Μια κοινή περιγραφή του πλάσματος είναι ότι είναι η τέταρτη κατάσταση της ύλης. Συνήθως σκεφτόμαστε από τις τρεις καταστάσεις της ύλης, όπως στερεών, υγρών και αερίων. Για την πιο γνωστή ουσία, το νερό, αυτά τα κράτη πάγου, νερού και ατμού. Αν προσθέσετε θερμική ενέργεια, ο πάγος θα αλλάξει από ένα στερεό σε ένα υγρό, αν και περισσότερη θερμότητα, προστίθεται, θα αλλάξει σε ένα αέριο (ατμό). Όταν σημαντική θερμότητα, προστίθεται σε αέριο, θα αλλάξει από αέριο σε πλάσμα, η τέταρτη κατάσταση της ύλης. Ιονισμού Αν προσθέσουμε περισσότερη ενέργεια στο νερό, αυτό εξατμίζεται και το χωρίζει σε δύο αέρια, υδρογόνο και οξυγόνο, με τη μορφή ατμού. Με την προσθήκη ακόμη περισσότερη ενέργεια σε ένα αέριο, διαπιστώνουμε ότι τα χαρακτηριστικά του να τροποποιηθεί ουσιωδώς από την άποψη της θερμοκρασίας και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ιονισμού, τη δημιουργία ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων μεταξύ των ατόμων του φυσικού αερίου. Με την προσθήκη ακόμη περισσότερη ενέργεια σε ένα αέριο, διαπιστώνουμε ότι τα χαρακτηριστικά του να τροποποιηθεί ουσιωδώς από την άποψη της θερμοκρασίας και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ιονισμού, τη δημιουργία ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων μεταξύ των ατόμων του φυσικού αερίου. Όταν συμβαίνει αυτό, το αέριο, η οποία έχει γίνει τώρα ένα πλάσμα, είναι ηλεκτρικά αγώγιμο επειδή ελεύθερα ηλεκτρόνια είναι διαθέσιμα για να μεταφέρουν ρεύμα. Πολλές από τις αρχές που ισχύουν για την τρέχουσα αγωγή διαμέσου μέταλλα ισχύουν και για πλάσματα. Για παράδειγμα, εάν η τρέχουσα που μεταφέρουν διατομή ενός μετάλλου μειώνεται, η αντίσταση αυξάνεται. Μια υψηλότερη τάση για να ισχύει το ίδιο ποσό των ηλεκτρονίων μέσω αυτής της διατομής και το μέταλλο θερμαίνεται. Το ίδιο ισχύει και για ένα αέριο του πλάσματος? Τόσο πιο πολύ να μειώσει την διατομή, ο θερμότερος παίρνει. Σε αυτή την ιστορική ανασκόπηση της διαδικασίας τόξου πλάσματος, θα ακολουθήσουμε την ανάπτυξη ενός τόξου πλάσματος με υψηλή ταχύτητα ροής του αερίου που είναι, ουσιαστικά, η "διαδικασία κοπής πλάσματος." Ανάπτυξη της Διαδικασίας τόξου πλάσματος Το 1941, η αμερικανική αμυντική βιομηχανία έψαχνε για καλύτερους τρόπους για να ενώνει ελαφρύ μέταλλο από κοινού για την πολεμική προσπάθεια και, πιο συγκεκριμένα, για την παραγωγή των αεροπλάνων. Από αυτή την προσπάθεια, μια νέα διαδικασία συγκόλλησης γεννήθηκε. Ένα ηλεκτρικό τόξο χρησιμοποιήθηκε για να λιώσει το μέταλλο, και ένα αδρανές αέριο ασπίδα γύρω από το τόξο και την πισίνα του λιωμένο μέταλλο χρησιμοποιήθηκε για να εκτοπίσει τον αέρα, αποτρέποντας το λιωμένο μέταλλο να παίρνει οξυγόνο από τον αέρα. Αυτή η νέα διαδικασία "TIG" (βολφράμιο υπό αδρανές αέριο), φάνηκε να είναι μια τέλεια λύση για τις πολύ ειδικές απαιτήσεις των υψηλής ποιότητας συγκόλληση. Δεδομένου ότι αυτή η διαδικασία συγκόλλησης έγινε ένα σημαντικό χρήστη των εν λόγω αερίων, όπως το αργό και το ήλιο, η βιομηχανία που είχε το μεγαλύτερο ενδιαφέρον σε αυτή τη νέα εφαρμογή αποδείχθηκε ότι ήταν η βιομηχανική κατασκευαστές του φυσικού αερίου. Αυτές οι βιομηχανικές επιχειρήσεις φυσικού αερίου και, ιδίως, Linde Division, Union Carbide, έγινε ενεργό και επιτυχημένη με τη διαδικασία TIG, επίσης γνωστή ως "Argonarc" ή "Heliarc." Σήμερα, η διαδικασία αυτή αναφέρεται ως "GTAW" (Gas Tungsten Arc Welding). Μέχρι το 1950, TIG είχε καθιερωθεί σταθερά ως μια νέα μέθοδο συγκόλλησης για υψηλής ποιότητας συγκολλήσεις σε εξωτικά υλικά. Κάνοντας τη συνέχιση των εργασιών ανάπτυξης για τη διαδικασία TIG, οι επιστήμονες στο εργαστήριο συγκόλλησης Union Carbide ανακάλυψαν ότι όταν μειώνεται το άνοιγμα ακροφύσιο αερίου που κατευθύνεται το αδρανές αέριο από το ηλεκτρόδιο δάδα TIG (κάθοδος) στο επεξεργαζόμενο κομμάτι (άνοδος), τις ιδιότητες της ανοικτής TIG τόξο θα μπορούσε να αλλάξει σε μεγάλο βαθμό. Η μειωμένη ακροφύσιο άνοιγμα στενόχωρα το ηλεκτρικό τόξο και το φυσικό αέριο και αύξησε την ταχύτητά του και την αντίσταση θερμότητας του. Η θερμοκρασία του τόξου και της τάσης αυξήθηκε δραματικά, και η ορμή των ιονισμένων και μη ιονισμένο αέριο αφαιρεθεί το λειωμένο λακκούβα λόγω της μεγαλύτερης ταχύτητας. Αντί της συγκόλλησης, το μέταλλο είχε κοπεί από τον πίδακα πλάσματος. Στο Σχήμα 1, δύο τόξα λειτουργούν σε αργό στα 200 αμπέρ. Η εκτόξευση του πλάσματος είναι μέτρια στενόχωρα από τις 3 / 16 ιντσών (4,8 mm) διάμετρος του στομίου ακροφυσίου, αλλά λειτουργεί με δύο φορές την τάση και να παράγει ένα πολύ θερμότερο τόξο πλάσματος από το αντίστοιχο τόξο TIG. Εάν το ίδιο ρεύμα εξαναγκάζεται να περάσει από ένα ακροφύσιο με ένα ακόμη μικρότερο άνοιγμα, τη θερμοκρασία και την τάση αύξησης. Την ίδια στιγμή, η υψηλότερη κινητική ενέργεια των αερίων που εξέρχονται από το ακροφύσιο εκτινάσσει το λιωμένο μέταλλο, δημιουργώντας ένα κόψιμο. 
