n questo articolo analizzeremo i fattori più critici che contribuiscono alla qualità del taglio plasma.
Gas medio
Il gas viene utilizzato per il processo di taglio. Il processo può coinvolgere più di un gas, ad esempio un gas primario e un secondo gas. Attualmente, l'aria è ampiamente utilizzata come gas medio a causa del suo costo relativamente basso. Alcune apparecchiature richiedono anche il gas di avvio dell'arco. Il processo effettivo selezionato per il lavoro dipende dal materiale e dallo spessore del pezzo e dal metodo di taglio utilizzato.
Il gas medio viene utilizzato per formare il getto di plasma e rimuovere il metallo fuso e l'ossido generato nel processo di taglio. Un flusso di gas eccessivo eliminerà più calore dell'arco, riducendo la lunghezza del getto, con conseguente riduzione della capacità di taglio e instabilità dell'arco. Un flusso di gas troppo piccolo fa sì che l'arco plasma perda rettilineità e forza di taglio. Fa un taglio meno profondo ed è più probabile che produca scorie. Pertanto, il flusso del gas deve essere compatibile con la corrente e la velocità di taglio. Le macchine per il taglio ad arco al plasma si basano principalmente sulla pressione del gas per controllare la portata perché quando l'apertura della torcia è fissa, la pressione del gas controlla anche la portata. La pressione del gas utilizzata per tagliare un certo spessore del materiale viene solitamente selezionata in base alle specifiche delle esigenze del cliente. Per alcune applicazioni speciali, è necessario eseguire prove per determinare la pressione del gas. I gas più comunemente usati includono argon, azoto, ossigeno, aria, H35 e gas misto argon-azoto.
R: L'aria contiene circa il 78% di azoto; in termini di volume, il taglio con aria genera una specie di scoria molto simile al taglio con azoto. L'aria contiene anche circa il 21% di ossigeno. La presenza di ossigeno può velocizzare il processo di taglio. Il taglio di materiali in acciaio a basso tenore di carbonio può essere eseguito anche ad alta velocità. Inoltre, l'aria è una risorsa altamente accessibile con minori costi. Questi fatti rendono l'aria un gas medio ampiamente adottato. Tuttavia, usare l'aria da sola per il taglio ha degli svantaggi. come scorie, ossidazione da taglio e aumento di azoto. Inoltre, la durata ridotta dell'elettrodo e dell'ugello può influire negativamente sulla produttività e aumentare i costi.
B. L'ossigeno può aumentare la velocità di taglio dei materiali in acciaio dolce. In questo senso, usare l'ossigeno per il taglio è molto simile al taglio alla fiamma. L'arco plasma ad alta temperatura e ad alta energia rende il processo di taglio più veloce. Tuttavia, per prolungare la vita dell'elettrodo, questo processo deve essere eseguito con un elettrodo che resista all'ossidazione ad alta temperatura e che sia protetto dall'impatto durante l'arco, .
C. L'idrogeno viene solitamente utilizzato come gas ausiliario da miscelare con altri gas. Ad esempio, il noto gas H35, una miscela di 35% di idrogeno e 65% di argon, è uno dei gas con una forte forza di taglio dell'arco plasma a causa della presenza di idrogeno. L'idrogeno può aumentare significativamente la tensione dell'arco, quindi il getto di plasma di idrogeno ha un valore di entalpia elevato. Quando viene miscelato con argon, la sua forza di taglio a getto di plasma è notevolmente migliorata. Generalmente, per materiali metallici con uno spessore superiore a 70 mm, come gas viene comunemente usato argon + idrogeno. Se si utilizza un getto d'acqua per comprimere ulteriormente l'arco plasma argon + idrogeno, è possibile ottenere anche una maggiore efficienza di taglio.
D. L'azoto è un gas comunemente usato. Alimentato con una tensione più elevata, l'arco plasma di azoto ha una migliore stabilità e una maggiore energia del getto rispetto all'argon, anche durante il taglio di metallo liquido con materiali ad alta viscosità come l'acciaio inossidabile. Per il taglio di leghe a base di nichel, anche la quantità di scorie che si forma sul bordo inferiore del taglio è piccola. L'azoto può essere utilizzato da solo o miscelato con altri gas. Ad esempio, azoto e aria sono spesso usati come gas medi nei processi di taglio automatizzati. Questi due gas sono diventati le opzioni consigliate per il taglio ad alta velocità dell'acciaio al carbonio. A volte l'azoto viene utilizzato anche come gas di partenza per il taglio ad arco plasma di ossigeno.
