Plazma Kesim: Nedir, Nasıl Yapılır ve Avantajları

Plazma kesim, özellikle metal gibi iletken malzemelerin endüstriyel uygulamalarda hızlı, temiz ve ekonomik bir şekilde kesilmesi için kullanılan gelişmiş bir tekniktir. Bu yöntem, maddenin dördüncü hali olan ve elektriği ileten, çok yüksek sıcaklıktaki iyonize gazı (plazma) kullanır.  İşlem, plazma kesim makinesinde gazın (genellikle basınçlı hava) elektrik arkı tarafından iyonize edilerek plazma haline getirilmesiyle başlar.Oluşturulan yüksek sıcaklıktaki plazma arkı, kesilecek malzemeye doğru bir elektrik kanalı oluşturur. Plazma, malzemenin temas ettiği noktada erimesine neden olur ve yüksek hızlı gaz akışı, ergimiş metali kesim bölgesinden üfleyerek uzaklaştırır, böylece kesim gerçekleşir. Plazma kesimin başlıca avantajları arasında alaşımsız ve paslanmaz çelik, alüminyum, bakır gibi iletken tüm metalleri kesebilmesi, hem ince hem de kalın malzemelerde etkili olması (el tipi 38mm'ye kadar, endüstriyel 150mm'ye kadar), yüksek kesme hızı ve düşük işletme maliyeti yer alır. Ayrıca, ön ısıtma gerektirmemesi, kesim sonrası temiz yüzey bırakması ve yanıcı gaz kullanımına gerek kalmaması sayesinde daha güvenli olması önemli tercih nedenleridir.

Plazma Kesim Nedir? Temel Prensipler ve İşleyişi

Plazma kesim, endüstriyel uygulamalarda kullanılan gelişmiş bir kesim tekniğidir. Özellikle metal gibi iletken malzemelerin kesilmesi için tercih edilir. Plazma, maddenin dördüncü halidir. Gaz haline enerji verilmeye devam edilmesi, maddenin plazma haline geçişine neden olur. Bu işlem elektrik, ısı veya ışın kökenli olabilir. Plazmayı gaz halinden ayıran en önemli farklar, elektriği iletmesi, çok yüksek sıcaklıkta olması ve ışık yaymasıdır. Elektriği ileten tüm metallere uygulanan prensiplerin çoğu plazmalar için de geçerlidir ve plazma manyetik ve elektrik alanlardan etkilenir. Plazma kesim sistemleri, iyonize gaz (plazma) arkı kullanarak metal malzemeleri keser. Plazma kesimde, sıcak ve hızlandırılmış plazma, kesim işlemi yapılacak elektrik iletkenliği yüksek madde yüzeyine uygulanır.  Kesim, torç içinde akan gaza enerji verilerek kısmen iyonlaştırılması (plazma haline dönüştürülmesi), oluşturulan yüksek sıcaklıktaki plazmanın gaz akışı etkisiyle nozul ağzından pozitif kutup olan malzemeye yönelmesi, malzemeyi eritmesi ve ergiyen malzemenin akan gazın jet etkisiyle uzaklaştırılması ile gerçekleşir.

Plazma Kesim ile Oksijenli Kesim Arasındaki Farklar Nelerdir?

Plazma kesim ve oksi-yakıt kesimi, metal kesimde kullanılan iki popüler yöntemdir ve her ikisinin de avantajları ve dezavantajları vardır. Seçim, kesilecek metalin türü ve kalınlığı, iş yeri konumu, mevcut güç kaynakları ve maliyet gibi birçok faktöre bağlıdır. Oksi-yakıt meşaleleri, genellikle yalnızca demir içeren demir metallerini, örneğin karbon çeliğini kesmek için kullanılır; dökme demir, alüminyum veya paslanmaz çelik kesiminde kullanılmazlar. Plazma kesme yöntemi ise alaşımlı çelik, paslanmaz çelik, karbon çeliği, alüminyum alaşımları, titanyum alaşımları ve bakır gibi iletken tüm metalleri kesmekte kullanılır. Kalınlığı 15 mm ve yukarısında olan çelik malzemenin kesimi oksijen kesim teknolojisiyle kolaylaşmıştır. Plazma kesim ile kıyaslandığında 10 mm ve 200 mm arasında tüm işlemler oksijen kesim ile kolaylıkla sağlanmaktadır. Ancak ortalama bir el tipi oksi-yakıt sistemi 6 ila 12 inç (150-300 mm) kalınlığındaki çeliği kesebilirken, el tipi plazma sistemleri genellikle maksimum 1 inç (25 mm) kalınlığı kesebilir. Daha kalın çelikler için oksi-yakıt meşaleleri, tipik 100 amper el tipi plazma kesim sistemlerine göre daha yüksek kesme hızları sunabilir. Oksi-yakıt sistemleri elektrik gücüne ihtiyaç duymazken, gaz satın alma gerektirir. Plazma kesiciler genellikle elektrik gücü ve basınçlı hava gerektirir. 

