Tα ηλεκτρόδια για τα μεταλλοκοπτικά μηχανήματα πλάσματος υψηλής ισχύος είναι αναλώσιμα υψηλών προδιαγραφών.  Μοιάζουν σχεδιαστικά και από άποψη υλικού κατασκευής, και προσφέρουν τις ίδιες περίπου υπηρεσίες με τα μπουζί των αυτοκινήτων. Όμοια με τα μπουζί, τα ηλεκτρόδια εκπέμπουν ηλεκτρικό ρεύμα υψηλής τάσης σε περιβάλλον πολύ υψηλών θερμοκρασιών. Τα υλικά κατασκευής τους πρέπει να αντέχουν στη θερμοκρασία του τόξου πλάσματος, τα αέρια προστασίας που τα περιβάλλουν καθώς αυτά περιδινούνται με μεγάλες ταχύτητες και να δρούν και σαν αδιαπέραστο φράγμα στις υψηλές πιέσεις αερίων και υγρών. Το ηλεκτρόδιο, όπως και το μπουζί, είναι το μέρος του συστήματος που κάνει την πιο σκληρή δουλειά.

Ο καλός μηχανικός μπορεί να καταλάβει πολλά για τη μηχανή του αυτοκινήτου μας ρίχνοντας μιαν απλή ματιά στην κατάσταση των μπουζί. Ο καλά εκπαιδευμένος χειριστής μηχανήματος κοπής πλάσματος μπορεί να κάνει το ίδιο αν ξέρει πώς να ελέγξει το ηλεκτρόδιο, αν γνωρίζει πώς φθείρεται σιγά-σιγά όταν οι ρυθμίσεις της μηχανής είναι σωστές και αν μπορεί να διακρίνει τα πιθανά προβλήματα της μηχανής από την εικόνα που παρουσιάζει το ηλεκτρόδιο.

Το ηλεκτρόδιο μεταφέρει το συνεχές ρεύμα από την πηγή πλάσματος στην λαμαρίνα. Τυπικά αποτελείται από μία θήκη από χαλκό ή από  χαλκό και άργυρο που περιέχει δύστηκτο Άφνιο, τόσο δύστηκτο που αντέχει τις θερμοκρασίες ενός τόξου για κοπή σε περιβάλλον οξυγόνου ή αέρα. Αυτό το στοιχείο εκπομπής του τόξου σιγά-σιγά διαβρώνεται από την θερμοκρασία του τόξου, και το μεγάλης ταχύτητας ρεύμα των αερίων. Η μεγαλύτερη από αυτή την φθορά γίνεται στην αρχή και το τέλος της κοπής, όταν το λιωμένο άφνιο θερμαίνεται και ψύχεται πολύ γρήγορα, την ώρα δηλαδή που λιώνει και που ξαναστερεοποιείται. Όταν η φθορά είναι κανονική, δημιουργείται ένα μικρό λακουβάκι στην άκρη του που μεγαλώνει σταθερά και πολύ αργά, μερικά χιλιοστά του χιλιοστού κάθε φορά, μέχρι που φτάνει σε βάθος από 1mm μέχρι περισσότερο από 3mm, ανάλογα με το σχεδιασμό και τα υλικά κατασκευής του πυρσού και των αναλωσίμων. Όταν η λακούβα γίνεται υπερβολικά βαθιά, το τόξο αγγίζει το υλικό της θήκης του άφνιου και το λιώνει. Το ηλεκτρόδιο "χαλάει" όταν δεν μπορεί πλέον να δημιουργήσει και να συντηρήσει τόξο. Όταν το υλικό που λιώνει από το ηλεκτρόδιο κατεβαίνοντας αποτίθεται στο εσωτερικό του μπεκ δημιουργεί μιά "έκρηξη" με καταστροφικά αποτελέσματα και στο ηλεκτρόδιο και στο μπεκ.

Κανονικά, η διάρκεια ζωής του ηλεκτρόδιου σε συστήματα τελευταίας τεχνολογίας είναι 1-2 ώρες έναυσης τόξου και 200-300 ξετρυπήματα. Τα συστήματα με αέρα συνήθως πετυχαίνουν διπλάσιο χρόνο ζωής, 400-600 εναύσεις, γιατί το άζωτο που περιέχεται στον αέρα ελαττώνει την ισχύ της αντίδρασής του με το ηλεκτρόδιο. Συστήματα οξυγόνου με συμμετοχή αερίων έναυσης μπορούν να φτάσουν και τις 1000 εναύσεις πριν γίνει αναγκαία η αντικατάσταση του ηλεκτροδίου.

1.  Εικόνα κανονικής φθοράς.  Το κοίλωμα στο Άφνιο είναι κεντραρισμένο και οιμοιόμορφο, ένδειξη πως υπάρχει καλή ευθυγράμμιση των αναλώσιμων και σωστή περιδίνηση αερίων (gas swirl). Το βάθος του κοιλώματος είναι περίπου 1,6mm (HiFocus 160i). Οι εμπρόσθιες άκρες του ηλεκτροδίου είναι κοφτές και ευδιάκριτες, και δεν υπάρχει σοβαρός αποχρωματισμός του ασημένιου μέρους. Τα λίγα γκριζωπά οξείδια στην εμπρόσθια επιφάνεια του ηλεκτροδίου είναι φυσιολογικά.

