Четвертым состоянием веществ считается плазма, которая представляет собой ионизированный газом. Из ионов, электронов, атомов, а также молекул, которые положительно заряжены, образуется этот газ. В практике плазма применяется в неоновых рекламах, при электросварке и плазменных способах обработки материала.
Получают плазму газовым и изотермическим методами. Изотермический метод предполагает нагрев газа до большой температуры, при которой совершается ионизация его за счет увеличения количества столкновений атомов и молекул. Далее газ переходит в плазменное состояние. Свободные электроны сталкиваются с остальными атомами и ионизируют их, увеличивая количество ионов.
На практике используют электрические дуги. Электрическим разрядом в газе, который представляет собой объем плазмы между электродами разной полярности, является электрическая дуга. На поверхностном слое электродов, где они контактируют с дугой, получаются анодные, а также катодные пятна. Катодное пятно — источник электронов. Благодаря ему происходит обеспечение ионизации газа в разряде.
При электронном процессе происходит поступление большого количества электронов на катоде в столб дуги. Электроны двигаются к аноду под воздействием электрического поля, вследствие чего происходит ионизация газа.
Высокая температура, сосредоточенная на маленькой площади, делает дуговой разряд источником тепловой энергии. Это наблюдается при электросварке, плазменном сваривании и порезке, а также при иных производственных процессах.
Как происходят процессы с участием плазмы?
Когда применяется электросварка, используют короткие, горящие электрические дуги (открытые). Сжатые дуги используют при плазменной обработке железа. В них столб дуги окружен плазмообразующим газом в сопле плазмотрона. Там происходит плазмообразование.
Чтобы создать стабильную плазменную дугу, используют плазмотроны. Они имеют разные конструктивные исполнения. Все конструкции плазмотронов имеют электродный узел- катод и узел-анод.
При получении плазменной струи используют 2 типа плазмотронов: плазмотроны прямого и непрямого действия. Для сварки, резки, наплавки используют дуги прямого действия. Когда совершается покрытие материала, применяют непрямые дуги. При напылении, нанесении покрытий, а также при сваривании применяют прямую, а также обратную полярность. Лучше применять прямую полярность. При сварке и наплавке применяют аргон, углекислый газ, азот. При плазменной резке используют кислород, воду и воздух.