Khái niệm về plasma và ứng dụng cắt kim loại
Phần 1: Plasma - “Dạng vật chất thứ tư”
Ba trạng thái đầu tiên của vật chất là: chất rắn, chất lỏng và chất khí. Trên thực tế, một thực thể thông dụng nhất trong tự nhiên là nước (H2O), tồn tại ở ba trạng thái là chất rắn (băng), nước và hơi nước.
Khi năng lượng ở dạng nhiệt tác động vào nước đá (băng), nước đá tan chảy thành nước. H2O chuyển từ trạng thái rắn (băng) thành trạng thái lỏng là nước.
Khi nhiều nhiệt lượng hơn chuyển vào nước, nước bốc hơi thành hơi nước. H2O chuyển từ trạng thái lỏng (nước) sang trạng thái khí (hơi nước).
Cuối cùng, khi bổ sung nhiệt lượng vào khí, khí bị ion hóa. Sự ion hóa khí là sự biên đổi trạng thái cuối cùng . Khí ở trạng thái dẫn điện được gọi là plasma.
Trạng thái thứ tư của vật chất được gọi là PLASMA. Khí ion hóa với các đặc tính của nó là cơ sở chủ yếu để các hệ thống plasma hoạt động.
Định nghĩa: “Plasma là tập hợp các hạt tích điện bao gồm số lượng tương đương các ion dương và các điện tử và có vài đặc tính của khí nhưng khác với khí là có tính dẫn điện tốt”. Sự ion hóa khí tạo ra các điện tử tự do và các ion dương giữa các nguyên tử khí. Khi điều này xảy ra, khí trở thành dẫn điện với khả năng mang dòng điện. Như vậy, plasma hình thành - đó là hình thái phong phú nhất của vật chất trong vũ trụ.
Một ví dụ của plasma được thấy trong tự nhiên là hiện tượng tia chớp thường hay xảy ra khi bầu trời có mưa giông. Giống như tia plasma phát ra từ mỏ plasma, tia chớp phóng từ vị trí này sang vị trí khác, giữa hai đám mây tích điện. Trong không gian hình thành tia chớp, các loại khí trong không trung là khí ion hóa, trở nên dẫn điện.
Phần 2: Nguyên lý hoạt động của mỏ cắt plasma
Cắt Plasma là quy trình sử dụng miệng đầu phun thích hợp để làm thắt lại luồng khí ion hóa có nhiệt độ rất cao sao cho có thể sử dụng để làm nóng chảy và cắt đứt các kim loại dẫn điện.
Khí dẫn điện (plasma) được sử dụng để chuyển năng lượng âm - cung cấp bởi một nguồn điện từ mỏ plasma đến vật liệu cắt. Mỏ plasma đóng vai trò như là công cụ lắp các phụ tùng tiêu hao và có vai trò cung cấp chất làm mát (khí hoặc nước) cho các phụ tùng này. Đầu phun và điện cực duy trì tia plasma
Một tín hiệu khởi động được gửi tới nguồn công suất DC. Khi đó, đồng thời xuất hiện điện áp mạch hở (OCV) và khí phun ra mỏ.
Sau khi có luồng khí ổn định, mạch tần số cao (HF) được kích hoạt. HF phóng hồ quang giữa điện cực và đầu phun bên trong mỏ và hồ quang làm cho khí thổi qua đó bị ion hóa.
Khí dẫn điện tạo nên dòng điện giữa điện cực và đầu phun và kết quả là hình thành hồ quang mồi (pilot arc).
Khi hồ quang mồi tiếp xúc với vật cắt, hồ quang plasma hình thành giữa điện cực và vật cắt. Hồ quang plasma làm nóng chảy kim loại, và luồng khí tốc độ cao thổi đi kim loại nóng chảy.
