Setelah membaca artikel ini, Anda akan mempelajari tentang penyiapan dan prosedur Pemotongan Busur Plasma (PAC) dengan bantuan diagram yang sesuai.
Seperti pengelasan busur plasma, PAC dapat digunakan dalam dua mode yaitu, busur yang ditransfer dan busur yang tidak ditransfer; namun yang pertama adalah proses utama yang digunakan secara industri. Diagram sirkuit untuk unit pemotongan plasma busur yang ditransfer ditunjukkan pada Gambar. 19.16. Proses beroperasi dengan dcen untuk menghasilkan busur yang ditransfer terbatas.
Dalam mode ini pancaran plasma untuk pemotongan dipasang di antara ujung elektroda dan benda kerja. Namun, inisiasi busur dilakukan melalui busur pilot antara elektroda dan ujung nosel. Nosel terhubung ke pekerjaan (positif) melalui resistor pembatas arus dan kontak relai busur pilot.
Busur pilot diprakarsai oleh generator frekuensi tinggi. Sumber daya las mempertahankan busur pilot arus rendah di obor. Gas plasma terionisasi saat melewati busur dan dihembuskan melalui lubang nosel untuk memberikan jalur resistansi rendah untuk pembentukan busur plasma utama antara elektroda dan benda kerja. Ketika busur utama ditetapkan, busur pilot dipadamkan secara otomatis melalui operasi relai untuk menghindari pemanasan ujung nosel yang tidak perlu.
Karena ujung obor terkena suhu tinggi berkisar antara 10.000 dan 14.000° C, hampir selalu terbuat dari tembaga berpendingin air. Juga, desain obor sedemikian rupa untuk menghasilkan lapisan batas gas antara plasma dan nosel.
Jet plasma non-transfer kadang-kadang digunakan untuk memotong bahan pengukur tipis. Instalasi untuk sistem seperti itu menggabungkan peralatan yang sama seperti busur yang ditransfer tetapi desain obor dan diagram sirkuit berbeda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 19.17. Benda kerja yang dipotong tidak menjadi bagian dari rangkaian listrik.
Busur dipukul dalam hal ini antara elektroda tungsten (negatif) dan nosel tembaga (positif) dan pancaran plasma mengambil bentuk yang diinginkan. Busur dimulai pada saat ujung elektroda menyentuh tepi nosel, elektroda digerakkan oleh perangkat yang sesuai di kepala pemotongan. Sebelum busur dipukul, gas dibuat mengalir melalui nosel. Selama operasi pemotongan, jarak antara ujung nosel dan benda kerja dijaga sekecil mungkin; terkadang ujung nosel dapat menyentuh benda kerja. Di bagian atas potongannya memiliki lebar yang sama dengan lubang nosel sedangkan di bagian bawah potongannya lebih sempit.
Obor plasma jenis ini digunakan untuk memotong logam dengan ketebalan 3 hingga 5 mm saja, sehingga penggunaannya terbatas di industri. Pembahasan selanjutnya di bagian ini, oleh karena itu, terbatas pada sistem pemotongan plasma busur yang ditransfer saja.
Varian yang berbeda dari proses PAC busur yang ditransfer digunakan untuk meningkatkan kualitas potongan untuk aplikasi tertentu untuk memotong bahan dalam kisaran ketebalan 3 hingga 38 mm. Perisai tambahan dalam bentuk gas atau air digunakan untuk meningkatkan kualitas.
Variasi penting dari proses meliputi:
(i) Pemotongan plasma aliran ganda,
(ii) Pemotongan plasma berpelindung air, dan
(iii) Pemotongan plasma injeksi air.
Pemotongan Plasma Aliran Ganda:
Dalam proses ini selubung gas pelindung disediakan di sekitar pancaran pemotongan plasma seperti yang ditunjukkan pada Gambar 19.18. Gas plasma biasa adalah nitrogen sedangkan pemilihan gas pelindung tergantung pada bahan yang akan dipotong; untuk baja karbon rendah mungkin karbon dioksida atau udara, untuk baja tahan karat karbon dioksida, dan campuran argon-hidrogen untuk aluminium.
Pemotongan Plasma Terlindung Air:
Teknik ini mirip dengan pemotongan plasma aliran ganda kecuali bahwa gas pelindung diganti dengan air yang menyebabkan tampilan pemotongan dan masa pakai nozzle yang lebih baik. Namun, potongan kuadrat dan kecepatan potong tidak meningkat secara signifikan dibandingkan metode PAC konvensional.
Pemotongan Plasma Injeksi Air:
Variasi dari proses PAC ini menggunakan pancaran air yang simetris di dekat lubang nosel penyempitan untuk lebih lanjut menyempitkan pancaran plasma seperti yang ditunjukkan pada Gambar 19.19. Jet air juga menghindari pencampuran turbulen gas atmosfer dengan plasma. Ujung nosel dapat dibuat dari bahan keramik untuk mencegah busur ganda. Busur ganda disebabkan ketika busur melompat dari elektroda ke nosel dan kemudian ke benda kerja, biasanya merusak nosel.
Gambar 19.19 Sistem pemotongan busur plasma dengan injeksi air.
Plasma yang dibatasi air menghasilkan potongan kecepatan yang sempit dan tajam, lebih tinggi daripada yang dapat dicapai dengan proses PAC konvensional. Karena sebagian besar air meninggalkan nosel sebagai semburan cairan, ia mendinginkan tepi garitan, menghasilkan tepian yang tajam.
Ketika gas plasma dan busur air disuntikkan secara tangensial, jet plasma berputar saat meninggalkan lubang yang menghasilkan permukaan tegak lurus berkualitas tinggi di satu sisi garitan. Sisi lain garitan dibuat miring. Oleh karena itu, arah perjalanan harus dipilih untuk menghasilkan potongan tegak lurus pada bagian dan potongan bevel pada potongan, seperti ditunjukkan pada Gambar 19.20 untuk membuat potongan melingkar.
Pemilihan Gas:
Pemilihan gas plasma tergantung pada bahan yang dipotong dan kualitas potongan yang diinginkan. Baja karbon dipotong dengan menggunakan udara terkompresi (nitrogen 80% dan oksigen 20%) atau nitrogen untuk gas plasma. Nitrogen juga digunakan untuk metode ineksi air PAC. Dalam beberapa sistem, nitrogen digunakan untuk gas plasma dan oksigen disuntikkan ke aliran jet plasma di hilir elektroda. Susunan ini meningkatkan kecepatan potong tanpa mempengaruhi umur elektroda.
Sebagian besar logam non-ferro dipotong menggunakan nitrogen, campuran nitrogen-hidrogen, atau campuran argon-hidrogen. Titanium dan zirkonium dipotong dengan argon murni karena kerentanannya terhadap penggetasan oleh gas reaktif.
Dalam beberapa kasus pemotongan logam non-besi dengan sistem aliran ganda, nitrogen digunakan untuk gas plasma sementara karbon dioksida digunakan sebagai gas pelindung. Untuk pemotongan kualitas yang lebih baik, campuran argon-hidrogen digunakan sebagai gas plasma dan nitrogen sebagai gas pelindung.
Unit PAC tipikal yang terdiri dari sumber daya dc, cutting torch, unit frekuensi tinggi, sistem gas dan air pendingin dapat menggunakan argon 24-30 lit/menit, hidrogen 8-13 lit/menit, 30 – 150 lit/menit menit nitrogen dan 1-5 hingga 2 liter/menit air. Tabel 19.5 menunjukkan data yang berkaitan dengan PAC dengan busur penetrasi lubang kunci dan pemotongan oxy-acetylene konvensional.
