La selección de los parámetros del proceso de corte para las máquinas de corte por plasma CNC es crucial para la calidad, velocidad y eficiencia de los resultados del corte.
Para utilizar correctamente una máquina de plasma CNC para realizar un corte rápido y de alta calidad, es fundamental tener un conocimiento profundo y dominio de los parámetros del proceso de corte.
I. Corte de energía
Es el parámetro más importante del proceso de corte que determina directamente el espesor y la velocidad de corte, es decir, la capacidad de corte. Sus efectos son los siguientes:
1. A medida que aumenta la corriente de corte, la energía del arco también aumenta, lo que resulta en una mayor capacidad de corte y una mayor velocidad de corte.
2. A medida que aumenta la corriente de corte, el diámetro del arco también aumenta, haciendo el corte más ancho.
3. Si la corriente de corte es demasiado alta, la boquilla se sobrecalentará, provocando daños prematuros y una disminución de la calidad del corte, o incluso impidiendo que se produzca un corte normal. Por lo tanto, es necesario elegir la corriente de corte adecuada y la boquilla correspondiente en función del espesor del material antes de cortar.
II. Velocidad cortante
El rango de velocidad de corte ideal se puede determinar según las instrucciones del equipo o mediante experimentación.
Debido a factores como el espesor del material, el tipo de material, el punto de fusión, la conductividad térmica y la tensión superficial después de la fusión, la velocidad de corte también cambia en consecuencia. Sus principales efectos son los siguientes:
Aumentar moderadamente la velocidad de corte puede mejorar la calidad del corte, es decir, estrechar ligeramente el corte, suavizar la superficie de corte y reducir la deformación.
Si la velocidad de corte es demasiado rápida, la energía de la línea de corte será menor que el valor requerido y el chorro no podrá soplar la masa fundida de corte inmediatamente, lo que resultará en una mayor cantidad de arrastre y escoria suspendida en el corte, lo que provocará una disminución. en la calidad de la superficie de corte.
Cuando la velocidad de corte es muy baja, como la posición de corte es el ánodo del arco de plasma, para mantener la estabilidad del arco en sí, el punto del ánodo o el área del ánodo debe encontrar un lugar para conducir la corriente cerca del corte más cercano. el cual transferirá más calor radialmente al chorro.
Por lo tanto, el corte se vuelve más ancho y el material fundido en ambos lados del corte se acumula y solidifica en el borde inferior, formando escoria que es difícil de limpiar. Además, el borde superior del corte forma una esquina redondeada debido al calentamiento y fusión excesivos.
Cuando la velocidad es extremadamente baja, el arco puede incluso extinguirse. Por lo tanto, una buena calidad de corte y una buena velocidad de corte son inseparables.
III. voltaje del arco
El voltaje de salida normal de la fuente de alimentación generalmente se considera el voltaje de corte.
Las máquinas de corte por arco de plasma generalmente tienen un alto voltaje sin carga y voltaje de trabajo.
Cuando se utilizan gases con alta energía de ionización, como nitrógeno, hidrógeno o aire, el voltaje necesario para un arco de plasma estable es mayor. Cuando la corriente es constante, un aumento de voltaje significa un aumento de la entalpía del arco y de la capacidad de corte.
Si se reduce el diámetro del chorro mientras se aumenta el caudal de gas y se aumenta la entalpía, esto generalmente da como resultado una velocidad de corte más rápida y una mejor calidad de corte.
4. Gas de trabajo y caudal.
Los gases de trabajo incluyen gas de corte, gas auxiliar y algunos equipos también requieren gas de arranque. Normalmente, se debe seleccionar el gas de trabajo adecuado según el tipo de material, el espesor y el método de corte.
El gas de corte debe garantizar la formación del chorro de plasma mientras elimina el metal fundido y los óxidos del corte.