Plazma Kesim Ekipmanları Nelerdir?

Plazma kesiciler, plazma arkını oluşturmak ve odaklamak için yüksek sıcaklıkların kullanıldığı bir dizi sarf malzemesi içerir. Bu sarf malzemeleri torcun içinde bulunur ve zamanla aşınır. Plazma kesme torcunun temel parçaları arasında swirl ring, elektrod, nozul, retaining cap ve shield cap bulunur. Swirl ring, plazma arkını çevreleyen gazı döndürerek hassasiyeti artırmaya ve nozulu soğutmaya yardımcı olan küçük bir bileşendir. Elektrot, torcun içindeki bir katot bloğundan elektrik akımını alan ve ucundan odaklayarak iş parçasına ark oluşturmasını sağlayan bakır bir parçadır ve genellikle hafnium içerir. Nozul, plazma arkını ve onu çevreleyen gazı odaklayarak temiz ve hassas bir kesim sağlar. Retaining cap, torcun sarf malzemesi parçalarını bir arada tutar. Shield cap ise torcu ve diğer bileşenlerini kesim sırasında oluşan kıvılcım ve erimiş metalden korur. Nozul ve elektrot, kesme arkının oluşumunda ve odaklanmasında en doğrudan rol oynadıkları için diğer bileşenlere göre daha hızlı aşınır. Elektrot, ucunda bir çukur oluştuğunda (genellikle 1-1.6 mm derinliğe ulaştığında) değiştirilmelidir. Nozul aşındıkça deliği büyür ve daha geniş bir kesim genişliği (kerf) oluşur.

Plazma Kesim Uygulama Alanları ve Sektörel Kullanım

Plazma kesim, sanayide yaygın olarak kullanılan bir termal kesme metodudur. Düşük işletme ve yatırım maliyeti, yüksek kesme hızı, üretim hattı uygulamasına ve otomasyona uygunluğu ve sürekli iyileştirilen kesme kalitesi ile tercih edilir. Plazma kesme makinesi kullanılarak yapılan işlemler sanayide yaygın olarak alaşımlı çelik, paslanmaz çelik, karbon çeliği, alüminyum alaşımları, titanyum alaşımları ve bakır kesmekte kullanılır. Özellikle otomotiv endüstrisi (kaporta parçaları, şasi bileşenleri), inşaat sektörü (metal profil, sac levha, yapısal bileşenler), makine sektörü, gemi inşa sanayi, vagon sanayi, tarım sektörü (malzeme ve araç parçaları) gibi metal işleme gerektiren birçok alanda yoğunlukla kullanılmaktadır. Ayrıca süs eşyası imalatı, çit ve korkuluk üretimi, elektrik elektronik sektörü, tekstil, gıda, seramik ve mobilya sanayii gibi kesim, üretim ve metal biçimlendirme uygulamalarının yer aldığı tüm iş kollarında plazma kesim tekniği kendisine kullanım alanı bulmuştur. Taşınması basit olması ve makinaların portatif özellikte olması sayesinde istenilen yerde ve mekânda kesim yapma olanağı sunar. El plazma kesim makineleri ile 38mm kalınlığa kadar, endüstriyel sistemlerle ise 150 mm kalınlığa kadar kesim yapmak mümkündür.