E. Il gas argon reagisce a malapena con qualsiasi metallo ad alte temperature e l'arco plasma argon è molto stabile. Inoltre, gli ugelli e gli elettrodi utilizzati hanno una lunga durata. Tuttavia, la tensione dell'arco plasma di argon è bassa, il valore di entalpia non è elevato e la forza di taglio è limitata. Rispetto al taglio ad aria, lo spessore del taglio sarà ridotto di circa il 25%. Inoltre, nell'ambiente di protezione del gas argon, la tensione superficiale del metallo fuso è relativamente grande, che è circa il 30% superiore a quella nell'ambiente di azoto, quindi verranno generate più scorie. Anche il taglio con una miscela di argon e altri gas ha la possibilità di produrre scorie. Pertanto, l'argon puro viene usato raramente da solo per il taglio al plasma.
velocità di taglio
Anche la velocità di taglio è una considerazione importante quando si acquista una macchina per il taglio al plasma. Ogni sistema di taglio al plasma viene fornito con una gamma di velocità progettata. Gli utenti possono regolare la velocità in base alle istruzioni del prodotto o eseguendo test. In generale, la velocità può essere determinata in base a fattori quali lo spessore, il materiale, il punto di fusione, la conduttività termica e la tensione superficiale dopo la fusione del pezzo.
Un moderato aumento della velocità di taglio può migliorare la qualità del taglio. Rende il taglio leggermente più stretto e la superficie del taglio più liscia, riducendo la possibilità di deformazione.
Se la velocità di taglio è troppo alta, l'energia lineare del taglio può essere inferiore all'energia richiesta. Il getto nella fessura non può soffiare via immediatamente la massa fusa, quindi si forma una grande quantità di trascinamento.
Se la velocità di taglio è troppo bassa, si verifica un surriscaldamento. L'anodo dell'arco plasma è il punto in cui si verifica effettivamente il taglio. Pertanto, al fine di mantenere la stabilità dell'arco stesso, lo spot CNC si trasforma inevitabilmente in una corrente di conduzione in prossimità della fenditura più vicina all'arco. In questo modo il getto trasmette più calore radialmente. In questo caso, l'incisione viene allargata. Il materiale fuso su entrambi i lati dell'incisione si raccoglie e solidifica lungo il bordo inferiore, formando una scoria di non facile pulizia, e il bordo superiore dell'incisione viene riscaldato e fuso per formare un angolo arrotondato.
Quando la velocità è estremamente bassa, l'arco si spegne anche a causa dell'incisione troppo ampia.
Corrente
La corrente (amperaggio) determina lo spessore e la velocità del taglio. Pertanto, la corrente è un fattore chiave per eseguire un taglio rapido di alta qualità. Nello specifico, la corrente interessa questi aspetti:
- Con una corrente maggiore, il sistema genera una maggiore energia dell'arco, una maggiore forza di taglio e una maggiore velocità di taglio.
- Con una corrente maggiore, il sistema genera un arco di diametro maggiore, producendo un taglio più spesso.
- Una corrente eccessiva, tuttavia, determina un carico termico anomalo sull'ugello. Ciò conferisce all'ugello una vita più breve e ha un impatto negativo sulla qualità di taglio.
L'alimentazione per il vostro sistema di taglio plasma deve corrispondere all'amperaggio previsto per il taglio. Un amperaggio più che sufficiente comporta costi inutili. Tuttavia, un amperaggio troppo piccolo potrebbe non solo influire negativamente sulle prestazioni di taglio, ma anche danneggiare il sistema di taglio.
Altezza ugello
L'altezza dell'ugello si riferisce alla distanza tra la superficie frontale dell'ugello e il pezzo, che fa parte dell'intera lunghezza dell'arco. Il taglio dell'arco al plasma utilizza generalmente un'alimentazione esterna a corrente costante oa caduta ripida.
