Tecnologie Innovative di Lavorazione (Tecnologia Meccanica 2) - parte 2

PLASMA

• Plasma Cutting
• High definition Plasma Cutting

Tecnologia avanzata di tipo termoelettrico (come laser) orientamento x, y, z, elaborazione, verifica posizionamento pezzo rispetto al tavolo

Test avanzato sotto forme di blister, fuso o vaporizzato

Taglio indiretto alterno, tra materiale e gas ionizzato (plasma) che attraversa il pezzo

Nota: potenza elettrica -> ionizzazione gas -> PLASMA -> energia termica -> fusione/evaporazione materiale

PLASMA = insieme di particelle cariche, relativismo Maxwell, che interagiscono tra loro tramite forze Coulombiane

• Nota: rigoroso, plasma è 4° stato della materia (si ottiene riscaldando un gas, che tende a sviluppare -> comportamento fisico gas, gas non ionizzato è isolante, plasma è conduttore elettrico)
• Plasma è miscela di ioni + elettroni + particelle neutre pesanti
• Sensibile ai campi magnetici è capace di condurre elettricità -> prop. che vengono sfruttate in applicazioni

Come si ottiene il plasma -> ionizzazione

• 3 metodi:
• via termica
• x radiazione
• x scarica elettrica -> Es + usar

Si usa elettrore attaccato a 2 elettrodi immerso in ambiente isolato, di cui potremmo avere allegato un gas, da questo la corrente attraversa

con ΔV bassi ai capi del Contenitore su flu buona per il passaggio di correnti di intensità molto bassa (Ϻ 10_-15 A); si può generare fenomeno corrente enormi di energia.

se ↑ ΔV comporta gron aumenta improvvisamente → ↑ I flusso di elettroni nel dielettrico mut. è soluto e diventa un conduttore → si genera scarico ed arco corrente raggiunge intensità elevate (> 1 A) → superiore a quella di un arco PLASMA!

• condutt. elettrica → se plasma viene convogliato in quello che chiude il Ne, passaggio, incrementata energia (sfror gen. x eff. tale) → densità energetica molto elevata (→^ 10¹² W/cm²);
• Temperatura Raggiungibile: fino a 10 volte Fusione metalli;
• sensibilità magnetica → si sfrutta per produrr: energia elettrica: configuran. nucleo caldo dei reattori nucleari

TORCIA PLASMA = elemento che permette di sfruttare correnti plasma → far da "tunelle"

GAS viene fatto ionizzare da elettrodo

distanza Catodo

ugello PLASMA

pezzo (anodo)

1. circuito adsordione gas
2. circuito elettrico

2 configurazioni :

• Arco Trascinatore → circ elettrico si chiude fra elettrodo torcia al pezzo (anodo) → Alto trasf energia (taglio, saldatura);
• Arco non Trascinatore → circ el. in continuo interruom alla

torcia**---> basso trasferimento di energia (trattamento superficiale)

Volume sempre ridoli, spruzzi orizzontali / bave

• serve getto plasma con contenuto energetico superiore e + uniforme

• Torce a tenuta d'acqua (1968) → _H2 introdotta

• radicalmente oppure al di fuori dell'ugello, oppure entra in contatto con arco superiore un 10% → vapore con percento variabile arco plasma e spesso da una _O2 ancorato + piccole oltre ad avere funzione refrigeramento → possibile usata liquido ceramico

• si ottengono temperature < doppie rispetto altre torce plasma → migliore qualità solco di taglio

• 1983 → _O2 (puro) usato come gas primario → ottimi risultati in taglio occasionale (migliora qualità taglio), ↑ velocità di taglio

• Taglio sommerso (fine anni 80) → ridurre rumorosità causata da arco plasma e ridurre fumi prodotti

• si immerge pezzo e parte della torcia in acqua(profondità < 75 mm)

PRO

• _H2O azione refrigerante
• ridurre scariche luminose e rumore
• no polveri di taglio (affondano!)

