에어와 산소 플라즈마에서 전극의 마모
전극의 정상적인 마모와 불량 마모의 구별법과 시스템 성능 향상 방법
고출력 플라즈마 절단 시스템용 전극은 자동차 점화 플러그의 디자인, 소재 및 기능과 유사하게 설계된 고정밀 엔지니어링이 적용된 소모 부품입니다. 점화 플러그와 마찬가지로 전극은 고온 환경에서 고전압 전기를 방출합니다. 소재는 플라즈마 아크 온도 방출을 견뎌야 하고, 고속 가스 제트 스월을 견뎌야 하며, 고압 가스 및 액체에 용접 밀봉을 제공해야 합니다. 점화 플러그와 같은 전극은 시스템에서 작업량이 가장 많은 부품입니다.
뛰어난 정비사는 점화 플러그를 확인함으로써 연소 기관의 상태를 파악할 수 있습니다. 훈련 받은 플라즈마 기술자가 전극을 검사하는 방법을 학습하고, 정상적인 마모 패턴을 이해하며, 문제의 징후를 발견하는 방법을 알고 있다면 플라즈마 시스템에 대해 동일한 작업을 수행할 수 있습니다.
전극은 플라즈마 전원으로부터의 DC 전력을 금속판으로 전달합니다. 일반적으로 공기 및 산소 절단 환경에서 아크를 유지하는 용융점이 높은 발열 소자는 하프늄과 이를 포함하는 구리 또는 구리/은의 복합 본체로 구성됩니다. 하프늄은 서서히 아크의 열, 플라즈마 고속 가스 스트림에 의해 마모됩니다. 이 마모의 대부분은 하프늄 표면이 가열되어 액체 상태로 되거나 액체 상태에서 냉각되는 절단의 시작과 정지 시에 발생합니다.
한번에 수천분의 1인치 단위로 소모품의 디자인과 소재에 따라 최대 0.040인치에서 0.125인치까지 꾸준히 마모됩니다. 아래 표를 참조하십시오. 그 이상 마모되면, 아크가 전극 본체와 접촉되어 전극은 녹게되고 아크는 더이상 발생되지 않습니다. 전극으로부터 용융된 물질이 노즐의 보어 안으로 증착되면 전극과 노즐 모두 동시에 손상되고 맙니다.
| 플라즈마 아크 절단(PAC) 시스템 | 구리 전극 마모된 인치 | 구리/은 복합 재료 마모된 인치 |
| 고정밀 PAC (산소 플라즈마) |
0.030인치 – 0.050인치 | 0.060인치 – 0.080인치 |
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워터 인젝션 PAC |
0.040인치 – 0.080인치 | 0.100인치 – 0.140인치 |
| 기존의 이중 가스 PAC(산소 플라즈마) | 0.040인치 – 0.080인치 | 0.100인치– 0.140인치 |
| 기존의 이중 가스 PAC | 0.090인치 – 0.120인치 | 0.100인치 – 0.140인치 |
최첨단 산소 플라즈마 시스템에 대한 전극의 수명은 일반적으로 아크 시간으로 1-2시간 혹은 피어싱 횟수로 200-300회 입니다. 공기의 질소 성분은 전극과 덜 반응하게 만들기 때문에 공기 시스템은 일반적으로 수명이 두 배로 길어지고, 400-600회까지 피어싱 횟수가 올라갑니다. 플라즈마 가스와 전류의 램핑을 제어하는 산소 플라즈마의 경우 피어싱 횟수가 1000회 이상까지 올라갈 수 있습니다.
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그림 1
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신품 소모품 그림 1은 신품 전극의 그림을 보여줍니다. 이 예에서 전극이 전극의 전방 부에는 은, 후방부에는 구리로 된 구리와 은의 복합 설계입니다. 이 부품의 중심부에는 미사용 하프늄 소자가 있습니다.
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그림 2
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정상적인 마모 그림 2는 정상적인 전극의 마모 패턴 전극을 보여줍니다. 하프늄 마모는 중심부에 잘 위치해 있으며 형태가 균일하며, 이는 소모품이 잘 정렬되어 있으며 플라즈마 가스 스월이 적합하다는 것을 나타냅니다. 마모의 깊이는 약 0.100인치입니다. 부품의 앞 가장자리는 선명하고 뚜렷합니다. 은의 심각한 변색이 없습니다. 부품의 표면에 있는 약간의 착색 산화물 잿빛은 정상입니다.
