n este artículo, repasaremos los factores más críticos que contribuyen a la calidad del corte por plasma.
gas medio
El gas se utiliza para el proceso de corte. El proceso puede implicar más de un gas, por ejemplo, un gas primario y un segundo gas. Actualmente, el aire es ampliamente utilizado como medio gaseoso debido a su costo relativamente bajo. Algunos equipos también requieren gas para iniciar el arco. El proceso real que se selecciona para el trabajo depende del material y el grosor de la pieza de trabajo y del método de corte que se utiliza.
El gas medio se utiliza para formar el chorro de plasma y eliminar el metal fundido y el óxido generado en el proceso de corte. Un flujo de gas excesivo eliminará más calor del arco, lo que acortará la longitud del chorro, lo que dará como resultado una capacidad de corte reducida e inestabilidad del arco. Un flujo de gas demasiado pequeño hará que el arco de plasma pierda su rectitud y fuerza de corte. Hace un corte menos profundo y es más probable que produzca escoria. Por lo tanto, el flujo de gas debe ser compatible con la corriente y velocidad de corte. Las máquinas de corte por arco de plasma dependen principalmente de la presión del gas para controlar el caudal porque cuando la apertura de la antorcha está fija, la presión del gas también controla el caudal. La presión de gas utilizada para cortar un determinado espesor del material generalmente se selecciona de acuerdo con las especificaciones de los requisitos del cliente. Para ciertas aplicaciones especiales, se deben realizar pruebas para determinar la presión del gas. Los gases más utilizados incluyen argón, nitrógeno, oxígeno, aire, H35 y gas mixto argón-nitrógeno.
R: El aire contiene alrededor del 78 % de nitrógeno; en cuanto al volumen, el corte con aire genera una especie de escoria muy similar al corte con nitrógeno. El aire también contiene alrededor del 21% de oxígeno. La presencia de oxígeno puede acelerar el proceso de corte. El corte de materiales de acero con bajo contenido de carbono también se puede realizar a alta velocidad. Además, el aire es un recurso muy accesible y con menores costes. Estos hechos hacen del aire un gas medio ampliamente adoptado. Sin embargo, usar aire solo para el corte tiene desventajas. tales como escoria, oxidación del corte y aumento de nitrógeno. Además, la vida útil reducida del electrodo y la boquilla puede afectar negativamente la productividad y aumentar el costo.
B. El oxígeno puede aumentar la velocidad de corte de materiales de acero dulce. En este sentido, el uso de oxígeno para el corte es muy similar al corte con llama. El arco de plasma de alta temperatura y alta energía hace que el proceso de corte sea más rápido. Sin embargo, para prolongar la vida útil del electrodo, este proceso debe realizarse con un electrodo que resista la oxidación a alta temperatura y que esté protegido contra impactos durante la formación de arco.
C. El hidrógeno se usa generalmente como gas auxiliar para mezclarlo con otros gases. Por ejemplo, el conocido gas H35, una mezcla de 35 % de hidrógeno y 65 % de argón, es uno de los gases con una gran fuerza de corte por arco de plasma debido a la presencia de hidrógeno. El hidrógeno puede aumentar significativamente el voltaje del arco, por lo que el chorro de plasma de hidrógeno tiene un alto valor de entalpía. Cuando se mezcla con argón, su fuerza de corte por chorro de plasma mejora considerablemente. En general, para materiales metálicos con un espesor de más de 70 mm, el argón + hidrógeno se usa comúnmente como gas. Si se utiliza un chorro de agua para comprimir aún más el arco de plasma de argón + hidrógeno, también se puede lograr una mayor eficiencia de corte.
D. El nitrógeno es un gas de uso común. Alimentado con un voltaje más alto, el arco de plasma de nitrógeno tiene mejor estabilidad y mayor energía de chorro que el argón, incluso cuando se corta metal líquido con materiales de alta viscosidad como el acero inoxidable. Para cortar aleaciones a base de níquel, la cantidad de escoria que se produce en el borde inferior del corte también es pequeña. El nitrógeno se puede utilizar solo o mezclado con otros gases. Por ejemplo, el nitrógeno y el aire se utilizan a menudo como gases medios en procesos de corte automatizados. Estos dos gases se han convertido en las opciones recomendadas para el corte de acero al carbono a alta velocidad. A veces, el nitrógeno también se usa como gas de partida para el corte por arco de plasma de oxígeno.