| Σχήμα 1. Προφίλ θερμοκρασίας για TIG τόξο και πλάσματος jet (δεξιά). |
Το τόξο κοπής πλάσμα ήταν πολύ θερμότερο από το τόξο TIG φαίνεται στο Σχήμα 2. Αυτές οι μεγαλύτερες θερμοκρασίες ήταν δυνατή λόγω του υψηλού βαθμού ροής του φυσικού αερίου στο ακροφύσιο πυρσό πλάσματος που σχηματίζεται ένα σχετικά δροσερό οριακό στρώμα της un-ιονισμένο αέριο κατά μήκος του τοίχου ακροφύσιο, που επιτρέπει ένα υψηλότερο βαθμό συστολής τόξου. Το πάχος του οριακού στρώματος θα μπορούσε να αυξηθεί περαιτέρω με ανάδευση την κοπή του φυσικού αερίου. Οι περιστροφικές κινήσεις και αναγκαστική παρέμβαση των βαρύτερων, ψυγείο, un-ιονισμένο αέριο για να κινηθεί ακτινικά προς τα έξω και σχηματίζουν ένα παχύτερο οριακό στρώμα. Οι περισσότεροι πυρσούς κοπής πλάσματος στροβιλίστηκαν την κοπή του φυσικού αερίου για να επιτύχουν τη μέγιστη συστολή τόξου. 
| Σχήμα 2. Τόξο συγκόλλησης TIG. |
Μεταφορά και μη Μεταφορά Λειτουργίες Ένα jet του πλάσματος μπορεί να λειτουργεί κατά το μεταβιβαζόμενο mode, όπου το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μεταξύ του ηλεκτροδίου πυρσό πλάσματος (κάθοδος) και το τεμάχιο εργασίας (άνοδος). Μπορεί επίσης να λειτουργεί με τον μη μεταφερθεί κατάσταση όπου το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει ανάμεσα στο ηλεκτρόδιο και τη δάδα ακροφύσιο. Και οι δύο τρόποι λειτουργίας φαίνεται στο σχήμα 3. 
| Σχήμα 3. Μεταφορά και μη μεταφέρονται τρόπους. |
Αν και ένα ρεύμα θερμού πλάσματος προκύπτει από το ακροφύσιο σε δύο τρόπους λειτουργίας, η μεταφορά λειτουργία είναι πάντα χρησιμοποιείται στην κοπή πλάσματος, διότι η ωφέλιμη θερμική ισχύ για το κομμάτι είναι πιο αποτελεσματικά εφαρμόζεται όταν το τόξο βρίσκεται σε ηλεκτρική επαφή με το κομμάτι. Αλλοιώνοντας τα χαρακτηριστικά του Jet Plasma Τα χαρακτηριστικά του jet πλάσματος μπορεί να αλλάξει σε μεγάλο βαθμό από την αλλαγή του τύπου του φυσικού αερίου, το αέριο ροή, ρεύμα τόξου, τάση τόξο και το μέγεθος του ακροφυσίου. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιούνται τα χαμηλά ποσοστά της ροής του φυσικού αερίου, το τζετ του πλάσματος γίνεται μια ιδιαίτερα συγκεντρωμένη πηγή θερμότητας ιδανικό για τη συγκόλληση. Αντίθετα, αν η ταχύτητα ροής του αερίου έχει αυξηθεί αρκετά, η ταχύτητα του πίδακα πλάσματος είναι τόσο μεγάλη που εκτινάσσει λιωμένο μέταλλο που δημιουργήθηκε από τον καυτό τόξο πλάσματος και περικοπές μέσω του τεμαχίου. Συμβατική κοπής Plasma Arc (1957) Η εκτόξευση του πλάσματος που παράγονται από συμβατικά "στεγνά" τεχνικές συστολή τόξο εισήχθη το 1957 από την Linde Division της Union Carbide. Την ίδια χρονιά, ο Δρ Ρόμπερτ Gage απέκτησε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, η οποία εδώ και 17 χρόνια έδωσε η Union Carbide σχεδόν μονοπωλιακή θέση. Η τεχνική αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να διακόψει οποιοδήποτε μέταλλο σε σχετικά υψηλές ταχύτητες κοπής. Το πάχος της πλάκας μπορεί να κυμαίνεται από λεπτό μεταλλικό φύλλο με πλάκες του πάχους δέκα ιντσών (250 mm). Το πάχος περικοπή τελικά εξαρτάται από την τρέχουσα ικανότητα μεταφοράς της δάδας και τις φυσικές ιδιότητες του μετάλλου. Μια βαριά μηχανοποιημένο φακό με ένα ρεύμα χωρητικότητας 1000 ενισχυτές θα μπορούσε να μειώσει με 10-ιντσών, πάχους από ανοξείδωτο χάλυβα και αλουμίνιο. Ωστόσο, στις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές, πάχους πλάκας υπερβαίνουν σπάνια δύο ίντσες. Σε αυτό το εύρος πάχος, συμβατικά περικοπές στο πλάσμα ήταν συνήθως λοξές και είχε ένα