Révolutionnez la machine de découpe plasma CNC : 7 paramètres clés pour une précision et une efficacité ultimes

La sélection des paramètres du processus de coupe pour Machines de découpe plasma CNC est crucial pour la qualité, la rapidité et l’efficacité des résultats de coupe.

Pour utiliser correctement une machine plasma CNC pour une découpe rapide et de haute qualité, il est essentiel d'avoir une compréhension et une maîtrise approfondies des paramètres du processus de découpe.

I. Courant de coupure

Il s'agit du paramètre le plus important du processus de coupe, qui détermine directement l'épaisseur et la vitesse de coupe, c'est-à-dire la capacité de coupe. Ses effets sont les suivants :

1. À mesure que le courant de coupe augmente, l'énergie de l'arc augmente également, ce qui se traduit par une capacité de coupe plus élevée et une vitesse de coupe accrue.

2. À mesure que le courant de coupe augmente, le diamètre de l'arc augmente également, ce qui rend la coupe plus large.

3. Si le courant de coupe est trop élevé, la buse surchauffera, ce qui entraînera des dommages prématurés et une diminution de la qualité de coupe, voire empêchera la coupe normale. Par conséquent, il est nécessaire de choisir le courant de coupe approprié et la buse correspondante en fonction de l'épaisseur du matériau avant la coupe.

II. Vitesse de coupe

La plage de vitesse de coupe optimale peut être déterminée selon les instructions de l'équipement ou par expérimentation.

En raison de facteurs tels que l'épaisseur du matériau, le type de matériau, le point de fusion, la conductivité thermique et la tension superficielle après la fusion, la vitesse de coupe change également en conséquence. Ses principaux effets sont les suivants :

Une augmentation modérée de la vitesse de coupe peut améliorer la qualité de la coupe, c'est-à-dire rétrécir légèrement la coupe, rendre la surface de coupe plus lisse et réduire la déformation.

Si la vitesse de coupe est trop rapide, l'énergie de la ligne de coupe sera inférieure à la valeur requise et le jet ne pourra pas souffler immédiatement la matière fondue, ce qui entraînera une plus grande quantité de traînée arrière et de scories accrochées à la coupe, provoquant une diminution de la qualité de la surface de coupe.

Lorsque la vitesse de coupe est trop faible, comme la position de coupe est l'anode de l'arc plasma, afin de maintenir la stabilité de l'arc lui-même, le point d'anode ou la zone d'anode doit trouver un endroit pour conduire le courant à proximité de la coupe la plus proche, ce qui transférera plus de chaleur radialement au jet.

La coupe devient alors plus large et la matière fondue des deux côtés de la coupe se rassemble et se solidifie sur le bord inférieur, formant des scories difficiles à nettoyer. De plus, le bord supérieur de la coupe forme un coin arrondi en raison d'un chauffage et d'une fusion excessifs.

Lorsque la vitesse est extrêmement faible, l'arc peut même s'éteindre. Ainsi, une bonne qualité de coupe et une bonne vitesse de coupe sont indissociables.

III. Tension de l'arc

La tension de sortie normale de l’alimentation est généralement considérée comme la tension de coupe.

Les machines de découpe à l'arc plasma CNC ont généralement une tension à vide et une tension de travail élevées.

Lors de l'utilisation de gaz à haute énergie d'ionisation tels que l'azote, l'hydrogène ou l'air, la tension requise pour un arc plasma stable est plus élevée. Lorsque le courant est constant, une augmentation de la tension signifie une augmentation de l'enthalpie de l'arc et de la capacité de coupe.

Si le diamètre du jet est réduit tout en augmentant le débit de gaz et en même temps l'enthalpie, cela se traduit souvent par une vitesse de coupe plus rapide et une meilleure qualité de coupe.

