Neste artigo, abordaremos os fatores mais críticos que contribuem para a qualidade do corte a plasma.
Gás médio
O gás é usado para o processo de corte. O processo pode envolver mais de um gás, por exemplo, um gás primário e um segundo gás. Atualmente, o ar é amplamente utilizado como um gás médio devido ao seu custo relativamente baixo. Alguns equipamentos também requerem gás de partida de arco. O processo real selecionado para o trabalho depende do material e da espessura da peça de trabalho e do método de corte usado.
O gás médio é utilizado para formar o jato de plasma e remover o metal fundido e o óxido gerado no processo de corte. O fluxo excessivo de gás retirará mais calor do arco, tornando o comprimento do jato mais curto, resultando em capacidade de corte reduzida e instabilidade do arco. Um fluxo de gás muito pequeno fará com que o arco de plasma perca sua retilinidade e força de corte. Faz um corte mais raso e é mais provável que produza escória. Portanto, o fluxo de gás deve ser compatível com a corrente e velocidade de corte. As máquinas de corte a arco plasma dependem principalmente da pressão do gás para controlar a vazão porque quando a abertura da tocha é fixa, a pressão do gás também controla a vazão. A pressão do gás usada para cortar uma certa espessura do material é geralmente selecionada de acordo com as especificações de exigência do cliente. Para certas aplicações especiais, devem ser realizados testes para determinar a pressão do gás. Os gases mais comumente usados incluem argônio, nitrogênio, oxigênio, ar, H35 e gás misto argônio-nitrogênio.
R: O ar contém cerca de 78% de nitrogênio; em termos de volume, o corte com ar gera um tipo de escória muito semelhante ao corte com nitrogênio. O ar também contém cerca de 21% de oxigênio. A presença de oxigênio pode tornar o processo de corte mais rápido. O corte de materiais de aço com baixo teor de carbono também pode ser realizado em alta velocidade. Além disso, o ar é um recurso altamente acessível e com custos menores. Esses fatos tornam o ar um gás médio amplamente adotado. No entanto, usar apenas o ar para o corte tem desvantagens. como escória, oxidação de corte e aumento de nitrogênio. Além disso, a vida útil reduzida do eletrodo e do bico pode afetar negativamente a produtividade e aumentar o custo.
B. O oxigênio pode aumentar a velocidade de corte de materiais de aço macio. Nesse sentido, o uso de oxigênio para o corte é muito semelhante ao corte por chama. O arco plasma de alta temperatura e alta energia torna o processo de corte mais rápido. No entanto, para prolongar a vida útil do eletrodo, esse processo deve ser realizado com um eletrodo que resista à oxidação em alta temperatura e que seja protegido contra impactos durante a formação de arco, .
C. O hidrogênio é normalmente usado como gás auxiliar para ser misturado com outros gases. Por exemplo, o conhecido gás H35, uma mistura de 35% de hidrogênio e 65% de argônio, é um dos gases com forte resistência ao corte de arco de plasma devido à presença de hidrogênio. O hidrogênio pode aumentar significativamente a tensão do arco, de modo que o jato de plasma de hidrogênio tem um alto valor de entalpia. Quando misturado com argônio, sua força de corte a jato de plasma é muito melhorada. Geralmente, para materiais metálicos com espessura superior a 70 mm, o argônio + hidrogênio é comumente usado como gás. Se um jato de água for usado para comprimir ainda mais o arco de plasma de argônio + hidrogênio, uma maior eficiência de corte também pode ser alcançada.
D. O nitrogênio é um gás comumente usado. Alimentado com uma voltagem mais alta, o arco de plasma de nitrogênio tem melhor estabilidade e energia de jato mais alta do que o argônio, mesmo ao cortar metal líquido com materiais de alta viscosidade, como aço inoxidável. Para o corte de ligas à base de níquel, a quantidade de escória que ocorre na borda inferior do corte também é pequena. O nitrogênio pode ser usado sozinho ou misturado com outros gases. Por exemplo, nitrogênio e ar são frequentemente usados como gases médios em processos de corte automatizados. Esses dois gases tornaram-se as opções recomendadas para corte em alta velocidade de aço carbono. Às vezes, o nitrogênio também é usado como gás de partida para o corte a arco de plasma de oxigênio.
E. O gás argônio dificilmente reage com qualquer metal em altas temperaturas, e o arco de plasma de argônio é muito estável. Além disso, os bicos e eletrodos utilizados têm uma longa vida útil. No entanto, a tensão do arco de plasma de argônio é baixa, o valor de entalpia não é alto e a resistência de corte é limitada. Em comparação com o corte a ar, a espessura do corte será reduzida em cerca de 25%. Além disso, no ambiente de proteção do gás argônio, a tensão superficial do metal fundido é relativamente grande, que é cerca de 30% maior do que no ambiente de nitrogênio, de modo que mais escória será gerada. Mesmo o corte com uma mistura de argônio e outros gases tem chance de produzir escória. Portanto, o argônio puro raramente é usado sozinho para corte a plasma.
velocidade de corte
A velocidade de corte também é uma consideração importante ao adquirir uma máquina de corte a plasma. Cada sistema de corte a plasma vem com uma faixa de velocidade projetada. Os usuários podem ajustar a velocidade de acordo com as instruções do produto ou realizando testes. Em geral, a velocidade pode ser determinada com base em fatores como espessura, material, ponto de fusão, condutividade térmica e tensão superficial após a fusão da peça.
Um aumento moderado na velocidade de corte pode melhorar a qualidade do corte. Torna o corte um pouco mais estreito e a superfície de corte mais lisa, reduzindo a chance de deformação.
Se a velocidade de corte for muito alta, a energia linear do corte pode ser menor que a energia necessária. O jato na fenda não pode soprar rapidamente o derretimento imediatamente, então uma grande quantidade de arrasto se forma.
