Mesin Plasma Arc: Bagian, Proses, dan Aplikasi
Apa itu Plasma?
Plasma adalah salah satu dari empat status dasar materi, pertama kali dipelajari secara sistematis oleh Irving Langmuir pada tahun 1920-an. Ini terdiri dari gas ion atom atau molekul yang memiliki satu atau lebih elektron orbital yang dicabut (atau, jarang, elektron tambahan yang terlekat), dan elektron bebas.
Mengabaikan materi gelap dan energi gelap yang lebih sulit ditemukan lagi, plasma adalah bentuk materi biasa yang paling melimpah di alam semesta. Plasma sebagian besar dikaitkan dengan bintang, termasuk Matahari kita, dan meluas hingga medium intrakultural yang langka dan mungkin hingga daerah antar galaksi.
Plasma dapat dihasilkan secara buatan dengan memanaskan gas netral atau menundukkannya pada medan elektromagnetik yang kuat. Kehadiran partikel bermuatan bebas membuat plasma konduktif listrik, dengan dinamika partikel individu dan gerakan plasma makroskopis dikontrol oleh medan elektromagnetik kolektif dan sangat sensitif terhadap medan eksternal yang diterapkan.
Respons plasma terhadap medan elektromagnetik digunakan dalam banyak perangkat teknologi modern, seperti televisi plasma atau penggerinda plasma.
Apa itu Mesin Plasma Arc?
Mesin Plasma Arc digunakan untuk menghilangkan materi dari workpiece. Dalam proses ini, jet gas berkecepatan tinggi dengan suhu tinggi digunakan untuk mencairkan dan menghilangkan materi dari workpiece. Kecepatan tinggi gas panas ini juga dikenal sebagai jet plasma.
Ketika gas atau udara dipanaskan pada suhu di atas 5000 °C, maka akan mulai terionisasi menjadi ion positif, ion negatif, dan ion netral. Ketika gas atau udara terionisasi suhunya mencapai dari 11000 °C hingga 28000 °C dan gas yang terionisasi ini disebut plasma.
Gas atau udara dipanaskan dengan busur dan plasma yang dihasilkan dari pemanasan gas digunakan untuk menghilangkan materi dari workpiece. Jadi, seluruh proses disebut Mesin Plasma Arc.
Dalam proses ini, kecepatan tinggi udara dengan suhu tinggi digunakan untuk menghilangkan materi dari workpiece dengan mencairkannya.
Gas yang digunakan dalam mesin plasma arc dipilih sesuai dengan logam yang digunakan sebagai workpiece.
Mesin plasma arc digunakan untuk memotong alloy steel, stainless steel, aluminium, nikel, tembaga, dan besi cor.
Kerja Mesin Plasma Arc
Prinsip dasarnya adalah busur yang terbentuk antara elektroda dan workpiece dikempiskan oleh bor halus, nozzel tembaga. Ini meningkatkan suhu dan kecepatan plasma yang berasal dari nozzel.
Suhu plasma melebihi 20 000°C dan kecepatannya dapat mendekati kecepatan suara. Ketika digunakan untuk memotong, aliran gas plasma ditingkatkan sehingga jet plasma yang menembus dalam memotong materi dan materi cair dihapus dalam efflux plasma.
Mesin plasma arc terdiri dari Plasma gun. Plasma gun memiliki elektroda yang terbuat dari tungsten yang terletak di dalam ruangan. Di sini, elektroda tungsten ini terhubung ke terminal negatif dari sumber daya DC. Jadi, tungsten bertindak sebagai katoda.
Sementara terminal positif dari sumber daya DC terhubung ke nozzel. Jadi, nozzel dari plasma gun bertindak sebagai anoda.
Ketika kita memberikan daya ke sistem, busur listrik berkembang antara elektroda tungsten katoda dan nozzel anoda. Ketika gas bersentuhan dengan plasma, terjadi tabrakan antara atom gas dan elektron busur listrik dan akibatnya kita mendapatkan gas yang terionisasi.
Itu berarti kita mendapatkan status plasma yang kita inginkan untuk Mesin Plasma Arc. Sekarang, plasma ini ditargetkan ke workpiece dengan kecepatan tinggi dan proses pemesinan dimulai. Satu hal yang perlu dicatat adalah perbedaan potensial tinggi yang diterapkan untuk mendapatkan status plasma.
Dalam seluruh proses, kondisi suhu tinggi diperlukan. Ketika gas panas keluar dari nozzel, ada kemungkinan overheat. Untuk mencegah overheat ini, digunakan jaket air.
Komponen Mesin Plasma Arc
1. Plasma Gun
Berbagai gas seperti nitrogen, hidrogen, argon atau campuran gas ini digunakan untuk menciptakan plasma. Plasma gun ini memiliki ruangan yang memiliki elektroda tungsten. Elektroda tungsten ini terhubung ke terminal negatif dan nozzel plasma gun terhubung ke terminal positif dari sumber daya 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 terionisasi dan panas dihasilkan.
2. Sumber Daya
Sumber Daya DC digunakan untuk mengembangkan dua terminal dalam plasma gun. Perbedaan potensial besar diterapkan di antara katoda dan anoda sehingga busur yang dihasilkan kuat dan dapat 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.
Jaket air digunakan untuk mendinginkan nozzel. Nozzel dikelilingi oleh jet air.
4. Workpiece
Berbagai materi dapat diproses menggunakan mesin plasma arc ini. Berbagai logam seperti aluminium, magnesium, karbon, stainless steel, dan alloy steel dapat diproses menggunakan proses ini.
Aplikasi Mesin Plasma Arc
- Digunakan untuk memotong alloy steel, stainless steel, besi cor, tembaga, nikel, titanium, aluminium, dan alloy tembaga dan nikel, dll.
- Digunakan untuk pemotongan profil.
- Berhasil digunakan untuk turning dan milling materi yang sulit dimesin.
- Dapat digunakan untuk pemotongan tumpukan, pemotongan bentuk, bor, dan pemotongan bawah air.
- Penyemprotan film tipis seragam bahan refraktori pada berbagai logam, plastik, keramik juga dilakukan oleh plasma arc.
Keuntungan Mesin Plasma Arc
- Dapat digunakan untuk memotong logam apa pun.
- Laju pemotongan tinggi.
- Dibandingkan proses pemotongan api biasa, dapat memotong baja karbon polos empat kali lebih cepat.
- Digunakan untuk turning kasar materi yang sangat sulit.
- Karena kecepatan pemotongan tinggi, deformasi lembar logam berkurang sementara lebar potong minimum dan kualitas permukaan tinggi.
Kerugian Mesin Plasma Arc