στρογγυλεμένο επάνω άκρο. Λοξότμητη περικοπές ήταν αποτέλεσμα της έλλειψης ισορροπίας στην είσοδο θερμότητας στο πρόσωπο κοπεί. Μια θετική γωνία κοπεί, διότι είχε ως αποτέλεσμα τη θερμική ενέργεια στο πάνω μέρος της περικοπής διαχέεται με το τόξο που αναπτύχθηκε χάρη στην περικοπή. Αυτή η ανισορροπία θερμότητα μειώθηκε με την τοποθέτηση του δάδα όσο το δυνατόν πλησιέστερα προς το κομμάτι και την εφαρμογή της αρχής συστολή τόξο, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Αυξημένη συστολή τόξο προκάλεσε το προφίλ της θερμοκρασίας του ηλεκτρικού τόξου για να γίνει εκτεταμένη και πιο ομοιόμορφη. Αντίστοιχα, η μείωση έγινε πιο τετράγωνο. Δυστυχώς, η συστολή του συμβατικού ακροφυσίου περιοριζόταν από την τάση της αύξησης της συστολής να αναπτύξει δύο τόξα στη σειρά, ένα τόξο μεταξύ του ηλεκτροδίου και το ακροφύσιο και ένα δεύτερο τόξο μεταξύ του ακροφυσίου και αντικειμένου εργασίας. Αυτό το φαινόμενο ήταν γνωστό ως "διπλή τόξου» και έβλαψε τόσο το ηλεκτρόδιο και το μπεκ. Διπλό τόξου περιορίσει σοβαρά την έκταση στην οποία το πλάσμα ποιότητα κοπής θα μπορούσε να βελτιωθεί. Από την εισαγωγή της διαδικασίας τόξου πλάσματος στα μέσα της δεκαετίας του '50, σημαντική έρευνα έχει επικεντρωθεί στην αυξανόμενη συστολή τόξο χωρίς να δημιουργεί διπλό ηλεκτρικό τόξο. Plasma τόξο κοπής όπως εκτελείται τότε είναι πλέον αναφέρεται ως "συμβατική κοπή πλάσμα." Μπορεί να αποβεί επαχθής να εφαρμόζεται αν ο χρήστης είναι κοπής μια ευρεία ποικιλία των μετάλλων και των διαφορετικών περιβλήματος. Για παράδειγμα, εάν η συμβατική διαδικασία πλάσμα χρησιμοποιείται για να κοπεί από ανοξείδωτο ατσάλι και αλουμίνιο, είναι απαραίτητη η χρήση διαφορετικών αερίων και των ροών αερίου για βέλτιστη ποιότητα κοπής και στα τρία μέταλλα. Συμβατική κοπής πλάσματος κυριάρχησαν 1957 - 1970, και συχνά απαιτείται πολύ ακριβά μείγματα αερίων του αργού και του υδρογόνου. Διπλή F χαμηλή Αψίδα του πλάσματος (1962) Η διπλή ροή τεχνική αναπτύχθηκε και κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τη θερμική Dynamics Corporation και James Browning, ο Πρόεδρος της ΕΑΣ, το 1963. Περιλαμβάνει μια μικρή τροποποίηση του συμβατικού διαδικασία κοπής πλάσματος. Ουσιαστικά, ενσωμάτωσε τα ίδια χαρακτηριστικά με τις συμβατικές κοπής πλάσματος, εκτός από το ότι μια δευτερεύουσα ασπίδα αερίου προστέθηκε γύρω από το στόμιο του πλάσματος. Συνήθως, με τη διπλή λειτουργία της ροής της κοπής, ή το πλάσμα, το φυσικό αέριο ήταν αζώτου και του δευτερεύοντος αερίου θωράκιση είχε επιλεγεί σύμφωνα με το μέταλλο για να κοπεί. Δευτεροβάθμια αέρια ασπίδα που χρησιμοποιούνται συνήθως ήταν αέρας ή οξυγόνο για μαλακό χάλυβα, το διοξείδιο του άνθρακα για ανοξείδωτο χάλυβα, και ένα μίγμα αργού / υδρογόνου για αλουμίνιο. Κοπή ταχύτητες ήταν ακόμα καλύτερα από ό, τι με τη συμβατική κοπή με ήπια χάλυβα? Ωστόσο, ποιότητα κοπής ήταν ανεπαρκής για πολλές εφαρμογές. Κοπή ταχύτητα και ποιότητα σε ανοξείδωτο ατσάλι και αλουμίνιο ήταν ουσιαστικά η ίδια με τη συμβατική διαδικασία. Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης ήταν ότι το ακροφύσιο θα μπορούσε να έχει εσοχή, μέσα σε ένα κεραμικό κύπελλο αερίου ή ασπίδα κύπελλο, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4, αποτρέποντας το ακροφύσιο από βραχυκυκλώματος με το κομμάτι, και μειώνοντας την τάση για διπλό ηλεκτρικό τόξο. Το αέριο ασπίδα καλύπτει επίσης την κοπή ζώνη, βελτιώνοντας την ποιότητα κοπής και ταχύτητα καθώς και την ψύξη το ακροφύσιο και το καπάκι ασπίδα. 