Se a velocidade de corte for muito baixa, ocorre superaquecimento. O ânodo do arco de plasma é onde o corte realmente ocorre. Portanto, para manter a estabilidade do próprio arco, o ponto CNC inevitavelmente se transforma em uma corrente de condução próxima à fenda mais próxima do arco. Desta forma, o jato transmite mais calor radialmente. Neste caso, a incisão é alargada. O material fundido em ambos os lados da incisão se junta e solidifica ao longo da borda inferior, formando uma escória que não é fácil de limpar, e a borda superior da incisão é aquecida e derretida para formar um canto arredondado.
Quando a velocidade for extremamente baixa, o arco será até mesmo extinto devido à incisão ser muito larga.
Atual
A corrente (amperagem) determina a espessura e a velocidade do corte. Portanto, a corrente é um fator chave para realizar um corte rápido de alta qualidade. Especificamente, a corrente afeta estes aspectos:
- Com uma corrente mais alta, o sistema gera uma energia de arco mais alta, uma força de corte mais alta e uma velocidade de corte mais alta.
- Com uma corrente maior, o sistema gera um arco de maior diâmetro, produzindo um corte mais grosso.
- Uma corrente excessiva, no entanto, coloca uma carga térmica anormal no bico. Isso dá ao bico uma vida útil mais curta e afeta negativamente a qualidade do corte.
A fonte de alimentação do seu sistema de corte a plasma deve corresponder à amperagem planejada para o corte. Uma amperagem mais do que suficiente incorre em custos desnecessários. No entanto, uma amperagem muito pequena pode não apenas afetar negativamente o desempenho de corte, mas também danificar o sistema de corte.
Altura do bocal
A altura do bocal refere-se à distância entre a face final do bocal e a peça de trabalho, que faz parte de todo o comprimento do arco. O corte a arco de plasma geralmente usa uma fonte de alimentação externa de corrente constante ou queda acentuada.
Efeitos de uma altura maior:
Quando a altura do bico é aumentada, a amperagem muda pouco. No entanto, o aumento do comprimento do arco faz com que a tensão do arco aumente e, portanto, faça com que a potência do arco aumente. Ao mesmo tempo, o arco mais longo se traduz em mais exposição ao ambiente e, portanto, mais perda de energia. Essa perda de energia inevitavelmente reduz a energia efetiva de corte, resultando em uma redução na resistência de corte. Nesse caso, como a força de sopro do jato de corte é enfraquecida, você pode encontrar mais escória residual na borda inferior da incisão e a borda superior é derretida demais para produzir cantos arredondados. Além disso, considerando a forma do jato de plasma, o diâmetro do jato se expande para fora após sair da boca da tocha, e um aumento na altura do bico inevitavelmente causa um aumento na largura do corte. Portanto, para melhorar a velocidade de corte e a qualidade de corte, os usuários geralmente selecionam uma altura de bico tão pequena quanto possível.
Efeitos de uma altura menor
No entanto, quando a altura do bico é muito baixa, pode causar um fenômeno de arco duplo. Usando um bico externo de cerâmica, você pode definir a altura do bico para zero; ou seja, a face final do bocal entra em contato direto com a peça de trabalho e produz um corte de alta qualidade.
Potência do arco
Para formar um arco de plasma altamente comprimido, o bocal usa uma abertura de bocal menor e um comprimento de furo mais longo e fortalece o efeito de resfriamento. Isso pode aumentar a corrente que passa pela seção transversal efetiva do bocal, de modo que a densidade de potência do arco aumenta. No entanto, a maior compressão também aumenta a perda de potência do arco. Portanto, a energia efetiva utilizada para o corte é menor do que a potência de saída da fonte de alimentação. A taxa de perda é geralmente entre 25% e 50%. Com certos métodos, como o arco de plasma de compressão de água, a taxa de perda de energia será maior. Você também precisa considerar isso ao projetar seu processo de corte e planejar seus custos.
Na maioria das aplicações industriais, o corte a plasma é usado para cortar chapas de metal com espessura inferior a 50 mm. O corte com arcos de plasma convencionais dentro dessa faixa de espessura geralmente resulta em desvios nos tamanhos de corte ao longo da borda superior do corte e, portanto, aumenta a quantidade de processamento adicional necessária. Ao usar arcos de plasma de oxigênio e nitrogênio para cortar aço carbono, alumínio e aço inoxidável, se a espessura da placa estiver na faixa de 10 ~ 25 mm, geralmente quanto mais espesso o material, melhor a perpendicularidade da borda final. A tolerância do ângulo da aresta de corte é de 1-4 °. Se a espessura da placa for inferior a 1 mm, à medida que a espessura da placa diminui, o desvio do ângulo de incisão aumenta de 3 ° – 4 ° para 15 ° – 25 °.
Acredita-se geralmente que a energia do arco de plasma é liberada mais para a parte superior do corte do que para a parte inferior. Esse desequilíbrio de liberação de energia está intimamente relacionado a muitos parâmetros do processo, como o grau de compressão do arco de plasma, a velocidade de corte e a distância entre o bocal e a peça de trabalho. Aumentar a compressão do arco pode estender o jato de plasma de alta temperatura para formar uma área de alta temperatura mais uniforme e, ao mesmo tempo, aumentar a velocidade do jato, o que pode reduzir a diferença de largura entre os cortes superior e inferior. No entanto, a compressão excessiva de bicos convencionais muitas vezes resulta em arco duplo, que não só consome eletrodos e bicos, inviabilizando o processo, como também leva a uma diminuição na qualidade do corte. Além disso, velocidade excessivamente alta e altura do bico excessivamente alta aumentarão a diferença entre as larguras superior e inferior do corte.
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