Un flujo excesivo de gas puede eliminar más calor del arco, acortar la longitud del chorro, provocar una disminución de la capacidad de corte y un arco inestable; Un flujo de gas insuficiente puede hacer que el arco de plasma pierda la rectitud requerida, lo que resulta en cortes poco profundos y también provoca fácilmente la suspensión de escoria.
Por lo tanto, el caudal de gas debe estar bien coordinado con la corriente y la velocidad de corte.
La mayoría de las máquinas de corte por arco de plasma modernas controlan el caudal mediante la presión del gas porque cuando la abertura de la pistola está fija, el control de la presión del gas también controla el caudal.
La presión del gas utilizada para cortar un espesor determinado de material generalmente debe seleccionarse de acuerdo con los datos proporcionados por el fabricante del equipo.
Si existen otras aplicaciones especiales, la presión del gas debe determinarse mediante pruebas de corte reales.
Los gases de trabajo más utilizados son argón, nitrógeno, oxígeno, aire y H35, gas mixto argón-nitrógeno, etc.
1. El gas argón casi no reacciona con ningún metal a altas temperaturas y el arco de plasma de gas argón es muy estable.
Además, la tobera y el electrodo utilizados tienen una vida útil relativamente larga. Sin embargo, el voltaje del arco de plasma de argón es menor y el valor de entalpía no es alto, lo que resulta en una capacidad de corte limitada.
En comparación con el corte con aire, el espesor del corte disminuirá aproximadamente un 25%.
Además, en un entorno protector de argón, la tensión superficial del metal fundido es mayor, aproximadamente un 30% mayor que en un entorno de nitrógeno.
Por tanto, puede haber más problemas de suspensión de escoria.
Incluso al cortar con una mezcla de argón y otros gases, habrá tendencia a que se forme escoria pegajosa. Por lo tanto, el gas argón puro rara vez se utiliza solo para el corte por plasma.
2. El gas hidrógeno se utiliza generalmente como gas auxiliar mezclado con otros gases.
Por ejemplo, el conocido gas H35 (fracción volumétrica de hidrógeno del 35%, el resto es argón) es uno de los gases con mayor capacidad de corte por arco de plasma, lo que se debe principalmente al gas hidrógeno.
Porque el gas hidrógeno puede aumentar significativamente el voltaje del arco, lo que hace que el chorro de plasma de hidrógeno tenga un valor de entalpía alto. Cuando se mezcla con gas argón, la capacidad de corte del chorro de plasma mejora enormemente.
Generalmente, para materiales metálicos con un espesor de más de 70 mm, se utiliza comúnmente argón + hidrógeno como gas de corte. Si se utiliza chorro de agua para comprimir aún más el arco de plasma de argón + hidrógeno, se puede lograr una eficiencia de corte aún mayor.
3. El nitrógeno es un gas de trabajo de uso común.
En condiciones de alto voltaje de suministro, el arco de plasma de nitrógeno tiene mejor estabilidad y mayor energía de chorro que el gas argón.
Incluso al cortar materiales con alta viscosidad como acero inoxidable y aleaciones a base de níquel, la cantidad de escoria que cuelga debajo de la incisión también es muy pequeña. El nitrógeno se puede utilizar solo o mezclado con otros gases.
En el corte automatizado, a menudo se utiliza nitrógeno o aire como gas de trabajo, y estos dos gases se han convertido en gases estándar para el corte de acero al carbono a alta velocidad. El nitrógeno también se utiliza a veces como gas de inicio del arco en el corte por plasma de oxígeno.
4. El oxígeno puede aumentar la velocidad de corte de materiales de acero con bajo contenido de carbono.
Cuando se utiliza oxígeno para cortar, el modo de corte es similar al corte con llama. El arco de plasma de alta temperatura y alta energía acelera la velocidad de corte, pero debe usarse junto con electrodos resistentes a la oxidación de alta temperatura.
Al mismo tiempo, el electrodo debe protegerse de impactos durante el inicio del arco para prolongar su vida útil.