CONTRO

• velocità di taglio ridotta
• operatore non vede cosa colpisce
• dissociazione acqua in _O2 e _H2 (e cose di elevata energia plasma) (elettrolisi)

Tecnologia ancora usata ✖ app1. Conv. Correnti > 100 A

• Gas recenteria:
  • Protezione pezzo in lavoraz. da atmosfera (evita problemi di ossidazione/nitruazione)
  • Raffreddam. superf. di lavorazione (bocch. di taglio)
  • Protez. componenti ceramici da danneggiamento termico
    • (rivestim. esterno torcia, servono x force da isolante elettrico ⟶ immissione forma doppio arco)
• Console dei gas = strumento di regola. portata di interv. sui tipi di gas (primario/secondario)
• Gas plasma ⟶ Connett. Slide:
  • potenziale di ionizzazione = quant. energia necessario a rimuovere l’elettrone da atomo di gas ⟶ conviene de sia basso (x avere voltaggio basso)
  • Cond. termica ⟶ influenz. trasporto energia sotto forme di calore ⟶ conviene de sia alta (per che rendano calore al pezzo in lavoraz., rendendo processo + veloce)
  • reattivita: tendenza a reagire con altri elementi ⟶ conviene che sia bassa (x evitare forma. composti indesiderati che possono compromettere efficienza lavoraz.)
• Gas + utilizzati: Ar, He, H₂, N₂, O₂, aria
  • (è possibile utilizzano anche miscela di questi gas)
• Ar ⟶ gas nobile (inerte), basso pot. ionizz. (favoreisce accensione arco elettrico), bruno come gas secondario
• He ⟶ inerte, molto leggero, si allontana velocemente da zona lavoraz. (meno efficace nel x proteggere zona lavoraz.) cond. termica ⟶ Ar, pot. ionizz. ⟶ difficile ar

Regolata maggiore su lembo inferiore del solco di taglio, ma

non sono visibili striature, il fianco degli acciai

(a non sono con incusiate)

Angolo inclusione striature dip. da velocità di avanz. Torcia

(se ⬆ v↑, ↕ inclinazione)

Seduti di solco

Striature su lembo inf:

"in ritardo risp. a lembo

sup. ➔ fianco di alte

velocità

Striature su lembo inf:

"in anticipo risp. lembo sup

➔ fianco di basse velocità

(foscia plasma che si muove e il flusso bassa tenuta e fluttori. in emissione")

Angolo gas utilizzato influisce su finitura sup. solco:

• O₂/aria ➔ acciai: sup. liscia (uso proprio flusso) e brillanti
• leghe leggere (Al, etc.): sup. risonante e brillanti acciai inox: sup. rugose e sporche
• N₂ ➔ sup. tendenzialm. liscia, luce con micro-esfasore

[indicazione da carattere generale, dop. molto da must. lavoratori]

Bassa velocità → esplicito rispetto.

Bara ➔ leggera le velocità avanz. torcia:

zona in cui non si genera bave (o si genere con entità minime)

ammetre di questa "finestra" aumenta allav- must. corrente

2e baves ➔ quant. calore prop. el pezzo molto elevate,

elemento quant. must. flusso del forcio plasma non riesce

ad espellere completamente ➔ solidifisica andando a

provocare brava

Prop. fondamentali:

1. Possibilità di lavorare molti metallici difficili da trattare con tecnologie tradizionali (assenza meccaniche non influiscono sul processo).
2. Possib. di riprodurre qualsiasi forma 2D o 3D perché l'elettrodo sia deformabile (no sottosquadri).

Confronto con altre tecnologie di asportazione:

• EDM
• Laser
• Asportazione tradizionale

MRR: Material Removal Rate [μm³/min]

Se ↑ durezza ↓ forza su utensile che lavora per esport. truciolo (↓ vel. taglio).

Per EDM posso ottenere MRR ~ costante al variare della durezza.

Combina usare EDM con materiali di elevata durezza (se ho mat. teneri confronto tecnologie tradizionali → posso usare vel. taglio superiori (resp. EDM)).

ELETTROEROSIONE A TUFFO

• Gap tra utensile e pezzo (5-10 μm) → dipende da capacità fluido dielettrico di forze a isolante → quando distanza molto piccola dielettrico non riesce più a isolare e si innesca la scarica viene esportato.