| Σχήμα 4. Διπλής κοπής πλάσματος ροή. |
Air Plasma κοπής (από το 1963) Air κοπή εισήχθη στις αρχές της δεκαετίας του 1960 για την κοπή μαλακού χάλυβα. Το οξυγόνο του αέρα που προβλέπεται πρόσθετη ενέργεια από την εξώθερμη αντίδραση με το λιωμένο ατσάλι. Η πρόσθετη ενέργεια αυξήθηκε ταχύτητες κοπής κατά περίπου 25% πάνω από το πλάσμα κοπής με άζωτο. Αν και η διαδικασία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να κόψει ανοξείδωτο χάλυβα και αλουμίνιο, η κομμένη επιφάνεια σε αυτά τα υλικά ήταν σε μεγάλο βαθμό από οξειδωμένα και απαράδεκτο για πολλές εφαρμογές. Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τη μείωση του αέρα ήταν πάντα η ταχεία διάβρωση του ηλεκτροδίου πυρσό πλάσματος. Ειδικά ηλεκτρόδια, κατασκευασμένα από ζιρκόνιο, άφνιο, ή κράμα άφνιο, χρειάστηκαν από βολφράμιο διαβρωθεί σε δευτερόλεπτα, αν ο τεμαχισμός αερίου που περιέχει οξυγόνο. Ακόμη και με αυτά τα ειδικά υλικά, η ζωή του ηλεκτροδίου με χρήση αέρα πλάσματος ήταν πολύ μικρότερη από τη διάρκεια ζωής των ηλεκτροδίων που συνδέονται με τα συμβατικά πλάσμα. Αν και κοπής αέρα δεν δόθηκε συνέχεια στα τέλη της δεκαετίας του 1960 στις Ηνωμένες Πολιτείες και το δυτικό κόσμο, η σταθερή πρόοδος στην Ανατολική Ευρώπη με την εισαγωγή του "Feinstrahl Brenner» (δάδα που παράγει ένα περιορισμένο τόξο), που αναπτύχθηκε από τον Manfred van Ardenne. Η τεχνολογία αυτή υιοθετήθηκε στη Ρωσία και τελικά στην Ιαπωνία. Ο βασικός προμηθευτής έγινε Mansfeld της Ανατολικής Γερμανίας. Πολλά ναυπηγεία της Ιαπωνίας ήταν από τους πρώτους χρήστες του εξοπλισμού αέρα κοπής πλάσματος. Ωστόσο, η ζωή του ηλεκτροδίου ήταν σχετικά μικρή και οι μελέτες αποκάλυψαν ότι η περικοπή πρόσωπο του αντικειμένου εργασίας εμφάνισαν υψηλό ποσοστό του αζώτου σε λύση η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει το πορώδες, όταν στη συνέχεια συγκολλούνται. Νερό Shield Plasma κοπής (1965) Νερό ασπίδα κοπής με πλάσμα ήταν παρόμοια με διπλή ροή, εκτός από ότι το νερό είχε αντικαταστήσει το φυσικό αέριο ασπίδα. Κόψτε εμφάνιση και τη ζωή ακροφυσίου βελτιώθηκαν λόγω της δροσιάς που παρέχονται από το νερό. Κόψτε καθετότητα, ταχύτητα κοπής και η συσσώρευση σκουριά δεν ήταν μετρήσιμο βελτιωθεί με την πάροδο διπλής ροής πλάσματος κοπή, διότι το νερό δεν παρέχουν πρόσθετες συστολή τόξου. Νερό κοπής Injection (1968) Νωρίτερα, αναφέρθηκε ότι το κλειδί για τη βελτίωση της ποιότητας περικοπή ήταν αυξανόμενη συστολή τόξο με παράλληλη πρόληψη του διπλού τόξου. Στο πλάσμα έγχυση νερού κοπής της διαδικασίας, το νερό ήταν ακτινωτά εγχέεται στο τόξο με ομοιόμορφο τρόπο, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5. Η ακτινική συμπίεση του νερού στο τόξο παρέχεται υψηλότερο βαθμό συστολής τόξο από ό, τι θα μπορούσε να επιτευχθεί μόνο από το ακροφύσιο του χαλκού και μόνο. Οι θερμοκρασίες Arc στην περιοχή αυτή εκτιμάται ότι η προσέγγιση 50.000 ° Κ ή περίπου εννέα φορές η θερμοκρασία της επιφάνειας του ήλιου και περισσότερο από δύο φορές τη θερμοκρασία του συμβατικού τόξο πλάσματος. Το καθαρό αποτέλεσμα βελτιώθηκε καθετότητα κοπεί, αυξημένες ταχύτητες κοπής και την εξάλειψη των Σκωρία κατά την κοπή μαλακού χάλυβα. Radial ένεση νερό συστολή τόξο έχει αναπτυχθεί και κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1968 από τον Richard W. καναπέ Jr, Πρόεδρος της Hypertherm, Inc 
| Σχήμα 5. Νερού κοπής πλάσματος ένεση. |
Μια άλλη προσέγγιση για να σφίγγω το τόξο με το νερό ήταν να αναπτυχθεί μια στροβιλιμένος δίνη του νερού γύρω από το τόξο. Με την τεχνική αυτή, η συστολή τόξο εξαρτάται από την ταχύτητα στροβιλισμού απαιτείται για την παραγωγή ενός σταθερού δίνη νερού. Η φυγόκεντρος δύναμη που δημιουργείται από την υψηλή ταχύτητα στροβιλισμού έτεινε να ισοπεδώσουν το δακτυλιοειδές ταινία του νερού κατά το τόξο και, ως εκ τούτου, επιτυγχάνεται λιγότερο ασφυκτικά επίδραση από ό, τι με ακτινικές έγχυση νερού. Σε αντίθεση με τη συμβατική διαδικασία που περιγράφεται παραπάνω, βέλτιστη ποιότητα κοπής με νερό ψεκασμού πλάσματος λήφθηκαν σε όλα τα μέταλλα με ένα μόνο αέριο: άζωτο. Αυτή η ενιαία απαίτηση του φυσικού αερίου έκανε τη διαδικασία πιο οικονομικό και πιο εύκολο στη χρήση. Φυσικά, το άζωτο ήταν ιδανικό, λόγω της μεγαλύτερης ικανότητάς του να μεταφέρει