Wszystko, co warto wiedzieć o palnikach plazmowych. Z czego są zbudowane, jak działają i dlaczego stanowią tak ważny element każdej wypalarki plazmowej?

Z palnikami plazmowymi spotykać się będziesz wszędzie tam, gdzie w grę wchodzą przecinarki plazmowe różnego typu. Bez względu na to, z jakiego rodzaju przecinarką masz do czynienia – ręczną, półautomatyczną czy CNC – palnik plazmowy stanowi jeden z jej podstawowych elementów. Co to za element? Czym jest ten palnik plazmowy? Jaką pełni rolę w procesie cięcia plazmą i w jaki sposób jest zwykle zbudowany?

Palnik plazmowy i jego rola w wypalarkach plazmowych różnego typu

Nie sposób dziś wyobrazić sobie obróbki metali na skalę przemysłową, ale i na potrzeby indywidualne prywatnego użytkownika, bez wykorzystania wypalarek plazmowych. Urządzenia te, zwane również przecinarkami plazmowymi, służą do cięcia różnego typu materiałów metalowych, przede wszystkim stali, aluminium, żelaza, miedzi, mosiądzu czy nawet słynącego z twardości tytanu. Całe funkcjonowanie wypalarki plazmowej zasadza się na wykorzystaniu plazmy, czyli medium w postaci gazowego roztworu jonowego. Aby możliwe było wytworzenie przez taką wypalarkę odpowiedniej ilości plazmy, konieczna jest współpraca takich jej elementów, jak:

• zasilacz – ta część składowa przecinarki plazmowej odpowiada za dostarczenie energii elektrycznej;
• przetwornica – zamienia prąd i napięcie dostarczane przez zasilacz w prąd i napięcie niezbędne do prawidłowego funkcjonowania wypalarki plazmowej;
• gazowy system podtrzymywania plazmy – odpowiada za dostarczanie do palnika plazmowego stałej, odpowiedniej ilości gazu wykorzystywanego do otrzymywania strumienia plazmy, a także do chłodzenia palnika;
• palnik plazmowy – często opisywany jako główny element każdej wypalarki plazmowej, ponieważ to on wytwarza strumień plazmy umożliwiający obróbkę (cięcie) metalu.

Bardziej skomplikowane, rozbudowane wypalarki CNC posiadają dodatkowe elementy umożliwiające niezwykle precyzyjną, sterowaną numerycznie obróbkę materiału, takie jak system sterowania czy stół roboczy. Jednak nawet w najbardziej zaawansowanych maszynach CNC palnik plazmowy niezmiennie był i jest kluczowym elementem, bez którego proces cięcia plazmą byłby zwyczajnie niemożliwy. Z czego składa się taki palnik?

Budowa, działanie i najważniejsze rodzaje palników plazmowych

Palniki plazmowe wykorzystywane są w najróżniejszych wypalarkach plazmowych stosowanych w branży przemysłowej i nie tylko. Spotkać można je w:

• przecinarkach plazmowych ręcznych – obsługiwanych i sterowanych wyłącznie ręką operatora;
• przecinarkach plazmowych półautomatycznych – tu palnik plazmowy przymocowany jest do maszyny, ale jego ruchem steruje ręcznie jej operator;
• przecinarkach plazmowych CNC – w tym przypadku ruch palnika plazmowego kontroluje komputer za pomocą programu obsługiwanego przez operatora.

W zależności od tego, z jakiego typu wypalarką współpracuje palnik plazmowy, możemy wyróżnić:

• palniki plazmowe ręczne – posiadające ręczny spust, ergonomiczne, dopasowane do ręki posługującego się nimi operatora;
• palniki plazmowe maszynowe (zmechanizowane) – tego typu palnikiem z założenia steruje maszyna, stąd też nieco inna jest ich budowa, nie posiadają spustu, a ich ergonomia nie ma większego znaczenia;
• palniki plazmowe zrobotyzowane – krótkie, odpowiednio wyprofilowane i dostosowane do cięcia plazmą za pomocą robota.

Ogólna zasada działania palnika plazmowego przewiduje doprowadzenie gazu pod ciśnieniem przez elektrodę ujemną, a następnie jego jonizację, co prowadzi do rozdzielenia się tego gazu na dodatnio naładowane jony i elektrony, w wyniku czego powstaje plazma. Aby proces ten mógł w palniku plazmowym zaistnieć, palnik musi być zbudowany z:

• elektrody ujemnej – to przez nią przepływa gaz poddawany jonizacji;
• elektrody dodatniej – znajdującego się w centrum palnika elementu wytwarzającego koncentryczny strumień plazmy;
• dyszy – odpowiadającej za utrzymanie stabilnego strumienia plazmy;
• reflektora – zabezpiecza dyszę i elektrodę przed uszkodzeniami w trakcie cięcia plazmą;
• końcówki palnika – ten element umożliwia mocowanie palnika do wypalarki.

Każdy funkcjonujący zgodnie ze sztuką palnik plazmowy stanowi zespół opisanych wyżej, połączonych ze sobą elementów, które mogą być wykonywane z różnych materiałów i przybierać różne formy, ale wyłącznie ich odpowiednia współpraca pozwala osiągnąć oczekiwany przez wszystkich efekt.