Obor plasma

Obor plasma (dikenal juga sebagai busur plasma, pistol plasma, atau cutter plasma) adalah suatu perangkat untuk menghasilkan aliran plasma yang terarah.^[1] Plasma jet dapat digunakan untuk berbagai keperluan antara lain pemotongan plasma, penyemprotan plasma, dan pembuangan limbah busur plasma.

Jenis obor plasma termal

Plasma termal dihasilkan dalam obor plasma menggunakan arus searah (DC), arus bolak-balik (AC), radio frekuensi (RF) maupun sumber energi lainnya. Obor DC adalah yang paling umum digunakan dan diteliti, karena, jika dibandingkan dengan AC: "menghasilkan sedikit kebisingan dan kedipan, lebih stabil dalam pengoperasiannya, lebih mudah dikendalikan, hanya memerlukan dua elektrode, konsumsi elektrode lebih rendah, sedikit lebih rendah refraktori [panas] yang menyelubunginya, serta lebih rendah konsumsi energinya.^[2]

Obor termal plasma tipe DC, busur non-transfered, berdasarkan katode panas

Skema obor plasma untuk pengelasan

Pada obor DC, busur elektrik terbentuk di antara elektrode (dapat terbuat dari tembaga, tungsten, grafit, molibdenum, perak, dsb.), dan plasma termal terbentuk dari aliran berkelanjutan dari gas pembawa/gas kerja, menghasilkan output sebagai jet/nyala plasma (seperti terlihat pad gambar sebelah kanan). Dalam obor DC, gas pembawa dapat berupa, misalnya: oksigen, nitrogen, argon, helium, udara, hidrogen;^[2] dan meskipun demikian, tidak berarti harus sebagai gas (oleh karenanya, lebih tepat diberi istilah fluida pembawa).

Sebagai contoh, obor plasma untuk penelitian di Institute of Plasma Physics (IPP) di Praha, Republik Ceko, menggunakan pusaran H₂O (dengan penambahan sedikit argon untuk menginisiasi busur), dan menghasilkan nyala plasma dengan kecepatan dan temperatur tinggi.^[3] Kenyataannya, ini merupakan studi awal kestabilan busur yang diterapkan pada pusaran air.^[4] Secara keseluruhan, bahan elektrode dan fluida pembawa harus benar-benar cocok dan spesifik untuk menghidari korosi atau oksidasi berlebihan pada elektrode (dan kontaminasi bahan yang akan diberi perlakuan), sambil tetap menjaga kecukupan tenaga dan fungsi.

Lebih jauh, laju aliran gas pembawa dapat ditingkatkan untuk menghasilkan plasma jet yang lebih besar dan terarah akibat kenaikan arus busur, dan sebaliknya.

Nyala plasma dari obor plasma yang sebenarnya hanya memiliki panjang beberapa inci. Ini yang membedakan dari senjata plasma jarak jauh pada film-film fiksi.

Transferred vs Non-Transferred

Penting untuk dicatat bahwa ada dua jenis obor DC: non-transferred dan transferred. Pada obor DC non-transferred, elektrode berada di dalam badan/housing obor itu sendiri (tempat terbentuknya busur). Sedangkan pada jenis transferred — satu elektrode berada di luar (dan biasanya bahan konduksi), memungkinkan busur terbentuk di luar obor dengan jarak yang lebih jauh.

Keuntungan obor DC transferred adalah busur plasma terbentuk di luar badan berpendingin air, mencegah kehilangan panas — sebagai pembanding obor non-transferred, di mana efisiensi elektrik ke thermal bisa jatuh 50%, tetapi air panasnya itu sendiri dapat dimanfaatkan.^[3] Lebih jauh obor DC transferred dapat digunakan pada pengaturan obor-kembar, yang mana satu adalah katode dan lainny adalah anode, yang memiliki kelebihan system mentransfer obor-tunggal. Tetapi, memungkinkan digunakan dengan bahan non konduktif, karena tidak perlu sesuatu pada elektrode satunya.^[2] Elektrode pada obor non-transferred lebih besar, karena mereka diselimuti busur plasma.

Plasma berkualitas dihasilkan dari fungsi densitas, suhu dan tenaga obor (lebih besar lebih baik). Mempertimbangkan efisiensi obor itu sendiri — hal ini bervariasi tergangung pabrikan dan teknologi obornya.

Lihat juga

Gambar

Close up of a Hypertherm HyPerformance plasma torch cutting metal
Prototype STEP-NC system driving plasma torch with ESAB CNC to cut and bevel half-inch steel plate. Laser marking of the front and back of the plate was also done in earlier operations.
Sector field ICP-MS torch
Sector field ICP-MS torch

Referensi

^ Jeffus, Larry F. (2002). Welding: principles and applications. Cengage Learning. p. 180. ISBN 978-1-4018-1046-7.
^ ^a ^b ^c Gomez, E.; Rani, D.A.; Cheeseman, C.R.; Deegan, D.; Wise, M.; Boccaccini, A.R. (2009). "Thermal plasma technology for the treatment of wastes: A critical review". Journal of Hazardous Materials 161 (2–3): 614–626. doi:10.1016/j.jhazmat.2008.04.017. PMID 18499345
^ ^a ^b Hrabovský, Milan; Kopecky, V.; Sember, V.; Kavka, T.; Chumak, O.; Konrad, M. (August 2006). "Properties of Hybrid Water/Gas DC Arc Plasma Torch". IEEE Transactions on Plasma Science 34 (4): 1566–1575. Bibcode:2006ITPS...34.1566H. doi:10.1109/TPS.2006.878365
^ Kavka, T; Chumak, O.; Sember, V.; Hrabovsky, M. (July 2007). "Processes in Gerdien arc generated by hybrid gas-water torch". 28th ICPIG.

[1] Jeffus, Larry F. (2002). Welding: principles and applications. Cengage Learning. p. 180. ISBN 978-1-4018-1046-7.

[:0-2] Gomez, E.; Rani, D.A.; Cheeseman, C.R.; Deegan, D.; Wise, M.; Boccaccini, A.R. (2009). "Thermal plasma technology for the treatment of wastes: A critical review". Journal of Hazardous Materials 161 (2–3): 614–626. doi:10.1016/j.jhazmat.2008.04.017. PMID 18499345

[:1-3] Hrabovský, Milan; Kopecky, V.; Sember, V.; Kavka, T.; Chumak, O.; Konrad, M. (August 2006). "Properties of Hybrid Water/Gas DC Arc Plasma Torch". IEEE Transactions on Plasma Science 34 (4): 1566–1575. Bibcode:2006ITPS...34.1566H. doi:10.1109/TPS.2006.878365

[4] Kavka, T; Chumak, O.; Sember, V.; Hrabovsky, M. (July 2007). "Processes in Gerdien arc generated by hybrid gas-water torch". 28th ICPIG.

[1]

[2]

[3]

[4]