E. El gas argón apenas reacciona con ningún metal a altas temperaturas y el arco de plasma de argón es muy estable. Además, las boquillas y los electrodos utilizados tienen una larga vida útil. Sin embargo, el voltaje del arco de plasma de argón es bajo, el valor de entalpía no es alto y la fuerza de corte es limitada. En comparación con el corte por aire, el grosor del corte se reducirá en aproximadamente un 25 %. Además, en el entorno de protección de gas argón, la tensión superficial del metal fundido es relativamente grande, aproximadamente un 30 % más alta que en el entorno de nitrógeno, por lo que se generará más escoria. Incluso el corte con una mezcla de argón y otros gases tiene la posibilidad de producir escoria. Por lo tanto, el argón puro rara vez se usa solo para el corte por plasma.
velocidad de corte
La velocidad de corte también es una consideración importante al adquirir una máquina de corte por plasma. Cada sistema de corte por plasma viene con un rango de velocidad diseñado. Los usuarios pueden ajustar la velocidad de acuerdo con las instrucciones del producto o realizando pruebas. En general, la velocidad se puede determinar en función de factores como el grosor, el material, el punto de fusión, la conductividad térmica y la tensión superficial después de fundir la pieza de trabajo.
Un aumento moderado de la velocidad de corte puede mejorar la calidad del corte. Hace que el corte sea ligeramente más angosto y la superficie de corte más suave, lo que reduce la posibilidad de deformación.
Si la velocidad de corte es demasiado alta, la energía lineal del corte puede ser menor que la energía requerida. El chorro en la rendija no puede eliminar rápidamente la masa fundida de inmediato, por lo que se forma una gran cantidad de arrastre de arrastre.
Si la velocidad de corte es demasiado baja, se produce un sobrecalentamiento. El ánodo del arco de plasma es donde realmente ocurre el corte. Por lo tanto, para mantener la estabilidad del arco en sí, el punto CNC inevitablemente se convierte en una corriente de conducción cerca de la rendija que está más cerca del arco. De esta forma, el chorro transmite más calor radialmente. En este caso, la incisión se ensancha. El material fundido en ambos lados de la incisión se acumula y solidifica a lo largo del borde inferior, formando una escoria que no es fácil de limpiar, y el borde superior de la incisión se calienta y se funde para formar una esquina redondeada.
Cuando la velocidad es extremadamente baja, el arco incluso se extinguirá debido a que la incisión es demasiado amplia.
Current
La corriente (amperaje) determina el espesor y la velocidad del corte. Por lo tanto, la corriente es un factor clave para realizar un corte rápido de alta calidad. En concreto, la corriente afecta a estos aspectos:
- Con una corriente más alta, el sistema genera una energía de arco más alta, una fuerza de corte más alta y una velocidad de corte más alta.
- A mayor corriente, el sistema genera un arco de mayor diámetro, produciendo un corte más grueso.
- Sin embargo, una corriente excesiva pone una carga térmica anormal en la boquilla. Esto le da a la boquilla una vida más corta y afecta negativamente la calidad del corte.
La fuente de alimentación de su sistema de corte por plasma debe coincidir con el amperaje previsto para el corte. Un amperaje más que suficiente incurre en costos innecesarios. Sin embargo, un amperaje demasiado pequeño no solo puede afectar negativamente el rendimiento de corte sino también dañar el sistema de corte.
Altura de la boquilla
La altura de la boquilla se refiere a la distancia entre la cara del extremo de la boquilla y la pieza de trabajo, que es parte de la longitud total del arco. El corte por arco de plasma generalmente utiliza una fuente de alimentación externa de corriente constante o caída pronunciada.
