به گزارش مجله خبری نگار،به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، محققان با انجام این کار به طولانیترین مدت زمان فعالیت مشعل پلاسما در جهان دست یافته اند.
مشعل پلاسما دستگاهی است که جریانی مداوم از پلاسما (حالت چهارم ماده) را تولید میکند. ماده در این وضعیت بسیار داغ است و الکترونها از آن کنده میشوند در نتیجه یک گاز یونیزه به وجود میآید. از این گاز میتوان برای برش دقیق مواد رسانای الکتریکی استفاده کرد و بنابراین در مصارف صنعتی کاربرد دارد.
گازهای نجیب مانند هلیوم و نئون به طور معمول در مشعلهای پلاسما به کار میروند. آرگون ترکیب شده با هیدروژن به دلیل ارزان بودن و تولید داغترین شعله و دقیقترین برش نیز معمولترین ترکیب گازی صنعتی است.
مشعل پلاسما برای برش یک قوس با ماده مورد نظر ایجاد میکند. این قوس توسط یک نازل مسی منقبض شده است که دارای سوراخ ریز است. خروجی ظریف به افزایش دما و سرعت پلاسمایی کمک میکند که از مشعل خارج میشود. دمای مشعل پلاسما ممکن است تا ۲۰ هزار درجه سانتیگراد بالا برود. جریان مشعل پلاسما همچنین به حذف مواد مذاب از سطح کمک میکند. در برش با پلاسما بر خلاف برش با استفاده از اکسیژن، فلز تحت فرآیند اکسیده نمیشود. بنابراین، میتوان آن را در طیف گستردهای از مواد مانند فولاد ضد زنگ، چدن، آلومینیوم و آلیاژهای غیر آهنی استفاده کرد.
این روش علاوه بر برش در حوزههای دیگر مانند متالورژی کم کربن، آماده سازی مواد کربنی کارایی دارد. در این کاربردها کاتد تبخیر میشود و باید دوباره تجدید شود. این امر طول عمر مشعل را محدود میکند و از سوی دیگر هزینههای نگهداری مرتبط با تجهیزات را میافزاید.
گروهی از محققان به رهبری ژائو پنگ در انستیتو علوم فیزیک Heifei یک راه حل ساده و موثر برای چالش تبخیر کاتد یافته اند.
در این تحقیق یک سیستم تغذیه پیوسته برای کاتد ایجاد شد که میتواند به سرعت کاتدهای قدیمی و فرسوده را بدون قطع کردن مشعل پلاسما پر کند. این طراحی نوآورانه است و نه تنها به غلبه بر چالش کمک میکند بلکه چند مانع مرتبط با مشعلهای پلاسما را حل میکند. این طراحی بر پنج مانع اصلی، از جمله هدایت، هدایت حرارتی، آب بندی، خنک کننده آب و مکانیزم رانش مداوم غلبه میکند.
مشعلهای پلاسما به طور معمول به مدت ۱۶۰ ساعت فعال میمانند. اما با نوآوری جدید تیم کمک میکند تا مشعل پلاسما برای مدت طولانی تری کار کند و در نتیجه هزینههای نگهداری کاهش مییابد.