Effetti di un'altezza maggiore:
Quando l'altezza dell'ugello viene aumentata, l'amperaggio cambia poco. Tuttavia, la maggiore lunghezza dell'arco fa aumentare la tensione dell'arco e quindi fa aumentare la potenza dell'arco. Allo stesso tempo, l'arco più lungo si traduce in una maggiore esposizione all'ambiente circostante e quindi in una maggiore perdita di energia. Questa perdita di energia riduce inevitabilmente l'effettiva energia di taglio, con conseguente riduzione della forza di taglio. In questo caso, poiché la forza di soffiaggio del getto di taglio è indebolita, è possibile che si trovino più scorie residue sul bordo inferiore dell'incisione e il bordo superiore sia eccessivamente fuso per produrre angoli arrotondati. Inoltre, data la forma del getto plasma, il diametro del getto si espande verso l'esterno dopo aver lasciato la bocca della torcia, e un aumento dell'altezza dell'ugello provoca inevitabilmente un aumento della larghezza del taglio. Pertanto, per migliorare la velocità di taglio e la qualità di taglio, gli utenti di solito selezionano un'altezza dell'ugello la più piccola possibile.
Effetti di un'altezza minore
Tuttavia, quando l'altezza dell'ugello è troppo bassa, può causare un fenomeno di doppio arco. Utilizzando un ugello esterno in ceramica, è possibile impostare l'altezza dell'ugello a zero; cioè, la faccia terminale dell'ugello entra direttamente in contatto con il pezzo e produce un taglio di alta qualità.
Potenza dell'arco
Per formare un arco plasma altamente compresso, l'ugello utilizza un'apertura dell'ugello più piccola e una lunghezza del foro maggiore e rafforza l'effetto di raffreddamento. Ciò può aumentare la corrente che passa attraverso la sezione trasversale effettiva dell'ugello in modo che la densità di potenza dell'arco aumenti. Tuttavia, la maggiore compressione aumenta anche la perdita di potenza dell'arco. Pertanto, l'energia effettiva utilizzata per il taglio è inferiore alla potenza erogata dall'alimentatore. Il tasso di perdita è generalmente compreso tra il 25% e il 50%. Con alcuni metodi, come l'arco plasma a compressione d'acqua, il tasso di perdita di energia sarà maggiore. È inoltre necessario considerare questo quando si progetta il processo di taglio e si pianificano i costi.
Nella maggior parte delle applicazioni industriali, il taglio al plasma viene utilizzato per tagliare lamiere con uno spessore inferiore a 50 mm. Il taglio con archi plasma convenzionali all'interno di questo intervallo di spessore spesso provoca deviazioni nelle dimensioni del taglio lungo il bordo superiore del taglio e quindi aumenta la quantità di lavorazione aggiuntiva richiesta. Quando si utilizzano archi plasma di ossigeno e azoto per tagliare acciaio al carbonio, alluminio e acciaio inossidabile, se lo spessore della piastra è compreso tra 10 e 25 mm, di solito più spesso è il materiale, migliore è la perpendicolarità del bordo finale. La tolleranza angolare del tagliente è 1-4°. Se lo spessore della placca è inferiore a 1 mm, al diminuire dello spessore della placca, la deviazione dell'angolo di incisione aumenta da 3° – 4° a 15° – 25°.
Si ritiene generalmente che l'energia dell'arco plasma venga rilasciata più nella parte superiore del taglio che nella parte inferiore. Questo squilibrio di rilascio di energia è strettamente correlato a molti parametri di processo, come il grado di compressione dell'arco plasma, la velocità di taglio e la distanza tra l'ugello e il pezzo. L'aumento della compressione dell'arco può estendere il getto di plasma ad alta temperatura per formare un'area ad alta temperatura più uniforme e, allo stesso tempo, aumentare la velocità del getto, che può ridurre la differenza di larghezza tra i tagli superiore e inferiore. Tuttavia, la compressione eccessiva degli ugelli convenzionali spesso provoca il doppio arco elettrico, che non solo consuma elettrodi e ugelli, rendendo impossibile il processo, ma porta anche a una diminuzione della qualità del taglio. Inoltre, una velocità eccessiva e un'altezza dell'ugello eccessivamente elevata aumenteranno la differenza tra la larghezza superiore e quella inferiore del taglio.
Fonte da Stilecnc
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