Efectos de una mayor altura:
Cuando se aumenta la altura de la boquilla, el amperaje cambia poco. Sin embargo, el aumento de la longitud del arco hace que aumente el voltaje del arco y, por lo tanto, hace que aumente la potencia del arco. Al mismo tiempo, el arco más largo se traduce en una mayor exposición al entorno y, por lo tanto, en una mayor pérdida de energía. Esta pérdida de energía reduce inevitablemente la energía de corte efectiva, lo que resulta en una reducción de la fuerza de corte. En este caso, debido a que la fuerza de soplado del chorro de corte se debilita, es posible que encuentre más escoria residual en el borde inferior de la incisión, y el borde superior se funde demasiado para producir esquinas redondeadas. Además, considerando la forma del chorro de plasma, el diámetro del chorro se expande hacia el exterior después de salir de la boca del soplete, y un aumento en la altura de la boquilla provoca inevitablemente un aumento en el ancho del corte. Por lo tanto, para mejorar la velocidad y la calidad del corte, los usuarios suelen seleccionar una altura de boquilla lo más pequeña posible.
Efectos de una altura menor
Sin embargo, cuando la altura de la boquilla es demasiado baja, puede causar un fenómeno de doble arco. Con una boquilla exterior de cerámica, puede establecer la altura de la boquilla en cero; es decir, la cara final de la boquilla contacta directamente con la pieza de trabajo y produce un corte de alta calidad.
Poder de arco
Para formar un arco de plasma altamente comprimido, la boquilla utiliza una abertura de boquilla más pequeña y una longitud de orificio más larga y fortalece el efecto de enfriamiento. Esto puede aumentar la corriente que pasa a través de la sección transversal efectiva de la boquilla para que aumente la densidad de potencia del arco. Sin embargo, la mayor compresión también aumenta la pérdida de potencia del arco. Por lo tanto, la energía efectiva utilizada para el corte es menor que la potencia de salida de la fuente de alimentación. La tasa de pérdida es generalmente entre 25% y 50%. Con ciertos métodos, como el arco de plasma por compresión de agua, la tasa de pérdida de energía será mayor. También debe tener esto en cuenta al diseñar su proceso de corte y planificar sus costos.
En la mayoría de las aplicaciones industriales, el corte por plasma se utiliza para cortar placas de metal con un espesor inferior a 50 mm. El corte con arcos de plasma convencionales dentro de este rango de espesor a menudo da como resultado desviaciones en los tamaños de corte a lo largo del borde superior del corte y, por lo tanto, aumenta la cantidad de procesamiento adicional que se requiere. Cuando se utilizan arcos de plasma de oxígeno y nitrógeno para cortar acero al carbono, aluminio y acero inoxidable, si el grosor de la placa está en el rango de 10 ~ 25 mm, generalmente cuanto más grueso sea el material, mejor será la perpendicularidad del borde final. La tolerancia de ángulo del filo de corte es de 1-4 °. Si el grosor de la placa es inferior a 1 mm, a medida que disminuye el grosor de la placa, la desviación del ángulo de incisión aumenta de 3 ° a 4 ° a 15 ° a 25 °.
Generalmente se cree que la energía del arco de plasma se libera más en la parte superior del corte que en la parte inferior. Este desequilibrio en la liberación de energía está estrechamente relacionado con muchos parámetros del proceso, como el grado de compresión del arco de plasma, la velocidad de corte y la distancia entre la boquilla y la pieza de trabajo. El aumento de la compresión del arco puede extender el chorro de plasma de alta temperatura para formar un área de alta temperatura más uniforme y, al mismo tiempo, aumentar la velocidad del chorro, lo que puede reducir la diferencia de ancho entre los cortes superior e inferior. Sin embargo, la compresión excesiva de las boquillas convencionales a menudo da como resultado un arco doble, que no solo consume electrodos y boquillas, haciendo imposible el proceso, sino que también conduce a una disminución en la calidad del corte. Además, una velocidad excesivamente alta y una altura de boquilla excesivamente alta aumentarán la diferencia entre los anchos superior e inferior del corte.
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