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그림 3
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정상적인 마모 수명의 1/2 그림 3은 토치와 철판의 충돌, 아크 전압 및 절단 품질의 변화등의 이유로 조기에 교체된 전극의 정상적인 마모 패턴을 보여주고 있습니다. 0.078인치가 마모되었으나, 전극이 완전이 손상되기 까지 100회이상 절단이 가능하여 0.100인치 또는 최대 0.140인치 마모될때 까지 사용이 가능합니다.
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그림 4
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중심을 벗어난 마모의 예 그림 4 는 중심에서 벗어난 마모 상태를 보여줍니다. 이것은 쉽게 발견할 수 있는 문제입니다. 일반적으로 심각한 가스 유량 문제(예: 스윌링이 부러지고 막힘) 또는 토치 소모품의 정렬 불량을 나타냅니다(원인: 소모품의 조립 밎 정렬 불량 문제). 토치 소모품을 완전히 바꿔도 문제가 해결되지 않을 경우, 토치가 손상되었을 가능성이 있습니다.
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그림 5
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수분의 영향 그림 5는 아크 발생시 수분이 존재하였음을 보여줍니다. 전극의 표면이 거친 가스 스월 현상으로 거칠게 마모되었습니다. 프리플로우 가스의 은 소재에 손상을 일으킬 수 있는 고주파를 발생합니다. 은의 전면 가장자리는 날까롭지 않고, 샌드로 연마한 것처럼 마모되었습니다. 프리플로우 가스에 수분이 있는지 확인합니다. 종이 타월을 이용하여 신속하게 마칠 수 있습니다. 가스가 시스템을 통해 흐르는 상태에서 토치 아래에 깨끗한 종이 타월을 둡니다('테스트' 또는 '가스 점검' 모드에서만!). 습기나 오염의 흔적이 없어야 합니다.
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그림 6
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냉각수 누수 그림 6 - 냉각수 누수는 발견 할 수 있는 가장 쉬운 문제입니다. 전극 전면과 측면에 발생된 심각한 아크로 인해 전극 표면에 생긴 곰보 모양과 구멍이 그 특징입니다. 본체에 밝게 녹은 지점이 있어 전면은 거칠고 검게 보입니다. 이 문제는 종종 O링의 손상 및 윤활 부족, 혹은 소모품이 느순하거나 정렬이 잘못된 경우에 발생합니다.
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그림 7
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프리플로우 입력 저하 그림 7 - 아크를 시작하는 동안 가스가 충분하지 않을 경우 아크 발생이 지연됩니다. 아크가 시작 지점에서(보통 전극 본체의 날카로운 모서리) 에너지 방출 지점까지 이동하는 데 너무 오래 걸립니다. 이 경우 중심부에 링 형태로 균태히 용융된 지점이 형성됩니다. 표면에는 납땜 혹은 용접 퍼들이 전반에 걸쳐 형성된 것처럼 보일 수 있습니다.
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그림 8
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파열 그림 8은 치명적으로 손상된 전극을 보여줍니다. 전극이 위에 있기 때문에 용융끝이 녹아서 노즐 내부에 증착될 때 노즐을 손상시킵니다. 전극을 너무 오래 사용한 경우 발생하며, 전극의 손상은 토치 및 다른 소모품의 손상을 야기합니다.
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그림 9
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손상 플라즈마 가스의 입력 저하의 예(스너핑) 그림 9. 전극의 표면 끝 전체에 걸쳐 조그만 곰보 자국이 있으며 노즐 내부에 상응하는 손상이 있는 경우, 가스의 유량 저하가 원인일 수 있습니다. 유량 저하가 발생할 경우 노즐과 전극 간에 아크가 불안정하게 됩니다. 토치 가스 유량을 확인합니다. 이 작업을 수행하는 가장 좋은 방법은 테스트 대상 시스템에서 토치의 리드 유량계(0-400cfm)와 호스를 배치하는 것입니다. 이것이 불가능할 경우 할 수 있는 빠른 검사로는 플라즈마 가스만 켜 놓은 상태에서 토치의 배출구에서 가스 흐름을 느껴보는 것입니다. 실제로 흡입력을 갖는 스월 가스 흐름을 감지할 수 있을 것입니다.
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그림 10
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가스의 유량 상승 그림 10 - 노즐 상태가 양호하지만 전극에 깊은 동심 마모가 있는 경우, 플라즈마 가스 유량이 너무 높을 수 있습니다. 플라즈마 가스 스월이 너무 강한 경우, 소자가 빠르게 침식됩니다. 이것은 전극을 빨리 마모시키는 원인이 됩니다. 플라즈마 가스의 권장 유량을 확인합니다.
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