5. El aire contiene aproximadamente un 78% de fracción en volumen de nitrógeno, por lo que la situación de suspensión de escoria que se forma cuando se usa aire para cortar es similar a la que se produce cuando se usa nitrógeno para cortar.
El aire también contiene aproximadamente un 21% de fracción en volumen de oxígeno y, debido a la presencia de oxígeno, la velocidad de corte del material de acero con bajo contenido de carbono que utiliza aire también es alta. Al mismo tiempo, el aire es también el gas de trabajo más económico.
Sin embargo, cuando se utiliza aire sólo para cortar, existen problemas con la suspensión de escoria, así como un aumento de oxidación y nitrógeno en la incisión. La baja vida útil de los electrodos y las boquillas también puede afectar la eficiencia del trabajo y reducir los costos.
V. Altura de la boquilla
se refiere a la distancia entre la cara extrema de la boquilla y la superficie de corte, que constituye una porción de toda la longitud del arco. Debido a que el corte por arco de plasma generalmente utiliza corriente constante o fuentes de energía con características de caída pronunciada, la corriente cambia muy poco después de que aumenta la altura de la boquilla.
Sin embargo, aumentará la longitud del arco y hará que aumente el voltaje del arco, aumentando así la potencia del arco. Pero al mismo tiempo, también aumentará la pérdida de energía de la columna de arco expuesta al medio ambiente.
Bajo el efecto combinado de estos dos factores, el efecto del primero a menudo queda completamente compensado por el segundo, lo que puede reducir la energía de corte efectiva y disminuir la capacidad de corte.
Esto suele manifestarse como un debilitamiento de la fuerza del chorro de corte, un aumento de la escoria residual en la parte inferior de la incisión y un redondeo del borde superior.
Además, considerando la forma del chorro de plasma, el diámetro del chorro se expande hacia afuera después de salir de la pistola, y el aumento en la altura de la boquilla provocará inevitablemente un aumento en el ancho de la incisión.
Por lo tanto, elegir la altura de boquilla más baja posible es beneficioso para mejorar la velocidad y la calidad del corte.
Sin embargo, cuando la altura de la boquilla es demasiado baja, pueden producirse arcos dobles. El uso de boquillas cerámicas externas puede ajustar la altura de la boquilla a cero, es decir, la cara extrema de la boquilla entra en contacto directo con la superficie de corte, lo que puede lograr buenos resultados.
SIERRA. Reducir la densidad de potencia
Para obtener un arco de plasma de alta compresión para cortar, la boquilla de corte utiliza una abertura de boquilla pequeña, una longitud de orificio más larga y un efecto de enfriamiento reforzado. Esto puede aumentar la corriente que pasa a través del área de la sección transversal efectiva de la boquilla, es decir, aumentar la densidad de potencia del arco.
Sin embargo, la compresión también aumenta la pérdida de potencia del arco, por lo que la energía real utilizada para el corte es menor que la potencia de salida de la fuente de energía, y su tasa de pérdida generalmente está entre el 25% y el 50%.
Algunos métodos, como el corte por plasma por compresión de agua, pueden tener una mayor tasa de pérdida de energía. Esta cuestión debe considerarse al diseñar los parámetros del proceso de corte o en la contabilidad económica de los costos de corte.
Por ejemplo, el espesor de la placa metálica comúnmente utilizada en la industria es generalmente inferior a 50 mm.
Dentro de este rango de espesor, el corte por arco de plasma convencional generalmente forma un corte con un borde superior más grande y un borde inferior más pequeño, y el borde superior del corte puede causar una disminución en la precisión del tamaño de la incisión y aumentar el trabajo de procesamiento posterior.
Cuando se utiliza corte con arco de plasma de oxígeno y nitrógeno de acero al carbono, aluminio y acero inoxidable, cuando el espesor de la placa está en el rango de 10 a 25 mm, el material es más grueso, la verticalidad del borde es mejor y el error del ángulo del borde de corte es de 1 grado a 4 grados.