θερμότητα από το τόξο στο επεξεργαζόμενο κομμάτι. Η θερμική ενέργεια που απορροφάται από άζωτο, όταν αποσυνδεθεί το εγκατέλειψε όταν το ανασυστημένο στο επεξεργαζόμενο κομμάτι. Παρά τις εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες στο σημείο όπου το νερό επέδρασαν το τόξο, λιγότερο από το 10% του νερού εξατμίζεται. Το υπόλοιπο νερό βγήκε από το ακροφύσιο με τη μορφή ενός κωνικού σπρέι, το οποίο ψύχεται την άνω επιφάνεια του αντικειμένου εργασίας. Αυτή η πρόσθετη ψύξη εμποδίζεται ο σχηματισμός οξειδίων στην επιφάνεια κοπής και αποτελεσματικά ψύχεται το ακροφύσιο στο σημείο του μέγιστου φορτίου θερμότητας. Ο λόγος για συστολή τόξο στη ζώνη του ψεκασμού νερού ήταν η δημιουργία ενός μονωτικού οριακού στρώματος του ατμού μεταξύ του τζετ στο πλάσμα και η ένεση του νερού. (Αυτό το οριακό στρώμα ατμού, το "Linden Frost Layer," είναι η ίδια αρχή που επιτρέπει μια σταγόνα νερό για να χορεύουν γύρω από μια καυτή μεταλλική πλάκα και όχι αμέσως εξάτμισης.) Ζωή Ακροφύσιο αυξήθηκαν σημαντικά με την τεχνική της ένεσης νερό επειδή το οριακό στρώμα ατμού μόνωση του ακροφυσίου από την έντονη θερμότητα του τόξου, και το νερό ψύχεται και να προστατεύεται το ακροφύσιο στο σημείο της μέγιστης συστολής τόξου και τη μέγιστη θερμική τόξο. Η προστασία που παρέχεται από τον ατμό οριακό στρώμα νερού επέτρεψε επίσης μια μοναδική σχεδιαστική καινοτομία: ολόκληρο το κάτω μέρος του ακροφυσίου θα μπορούσε να είναι κεραμικά. Ως εκ τούτου, διπλό ηλεκτρικό τόξο, μια σημαντική αιτία της καταστροφής ακροφύσιο, ήταν σχεδόν εξαλειφθεί. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του τα κομμένα άκρα ήταν ότι η δεξιά πλευρά του εγκοπή ήταν πλατεία και στην αριστερή πλευρά της η εγκοπή ήταν ελαφρώς λοξότμητη. Αυτό δεν προκλήθηκε από την έγχυση νερού, αλλά μάλλον προέκυψε από τη φορά του ρολογιού δίνη του αερίου του πλάσματος. Αυτή η δίνη που προκαλείται περισσότερη ενέργεια τόξο να δαπανηθούν στη δεξιά πλευρά του το αυλάκι κοπής. Αυτή η ίδια περικοπή ασυμμετρία υπήρχε χρησιμοποιώντας το συμβατικό "στεγνά" κόψιμο όταν η κοπή του φυσικού αερίου ήταν στροβιλίζεται. Αυτό σήμαινε ότι η κατεύθυνση του ταξιδιού που απαιτείται για να είναι κατάλληλα επιλεγμένα για να παράγουν ένα τετράγωνο στη σωστή πλευρά του αντικειμένου εργασίας. Στην περίπτωση της κοπής ένα δαχτυλίδι με παράλληλες πλευρές, η εξωτερική ακτίνα θα περιοριστεί στην δεξιόστροφη κατεύθυνση, η οποία δίνει ένα τετράγωνο στη δεξιά πλευρά. Ομοίως, το κόψιμο γίνεται μέσα σε μια αριστερόστροφη κατεύθυνση για να διατηρηθεί ένα τετράγωνο άκρη στο εσωτερικό του δακτυλίου. Μια αριστερόστροφα δαχτυλίδι στροβιλισμού μπορεί να παρασχεθεί η οποία αντιστρέφει τη ροή του στροβιλισμού του φυσικού αερίου και, κατά συνέπεια, επίσης, η καλή πλευρά της τομής στην αριστερή πλευρά. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί εάν ένα σύστημα δύο κοπής δάδα έπρεπε να κόψετε τμήματα είδωλο ταυτόχρονα. Muffler νερού και επιτραπέζιου νερού (1972) Δεδομένου ότι η διαδικασία τόξο πλάσματος ήταν μια εξαιρετικά συμπυκνωμένη πηγή θερμότητας έως και 50.000 K, υπήρχαν κάποιες αρνητικές παρενέργειες με τα οποία να υποστηρίζουν: • Στο υψηλότερο τόξο ρεύμα, κοπή πλάσματος που δημιουργούνται από μια έντονη επίπεδο θορύβου πάνω που προβλέπεται κανονικά σε χώρους εργασίας, απαιτώντας την προστασία των αυτιών. • Ο καπνός και δυνητικά τοξικό αέριο που αναπτύχθηκε στο χώρο εργασίας, που απαιτεί καλό αερισμό. • Η υπεριώδης ακτινοβολία, η οποία θα μπορούσε δυνητικά να οδηγήσει σε δέρμα και τα μάτια εγκαύματα, απαιτείται προστατευτική ενδυμασία και μαύρα γυαλιά. Αυτές οι παρενέργειες άνοιξε τη διαδικασία τόξο πλάσματος στην κριτική τι αφορά το περιβάλλον. Κάτι έπρεπε να βρεθεί να ασχοληθεί με αυτές τις προβληματικές περιοχές. Το 1972, εισήγαγε Hypertherm και κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το κασκόλ νερό και το νερό των συστημάτων ελέγχου της ρύπανσης πίνακα, η οποία ήλεγχε τις δυνητικά επικίνδυνες επιπτώσεις της κοπής με τόξο πλάσματος. Muffler Νερό Το σύστημα κασκόλ νερού δημιούργησε μια μεγάλη ασπίδα νερό ροή γύρω από το φακό που παρήγαγε τα ακόλουθα οφέλη όταν χρησιμοποιείται με Επιτραπέζιο Νερό: • Το υψηλό επίπεδο θορύβου του τόξου πλάσματος ήταν σημαντικά