 

2.  Έκκεντρη καύση.  Εύκολο να εντοπιστεί πρόβλημα. Συνήθως είναι ένδειξη πως υπάρχει σοβαρό πρόβλημα στη ροή των αεριών (όπως για παράδειγμα βουλωμένος αγωγός περιδίνισης αερίων (swirl ring) ή κακή ευθυγράμμιση των μερών της τσιμπίδας (ίσως λάθος συναρμολόγηση ή λάθος ταίριασμα των μερών). Εάν αλλάζοντας όλα τα κομμάτια της τσιμπίδας το πρόβλημα δεν διορθωθεί, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να έχει πάθει ζημιά ολόκληρη η τσιμπίδα.

3.  Υγρασία στο άναμμα.  Ένδειξη πως υπήρχε υγρασία στην έναυση. Όταν υπάρχει υγρασία στο αέριο προετοιμασίας του τόξου ( preflow gas) έχει σαν αποτέλεσμα η υψηλή συχνότητα να προσβάλλει και να φθείρει το υλικό από άργυρο. Οι εμπρόσθιες άκρες του ασημιού δεν είναι κοφτές, είναι σαν να έχουν λειανθεί με “αμμοβολή”. Ελέγχουμε το αέριο για σημεία υγρασίας. Ένας γρήγορος έλεγχος γίνεται με “το τεστ της χαρτοπετσέτας”. Κράταμε μία χαρτοπετσέτα κάτω από την τσιμπίδα ενώ ανοίγουμε τη ροή των αερίων. Δεν θα πρέπει να υπάρχουν ίχνη υγρασίας.

 

4.  Χαμηλή αρχική ροή.  Ανεπαρκής ροή αερίων στο στάδιο της έναυσης δημιουργεί το φαινόμενο του “αργού σπινθήρα” ("lazy start"). Το τόξο καθυστερεί πολύ να φτάσει από το σημείο εκκίνησης (συνήθως κάποια ακίδα) στο στοιχείο εκπομπής (emitting element). Αυτά τα ηλεκτρόδια θα έχουν γύρω από το κοίλωμα ένα αρκετά ομοιόμορφο δαχτυλίδι από λιωμένο υλικό που περιβάλλει τον πυρήνα. Η επιφάνεια θα δίνει την εντύπωση πως το εμπρόσθιο μέρος του ηλεκτροδίου έχει καλυφθεί από “πιτσιλίσματα” κόλλησης (solder splash).

5.  Έκρηξη.  Αυτό το ηλεκτρόδιο λειτούργησε τόσο λανθασμένα που έκανε μεγάλη ζημιά στην τσιμπίδα. Αφού το ηλεκτρόδιο βρίσκεται ψηλά στην γραμμή ροής, το λιωμένο υλικό του εκτοξεύεται προς τα κάτω και επικάθεται στο εσωτερικό του μπεκ που το καταστρέφει. Αν ο χειριστής δεν αντιληφθεί το πρόβλημα αμέσως, όλα τα εξαρτήματα μετά το ηλεκτρόδιο θα καταστραφούν με τον ίδιο τρόπο.
 

6.  Περίπτωση χαμηλής ροής αερίων (“Πνίξιμο” του τόξου).  Αυτό το ηλεκτρόδιο είναι γεμάτο με μικρές οπές παντού στην άκρη του, και έχει προκαλέσει αντίστοιχη ζημιά και στο εσωτερικό του μπεκ. Είναι ένδειξη χαμηλής ταχύτητας ροής αερίων. Όταν η ροή έχει μικρή ταχύτητα, προκαλείται ανεξέλεγκτη δημιουργία τόξων ανάμεσα στο μπεκ και το ηλεκτρόδιο. Ελέγξτε την ταχύτητα ροής προς την τσιμπίδα.

7.  Περίπτωση υψηλής ροής αερίων.  Εάν το μπεκ είναι σε καλή κατάσταση αλλά το ηλεκτρόδιο εμφανίζει βαθύ κοίλωμα στο κέντρο του, τότε έχουμε ένδειξη πως η ροή του αερίου έχει πολύ μεγάλη ταχύτητα. Εάν η περιδίνηση του αερίου πλάσματος είναι πολύ έντονη, έχουμε γρήγορη φθορά του ηλεκτροδίου, με εμφάνιση βαθιού κοιλώματος στο κέντρο του. Ελέγξτε την ταχύτητα ροής του αερίου του πλάσματος.

Μετάφραση από το πρωτότυπο γραμμένο από τους D. Cook και J. Start

Το παραπάνω άρθρο πρωτοδημοσιεύτηκε στο περιοδικό "Practical Welding Today " - Μάιος-Ιούνιος 2002
Κέρδισε το χάλκινο Βραβείο της American Society of Business Publication Editors (ASBPE) για την αρτιότητά του