat gas atau udara dipanaskan pada suhu lebih dari 5000 °C, maka gas akan mulai terionisasi menjadi ion positif, ion negatif, dan ion netral. Saat gas atau udara terionisasi, suhunya mencapai dari 11000 °C hingga 28000 °C dan gas terion ini disebut plasma.
Gas atau udara dipanaskan dengan busur dan plasma yang dihasilkan dari pemanasan gas digunakan untuk menghapus material dari workpiece. Jadi, seluruh proses disebut Pengolahan Busur Plasma.
Dalam proses ini, kecepatan tinggi udara suhu tinggi digunakan untuk menghapus material dari workpiece dengan melehkannya.
Gas yang digunakan dalam pengolahan busur plasma dipilih sesuai dengan logam yang digunakan sebagai workpiece.
Pengolahan busur plasma digunakan untuk memotong logam campuran baja, stainless steel, aluminium, nikel, tembaga, dan besi cor.
Cara Kerja Pengolahan Busur Plasma
Prinsip dasarnya adalah busur yang terbentuk antara elektroda dan workpiece diperempit oleh lubang halus, nozzel tembaga. Ini meningkatkan suhu dan kecepatan plasma yang muncul dari nozzel.
Suhu plasma melebihi 20 000°C dan kecepatan dapat mendekati kecepatan suara. Saat digunakan untuk pemotongan, aliran gas plasma ditingkatkan sehingga plasma jet yang menembus dalam memotong melalui material dan material cair dihilangkan dalam efflux plasma.
Pengolahan busur plasma terdiri dari Plasma gun. Plasma gun memiliki elektroda yang terbuat dari tungsten yang terletak di dalam kamar. Di sini, elektroda tungsten ini terhubung ke terminal negatif dari daya listrik DC. Dengan demikian, tungsten bertindak sebagai katoda.
Sementara terminal positif dari daya listrik DC terhubung ke nozzel. Dengan demikian, nozzel plasma gun bertindak sebagai anoda.
Saat kita memberikan daya listrik ke sistem, busur listrik berkembang antara elektroda tungsten katoda dan nozzel anoda. Saat gas bersentuhan dengan plasma, terjadi tabrakan antara atom gas dan elektron busur listrik dan sebagai hasilnya kita mendapatkan gas terion.
Itu berarti kita mendapatkan keadaan plasma yang kita inginkan untuk Pengolahan Busur Plasma. Sekarang, plasma ini diarahkan menuju workpiece dengan kecepatan tinggi dan proses pemesinan dimulai. Hal yang perlu dicatat adalah bahwa perbedaan potensial tinggi diterapkan untuk mendapatkan keadaan plasma.
Dalam seluruh proses, kondisi suhu tinggi diperlukan. Saat gas panas keluar dari nozzel ada kemungkinan overheat. Untuk mencegah overheat ini, air jacket digunakan.
Komponen Pengolahan Busur Plasma
1. Plasma Gun
Berbagai gas seperti nitrogen, hidrogen, argon atau campuran gas ini digunakan untuk membuat plasma. Plasma gun ini memiliki kamar yang memiliki elektroda tungsten. Elektroda tungsten ini terhubung ke terminal negatif dan nozzel plasma gun terhubung ke terminal positif dari daya listrik DC. Campuran gas yang diperlukan disuplai ke gun. Busur kuat dihasilkan antara anoda dan katoda.
Setelah itu, terjadi tabrakan antara elektron busur dan molekul gas dan karena tabrakan ini, molekul gas terion dan panas dihasilkan.
2. Daya Listrik
Daya Listrik DC digunakan untuk mengembangkan dua terminal di plasma gun. Perbedaan potensial tinggi diterapkan di antara katoda dan anoda sehingga busur yang dihasilkan kuat dan mampu mengionisasi campuran gas dan mengubahnya menjadi plasma.
3. Mekanisme Pendinginan
Mekanisme pendinginan ditambahkan ke plasma gun karena panas dihasilkan di dalamnya saat gas panas terus keluar dari nozzel.
Air jacket digunakan untuk mendinginkan nozzel. Nozzel dikelilingi oleh jet air.
4. Workpiece
Berbagai material dapat dikerjakan menggunakan pengolahan busur plasma ini. Berbagai logam seperti aluminium, magnesium, karbon, stainless steel, dan logam campuran baja dapat dikerjakan menggunakan proses ini.
Aplikasi Pengolahan Busur Plasma
Digunakan untuk memotong logam campuran baja, stainless steel, besi cor, tembaga, nikel, titanium, aluminium, dan logam campuran tembaga dan nikel, dll.
Digunakan untuk pemotongan profil.
Digunakan dengan sukses untuk turning dan milling material yang sulit dimesin.
Dapat digunakan untuk stack cutting, shape cutting, piercing, dan pemotongan di bawah air.
Spraying film tipis seragam bahan refractory pada berbagai logam, plastik, keramik juga dilakukan oleh busur plasma.
Keuntungan Pengolahan Busur Plasma
Dapat digunakan untuk memotong setiap logam.
Laju pemotongan tinggi.
Dibandingkan proses pemotongan api biasa, dapat memotong baja karbon polos empat kali lebih cepat.
Digunakan untuk rough turning material yang sangat sulit.
Karena kecepatan pemotongan yang tinggi, deformasi lembar logam berkurang sementara lebar potongan minimum dan kualitas permukaan tinggi.
Kerugian Pengolahan Busur Plasma
Menghasilkan permukaan yang meruncing.
Perlindungan terhadap kebisingan diperlukan.
Biaya peralatan tinggi.
Perlindungan mata diperlukan bagi operator dan orang yang bekerja di daerah terdekat.
Oxidation dan pembentukan skala terjadi. Jadi, perlu shielding.
Permukaan kerja dapat mengalami perubahan metalurgi.