μειωμένη από το αποτέλεσμα του περιορισμού των θορύβων από την κουρτίνα νερού. • Καπνού και τοξικών αερίων ήταν περιορίζεται στον τομέα της κουρτίνας νερού, το οποίο λειτούργησε ως καθαριστής νερό, αφαιρώντας τα σωματίδια καπνού μέσα στο νερό. • Αντηλιά Arc μειώθηκε σε ένα επίπεδο που ήταν λιγότερο επικίνδυνο για τα μάτια. • Με την κατάλληλη χρωστική ουσία στο νερό, η υπεριώδης ακτινοβολία ήταν μειωμένη. Πίνακας Νερό Η δεξαμενή νερού του υδροφόρου ορίζοντα βρίσκεται κάτω από το κομμάτι εργασίας ενθυλακώνονται τα υψηλής έντασης θόρυβο από τη διαφυγή από το κάτω μέρος της κοπής και επίσης απορροφάται σωματίδια καπνού. Υποβρύχια κοπής (1977) Περαιτέρω προσπάθειες της Ευρώπης να μειώσει το επίπεδο θορύβου του τόξου πλάσματος και να εξαλείψει την ανάπτυξη καπνίζουν όσο το δυνατόν οδήγησε στην υποβρύχια κοπή. Αυτή η μέθοδος για την υψηλή του πλάσματος δύναμη κοπής με κοπή ρεύματα πάνω από 100 ενισχυτές έχει γίνει τόσο δημοφιλές που και σήμερα, πολλά συστήματα υψηλής ισχύ κοπής πλάσματος περικοπή κάτω από το νερό. Για υποβρύχια κοπή πλάσματος, το κομμάτι είναι βυθισμένη περίπου 2 έως 3 ίντσες κάτω από το νερό και λάμπα πλάσματος κοπεί ενώ βυθισμένο στο νερό. Το επίπεδο θορύβου και καπνού καθώς και το έντονο φως τόξο μειώνονται δραματικά. Ένα αρνητικό αποτέλεσμα αυτής της κοπής της μεθόδου είναι ότι το κομμάτι δεν μπορεί να παρατηρηθεί κατά την κοπή και την ταχύτητα κοπής μειώνεται κατά 10-20%. Περαιτέρω, ο χειριστής μπορεί πλέον να προσδιοριστεί από τον ήχο τόξο αν η κοπή διαδικασία εξελίσσεται σωστά και αν οι αναλώσιμα παράγουν μια καλή ποιότητα κοπής. Τέλος, κατά την κοπή σε νερό, λίγο νερό που περιβάλλει τη ζώνη κοπής είναι διαχωριστεί σε οξυγόνο και υδρογόνο, και το απελευθέρωσε οξυγόνο έχει την τάση να συνδυάζονται με το λιωμένο μέταλλο από το κόψιμο (κυρίως αλουμίνιο και άλλα μέταλλα φωτός) για να σχηματίσουν οξείδιο του μετάλλου, το οποίο αφήνει ελεύθερο αέριο υδρογόνο στο νερό. Όταν αυτό το υδρογόνο συλλέγει σε μια τσέπη κάτω από το κομμάτι, δημιουργεί μικρές εκρήξεις, όταν αναζωπυρώθηκε με την εκτόξευση πλάσματος. Ως εκ τούτου, το νερό πρέπει να είναι συνεχώς ταραγμένοι, ενώ κοπή μετάλλων αυτών. Υποβρύχια Muffler Με βάση τη δημοτικότητα της υποβρύχιας κοπής, το 1986 Hypertherm σχεδιασμένο και κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια υποβρύχια κασκόλ νερό το οποίο εγχέεται αέρα γύρω από το φακό, για την ίδρυση μία φυσαλίδα αέρα στην οποία κοπή θα μπορούσε να προχωρήσει. Αυτό έγινε ο αέρας εγχέεται υποβρύχια κοπή διαδικασία, η οποία είναι πιο συχνά χρησιμοποιείται με οξυγόνο κοπής έως 260 αμπέρ. Η χρήση αυτής της διαδικασίας αυξημένη ποιότητα κοπής και παράγονται συνήθως επικρατούν υψηλές ταχύτητες κοπής επιτυγχάνεται με την ίσαλο γραμμή και «στον αέρα» τις τεχνικές κοπής πλάσματος. Χαμηλή-Amp Air Plasma κοπής (1980) Το 1980, το πλάσμα τόξο κοπής κατασκευαστές εξοπλισμού στο δυτικό ημισφαίριο, καθιέρωσε συσκευή που χρησιμοποιούν αέρα ως αέριο του πλάσματος, κυρίως για τα χαμηλά ενισχυτή συστημάτων πλάσματος. Από τις αρχές του 1983, Θερμική Dynamics ξεκίνησε το PAK3 και ΔΔΠ εισήγαγε το ZIP-CUT. Και οι δύο μονάδες ήταν εξαιρετικά επιτυχείς, ένα στις ΗΠΑ και το άλλο στην Ευρώπη. Αυτό άνοιξε μια νέα εποχή για την κοπή με τόξο πλάσματος η οποία αύξησε το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς περίπου 50 φορές στη δεκαετία του 1980 και δημιούργησε πολλούς νέους κατασκευαστές. Κοπή με δέσμη πλάσματος τόξο έγινε τελικά αποδεκτός ως η νέα μέθοδος για την κοπή μετάλλων και θεωρείται ένα πολύτιμο εργαλείο σε όλους τους τομείς της σύγχρονης βιομηχανίας μεταλλουργίας. Με τη νέα ώθηση που δόθηκε στο τόξο πλάσματος κοπή της βιομηχανίας μέσω του αυξημένου ανταγωνισμού, πολλές νέες βελτιώσεις που εισήχθησαν το οποίο έκανε τη διαδικασία εύκολο στη χρήση. Η διαδικασία ήταν πολύ πιο αξιόπιστα και απαιτείται λιγότερη ικανότητα για να λειτουργήσει. Σχέδια παροχής ρεύματος με χρήση στερεάς κατάστασης πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας μετατροπέα τεχνολογία βελτιωμένα χαρακτηριστικά τόξο και μείωσε το μέγεθος και το βάρος των συστημάτων. Hypertherm έκανε και άλλες συνεισφορές με τέτοια διπλώματα ευρεσιτεχνίας, όπως η υποστροφή (ή έναρξη επαφής) πυρσό