Che cos’è il taglio al plasma?
E come funziona?
Il plasma è definito da Websters come un “insieme di particelle cariche … contenente un numero circa uguale di ioni positivi ed elettroni e che presenta alcune proprietà di un gas, ma che differisce da un gas per essere un buon conduttore di elettricità …”. Puoi anche pensarlo come un flusso di gas riscaldato elettricamente. Mi piace pensarlo come una condizione in cui tutti gli elettroni di ogni atomo stanno fluendo da atomo a atomo, invece di limitarsi a orbitare. Indipendentemente da ciò che succede all’interno di un flusso di plasma, il modo di tagliare i metalli con esso è abbastanza semplice. Prendete quel flusso di elettricità che scorre attraverso un gas, e costringetelo attraverso un piccolo orifizio. Ora quel flusso è molto denso e si muove molto velocemente. Il flusso risultante può fondere e soffiare attraverso la maggior parte dei metalli abbastanza facilmente. Questa è una torcia al plasma.
Le torce per il taglio al plasma di solito usano un ugello di rame per restringere il flusso di gas con l’arco che scorre attraverso di esso. Quell’arco salta da un elettrodo nella torcia a qualcos’altro – di solito il materiale conduttivo da tagliare. Questo è un ‘arco trasferito’. Ci sono alcuni sistemi che usano un arco ‘non trasferito’ dove salta dall’elettrodo all’ugello, ma questi non sono solitamente usati per il taglio. Questo significa che il taglio al plasma è usato solo per materiali che sono conduttivi, principalmente acciaio dolce, acciaio inossidabile e alluminio. Ma anche molti altri metalli e leghe sono conduttivi, come rame, ottone, titanio, monel, inconel, ghisa, ecc. Il problema è che la temperatura di fusione di alcuni di questi metalli li rende difficili da tagliare con un bordo di buona qualità.
L’elettrodo è solitamente fatto di rame, ma con un inserto di metallo nel punto in cui l’arco si attacca. Questo perché il rame si scioglierebbe troppo velocemente se l’arco si attaccasse direttamente ad esso. Il tungsteno è un ottimo materiale per l’elettrodo, quindi molti elettrodi hanno un inserto di tungsteno. Alcune torce più piccole usano un elettrodo stile ‘matita’ fatto interamente di tungsteno con un’estremità affilata. Il problema con il tungsteno è che brucia in presenza di ossigeno. Quindi, quando si usa ossigeno o aria compressa come gas di taglio, l’inserto è fatto di un materiale chiamato Hafnium. L’afnio dura molto più a lungo in presenza di ossigeno, ma si consuma ancora un po’ ad ogni inizio d’arco.
Perché allora usare l’ossigeno in una torcia al plasma? La stessa ragione per cui si usa l’ossigeno in una torcia ad acetilene – l’ossigeno nel flusso di plasma reagisce con l’acciaio dolce. Ecco perché l’ossigeno puro è usato solo quando si taglia l’acciaio dolce, o “acciaio al carbonio”. Questa reazione chimica tra l’ossigeno nel gas plasma e il metallo di base aiuta ad accelerare il processo di taglio e a migliorare la qualità dei bordi. Ma poiché l’ossigeno non ha la stessa reazione con l’acciaio inossidabile o l’alluminio, si possono usare gas meno costosi per questi metalli, come l’azoto o l’aria compressa (che comunque è principalmente azoto).
Altri gas speciali sono usati a volte per altri scopi. Il gas Argon è usato nella marcatura al plasma (tutto un altro argomento). Una miscela di argon e idrogeno è spesso usata quando si taglia l’acciaio inossidabile o l’alluminio più spesso. Alcune persone usano una miscela di idrogeno e azoto, o di metano e azoto per il taglio dell’acciaio inossidabile più sottile. Ogni miscela ha i suoi vantaggi (migliore qualità di taglio) e i suoi svantaggi (costo & gestione).
Quindi queste sono alcune delle basi del taglio al plasma – un arco portato in un flusso di gas da un elettrodo attraverso un orifizio e poi nel metallo conduttivo che viene tagliato. Ci sono molte altre considerazioni che affronterò in seguito, come i gas vorticosi, il kerf, il controllo dell’altezza, l’avvio dell’arco, il gas di protezione, ecc. Ma che sia portatile o montato su una macchina CNC, le basi sono le stesse.
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