Cuando el espesor de la placa es inferior a 1 mm, a medida que disminuye el espesor de la placa, el error angular de la incisión aumenta de 3 a 4 grados a 15 a 25 grados.
Generalmente se cree que la causa de este fenómeno se debe a la entrada desigual de calor del chorro de plasma sobre la superficie de corte, es decir, la liberación de energía del arco de plasma en la parte superior de la incisión es mayor 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 desde la boquilla a la pieza.
Aumentar el grado de 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 de los bordes superior e inferior de la incisión. .
Sin embargo, la compresión excesiva de las boquillas convencionales a menudo provoca arcos dobles, que no sólo consumen electrodos y boquillas, imposibilitando continuar el proceso de corte, sino que también provocan una disminución en la calidad de la incisión.
Además, la velocidad de corte excesiva y la altura de la boquilla también pueden aumentar la diferencia de ancho entre los bordes superior e inferior de la incisión.
VII. Tabla de parámetros del proceso de corte por plasma.
Corriente de corte de protección de aire/plasma de aire de acero con poco carbono 130A
| Seleccionar gas | Establecer flujo de aire de corte | Espesor del material | voltaje del arco | Distancia del soplete a la pieza de trabajo | Velocidad cortante | Altura de perforación inicial | Retraso en la perforación | |||
| Plasma | Gas protector | Plasma | Gas protector. | milímetros | Voltaje | milímetros | mm/min | milímetros | Coeficiente % |
Segundo |
| Aire | Aire | 72 | 35 | 3 | 136 | 3.1 | 6.000 | 6.2 | 200 | 0.1 |
| 4 | 137 | 3.1 | 4930 | 6.2 | 200 | 0,2 | ||||
| 6 | 138 | 3.6 | 3850 | 7.2 | 200 | 0.3 | ||||
| 10 | 142 | 4.1 | 2450 | 8.2 | 200 | 0,5 | ||||
| 12 | 144 | 4.1 | 2050 | 8.2 | 200 | 0,5 | ||||
| 15 | 150 | 4.6 | 1450 | 9.2 | 200 | 0,8 | ||||
| 20 | 153 | 4.6 | 810 | 10.5 | 230 | 1.2 | ||||
| 25 | 163 | 4.6 | 410 | Empezar en el borde | ||||||
| 32 | 170 | 5.1 | 250 | |||||||
Corriente de corte de protección de aire/plasma de oxígeno de acero con bajo contenido de carbono 130A.
| Seleccionar gasolina | Establecer flujo de aire de corte | Espesor del material | voltaje del arco | Distancia del soplete a la pieza de trabajo | Velocidad cortante | Altura de perforación inicial | Retraso en la perforación | |||
| Plasma | Gas protector | Plasma | Gas protector | milímetros | Voltaje | milímetros | mm/min | milímetros | Coeficiente% | Segundo |
| Oxígeno | Aire | sesenta y cinco | 48 | 3 | 128 | 2.5 | 6500 | 5.0 | 200 | 0.1 |
| 4 | 129 | 2.8 | 5420 | 5.6 | 200 | 0,2 | ||||
| 6 | 130 | 2.8 | 4000 | 5.6 | 200 | 0.3 | ||||
| 10 | 134 | 3.0 | 2650 | 6.0 | 200 | 0.3 | ||||
| 12 | 136 | 3.0 | 2200 | 6.0 | 200 | 0,5 | ||||
| 15 | 141 | 3.8 | 1650 | 7.6 | 200 | 0,7 | ||||
| 43 | 20 | 142 | 3.8 | 1130 | 7.6 | 200 | 1.0 | |||
| 25 | 152 | 4.0 | 675 | 8.0 | 200 | 1.5 | ||||
| 32 | 155 | 4.5 | 480 | Empezar en el borde | ||||||
| 38 | 160 | 4.5 | 305 | |||||||