που αποβάλλεται τόξο υψηλής συχνότητας εκκίνησης, και ο αέρας-ένεση ακροφύσιο ασπίδα, η οποία προστατεύεται εμπρός τμήματα τέλος κατά τη διάρκεια της διάτρησης μετάλλου. Οξυγόνου κοπής πλάσματος (1983) Δεδομένου ότι η παραδοσιακή μέθοδος κοπής χάλυβα ήταν η oxyfuel διαδικασία, ήταν λογικό ότι οι μηχανικοί που αναπτύχθηκαν στο πλάσμα κοπής τόξο προσπάθησε από την αρχή να χρησιμοποιεί το οξυγόνο ως αέριο του πλάσματος. Ωστόσο, οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες στο άκρο του ηλεκτροδίου και η παρουσία καθαρού οξυγόνου προκάλεσε όλα τα γνωστά υλικά ηλεκτροδίων για την ταχεία επιδείνωση, έτσι είτε δεν περικοπές θα μπορούσαν να γίνουν περικοπές ή μόνο μιας πολύ μικρής διάρκειας το γεγονός αυτό κατέστησε το οξυγόνο και αέρα απαράδεκτο το πλάσμα αέρια. Οξυγονοκοπή ως εκ τούτου εγκαταλείφθηκε κατά τα πρώτα χρόνια της ανάπτυξης της τεχνολογίας κοπής πλάσματος. Στις αρχές του 1970, διαπιστώθηκε ότι και ζιρκόνιο άφνιο σε βιομηχανικά διαθέσιμη μορφή είχε αντισταθεί την ταχεία επιδείνωση που σημειώθηκε με την κοπή με τόξο πλάσματος οξυγόνου. Αέρα και το οξυγόνο ως αέρια πλάσματος και πάλι έγινε της ακραίας ενδιαφέροντος. Hypertherm πήρε αυτή την πρόκληση και άρχισαν προσπάθειες Ε & Α στα σοβαρά. Το 1983, η εταιρεία πέτυχε με ένα βελτιωμένο σχέδιο δάδα που έδωσε τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν οξυγόνο ως αέριο του πλάσματος. Ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την έγχυση νερού κοπής πλάσματος τόξο οξυγόνο χορηγήθηκε και οξυγόνου κοπής πλάσματος έγινε η τελευταία εξέλιξη στην τεχνολογία τόξου πλάσματος. Πλάσμα οξυγόνου κοπής προσφέρει ένα ευρύ φάσμα των συνθηκών Σκωρία χωρίς ταχύτητα κοπής, αυξημένη ταχύτητα κοπής έως και κατά 30%, ενώ λειτουργούν σε χαμηλότερα των σημερινών επιπέδων, και παράγονται ομαλή, πλατεία, και το μαλακότερο άκρες. Η προκύπτουσα άκρη περικοπή ήταν πιο εύκολο να κατασκευάσει από την κάμψη ή συγκόλληση. Όλοι οι χάλυβες, συμπεριλαμβανομένων των υψηλής αντοχής, χαμηλή χάλυβες, κόπηκαν τώρα Σκωρία δωρεάν με τη νέα αυτή διαδικασία. Το κρίσιμο τμήμα συνέχισε να είναι η ζωή του ηλεκτροδίου, το οποίο, ακόμη και όταν χρησιμοποιούν το άφνιο, παρέμεινε περιορισμένη. Ωστόσο, η μείωση της ποιότητας του χάλυβα κοπεί με το οξυγόνο ήταν θαυμάσια, και οι περισσότεροι τελικοί χρήστες που βρέθηκαν τα μειονεκτήματα της πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα και ποιότητα κοπής στο πρόσωπο του μικρότερη διάρκεια ζωής των ηλεκτροδίων να είναι αποδεκτή. Δαπανηρή μετά τη μείωση των εργασιών εξόδου από άλλες σκουριές συχνά συνδέεται με τη μείωση του αζώτου ήταν σχεδόν εξαλειφθεί με πλάσμα οξυγόνου. Οξυγόνου κοπής πλάσματος Injection (1985) Οξυγόνου κοπής πλάσματος ένεση παρακαμφθεί το πρόβλημα της ζωής του ηλεκτροδίου με τη χρήση του αζώτου, όπως το αέριο του πλάσματος και την ενέσιμη κατάντη οξυγόνο στην έξοδο του ακροφυσίου όπως φαίνεται στο Σχήμα 6. 
| Σχήμα 6. Οξυγόνου κοπής πλάσματος ένεση. |
Η διαδικασία αυτή χρησιμοποιείται αποκλειστικά σε μαλακό χάλυβα και ελαφρώς αυξημένη την κοπή ταχύτητες. Ωστόσο, σημαντικά μειονεκτήματα ήταν η έλλειψη καθετότητα κομμένα, υπερβολική αφαίρεση εγκοπή, σύντομη ζωή ακροφύσιο, και περιορισμένη ευελιξία (μαλακό χάλυβα). Ενώ η διαδικασία αυτή εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε ορισμένες περιοχές, η περιορισμένη αύξηση των επιδόσεων που σχετίζονται με αυτό δεν δικαιολογεί το επιπλέον κόστος αυτής της μάλλον περίπλοκο και λεπτό σχεδιασμό φακό. Βαθιά κοπής πλάσματος Νερό Στη δεκαετία του 1990, η ατομική βιομηχανία ενέργειας βρέθηκε αντιμέτωπος με δύο σημαντικές προκλήσεις: 1. Πώς να παρατείνει τη διάρκεια ζωής των υφιστάμενων πυρηνικών εγκαταστάσεων 2. Πώς να διαλύσει μη λειτουργικές μονάδες Ενώ ο κλάδος της ηλεκτροπαραγωγής εργάζεται σκληρά για να αναπτύξουν διαδικασίες για την επισκευή στοιχείων στην πισίνα του αντιδραστήρα, η ατομική προμήθειες πολλών χωρών αναζητούν μεθόδους για να μειώσει τα δαπανηθέντα αντιδραστήρες και άλλα συστατικά σε μικρά κομμάτια για διάθεση. Από τα στοιχεία του αντιδραστήρα και των βοηθητικών πρέπει να φυλάσσονται σε μια δεξαμενή νερού, όλα επισκευής και αποσυναρμολόγησης πρέπει επίσης να έχει γίνει υποβρύχια. Δεδομένου ότι ένα μεγάλο μέρος των συστατικών είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα, κοπής πλάσματος είναι μια επιθυμητή μέθοδο. Ξεπερνώντας τα προβλήματα της υποβρύχιας κοπής ήταν μια πρόκληση για το πλάσμα τους κατασκευαστές εξοπλισμού με τα περισσότερα αρνούνται να συμμετάσχουν στη διαδικασία. Hypertherm έχει συνεργαστεί με διάφορες εργοληπτικές επιχειρήσεις με τη βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας για την ανάπτυξη του πλάσματος εξοπλισμό κοπής για υποβρύχια κοπή. Το 1990 PAC500 Hypertherm του 1000 ενισχυτή πλάσμα σύστημα χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία για τη μείωση έως και 4 1 / 2 "(114 mm) από ανοξείδωτο θερμικών ασπίδων χάλυβα κάτω των 15 ποδιών (4,56 m) του νερού στο Κονέκτικατ Αμερικανού εργοστάσιο πυρηνικής ενέργειας. Επίσης, το 1990, το MAX100 και MAX200 χρησιμοποιήθηκαν υποβρύχια σε διάφορες τοποθεσίες σε βάθος 25 ποδιών (7,62 m). Τα σχέδια γίνονται για να μειώσει κάτω από 100 πόδια (30,48 m) για υπεράκτιες εφαρμογές. Υψηλή κοπής πλάσματος πυκνότητας (1990) Laser κοπής έχει καταστεί σημαντικός ανταγωνιστής του μετάλλου-κοπής βιομηχανία λόγω της ικανότητάς της να παράγει υψηλής ποιότητας περικοπές με μεγαλύτερη ακρίβεια. Για να αναλάβει μια θέση στην ακρίβεια της αγοράς μετάλλων κοπής, το πλάσμα κατασκευαστές εξοπλισμού έχουν αυξήσει τις προσπάθειές του σχεδιασμού τους για να βελτιώσουν περαιτέρω την ποιότητα κοπής του εξοπλισμού τους. Στις αρχές του 1990 είδαμε την πρώτη όρθια εγκατάσταση ποιότητα πλάσμα 40 με 90 ενισχυτές, η οποία παρήγαγε μια περικοπή τετραγωνισμένη και μειωμένη εγκοπή πλάτους με αυξημένη ταχύτητα κοπής. Ορισμένες μονάδες έχουν έρθει από Ιάπωνες κατασκευαστές. Hypertherm έχει εισαγάγει την τεχνολογία HyDefinition του να είναι ανταγωνιστικός σε αυτήν την αγορά. Οι προσδοκίες είναι ότι η μείωση του πλάσματος θα είναι σύντομα να είναι της ίδιας ποιότητας με μια περικοπή λέιζερ. Από το πλάσμα εξοπλισμός είναι πολύ χαμηλότερο σε κεφαλαιουχικό κόστος από ό, τι μια μονάδα λέιζερ, αναμένουμε ότι αυτό το είδος της κοπής πλάσματος, θα γίνει ένα σημαντικό ανταγωνιστή στην αγορά κοπή με λέιζερ σήμερα. Laser Η διαρκής αναλώσιμα (1990) Από αέρα και οξυγόνου κοπής πλάσματος έχουν γίνει πιο δημοφιλή, το μείζον θέμα έχει γίνει το σύντομο κύκλο ζωής των αναλώσιμων εξαρτημάτων τους. Οι μεγάλοι κατασκευαστές του πλάσματος συστήματα κοπής εργάζονται σε αυτό το θέμα. Αναμένεται ότι στο εγγύς μέλλον ότι η διάρκεια ζωής του αέρα / οξυγόνου ηλεκτρόδια θα πρέπει να επεκταθεί σημαντικά, μειώνοντας το κόστος της κοπής πλάσματος, γεγονός που καθιστά αυτή τη διαδικασία πολύ πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο για την κοπή χάλυβα. Hypertherm έχει εισαγάγει την τεχνολογία LongLife του για αρκετά μοντέλα τα οποία προσφέρουν πολύ αυξημένες ζωή μέρη. Συμπέρασμα Από την επισκόπηση αυτή, είναι σαφές ότι η διαδικασία του πλάσματος έχει κάνει εκπληκτική πρόοδο τα τελευταία τριάντα πέντε χρόνια, ιδιαίτερα τα τελευταία πέντε χρόνια. Σήμερα, τρεις έντονες τάσεις μπορούν να εντοπιστούν: 1. Η αγορά για τα ελαφρά χέρι-κοπής μονάδες με τα σημερινά επίπεδα κάτω των 200 amps θα συνεχίσει να επεκτείνεται. Αυτή η επέκταση της αγοράς θα προσελκύσει περισσότερους ανταγωνιστές που θα παράγουν βελτιωμένα προϊόντα και να διευρύνουν την αγορά για χαμηλής ενισχυτή πλάσμα του αέρα. 2. Η αγορά για τα μηχανήματα κοπής και τα ρομπότ θα συνεχίσουν να αναζητούν υψηλής ποιότητας, κοντά ανοχή κοπή από τα συστήματα κοπής πλάσματος. Ελκυστική τιμή του πλάσματος οξυγόνου και απλούστερο και πιο ελαφρύ με χαμηλό ενισχυτή μονάδες θα ανταγωνιστούν ευνοϊκά με τον εξοπλισμό λέιζερ-κοπή. Hypertherm, με την τεχνική ηγεσία της, θα συνεχίσει να διαδραματίζει κυρίαρχο ρόλο σε αυτό το τμήμα της αγοράς. 3. Έρευνα και ανάπτυξη σε αναλώσιμα μέρη και φλογοκόπτες θα συνεχίσει, συνεχώς επεκτείνει τη διάρκεια ζωής των αναλώσιμων και τη βελτίωση της ποιότητας κοπή. Όπως κοπής πλάσματος προσεγγίσεις ώριμη φάση της, η βιομηχανία καλείται να παρέχει πιο ακριβή δάδες και αναλώσιμα μέρη, καθώς και τις πηγές ενέργειας της προηγμένης τεχνολογίας. Σε γενικές γραμμές, αναμένεται ότι η αγορά κοπής πλάσματος θα συνεχιστεί κατά μήκος μιας υψηλά ποσοστά αύξησης για το προβλέψιμο μέλλον. |