IV. Gaz de travail et débit

Les gaz de travail comprennent le gaz de coupe, le gaz auxiliaire et certains équipements nécessitent également du gaz de démarrage. En règle générale, le gaz de travail approprié doit être sélectionné en fonction du type, de l'épaisseur et de la méthode de coupe du matériau.

Le gaz de coupe doit assurer la formation d’un jet de plasma tout en éliminant le métal en fusion et les oxydes de la coupe.

Un flux de gaz excessif peut évacuer davantage de chaleur de l'arc, raccourcir la longueur du jet, entraîner une diminution de la capacité de coupe et un arc instable ; un flux de gaz insuffisant peut entraîner une perte de la rectitude nécessaire de l'arc plasma, ce qui entraîne des coupes peu profondes et provoque également facilement la suspension des scories.

Par conséquent, le débit de gaz doit être bien coordonné avec le courant et la vitesse de coupe.

Le plus moderne machines de découpe à l'arc plasma contrôler le débit par la pression du gaz car lorsque l'ouverture du pistolet est fixe, le contrôle de la pression du gaz contrôle également le débit.

La pression du gaz utilisée pour couper une certaine épaisseur de matériau doit généralement être sélectionnée en fonction des données fournies par le fabricant de l'équipement.

S'il existe d'autres applications spéciales, la pression du gaz doit être déterminée par des essais de coupe réels.

Les gaz de travail les plus couramment utilisés sont l'argon, l'azote, l'oxygène, l'air et le H35, gaz mixte argon-azote, etc.

1. Le gaz argon n'a pratiquement aucune réaction avec aucun métal à haute température et l'arc plasma du gaz argon est très stable.

De plus, la buse et l'électrode utilisées ont une durée de vie relativement longue. Cependant, la tension de l'arc plasma à l'argon est plus faible et la valeur d'enthalpie n'est pas élevée, ce qui limite la capacité de coupe.

Par rapport à la découpe à l'air, son épaisseur de coupe diminuera d'environ 25%.

De plus, dans un environnement protecteur d'argon, la tension superficielle du métal fondu est plus élevée, environ 30% supérieure à celle d'un environnement d'azote.

Il peut donc y avoir davantage de problèmes de suspension des scories.

Même lors de la découpe avec un mélange de gaz argon et autres gaz, il y a une tendance à avoir des scories collantes. Ainsi, le gaz argon pur est désormais rarement utilisé seul pour la découpe plasma.

2. L’hydrogène gazeux est généralement utilisé comme gaz auxiliaire mélangé à d’autres gaz.

Par exemple, le gaz H35 bien connu (fraction volumique d'hydrogène de 35%, le reste est de l'argon) est l'un des gaz les plus puissants dans la capacité de découpe à l'arc plasma, ce qui est principalement dû au gaz hydrogène.

L'hydrogène gazeux peut augmenter considérablement la tension de l'arc, ce qui permet au jet de plasma d'hydrogène d'avoir une valeur d'enthalpie élevée. Lorsqu'il est mélangé à de l'argon gazeux, la capacité de coupe du jet de plasma est considérablement améliorée.

En général, pour les matériaux métalliques d'une épaisseur supérieure à 70 mm, l'argon + hydrogène est couramment utilisé comme gaz de coupe. Si l'on utilise un jet d'eau pour comprimer davantage l'arc plasma argon + hydrogène, on peut obtenir une efficacité de coupe encore plus élevée.

3. L'azote est un gaz de travail couramment utilisé pour machines de découpe plasma CNC

Dans des conditions de tension d'alimentation élevée, l'arc plasma à l'azote présente une meilleure stabilité et une énergie de jet plus élevée que le gaz argon.

Même lors de la découpe de matériaux à haute viscosité tels que l'acier inoxydable et les alliages à base de nickel, la quantité de scories suspendues sous l'incision est également très faible. L'azote peut être utilisé seul ou mélangé à d'autres gaz.

Dans la découpe automatisée, l'azote ou l'air sont souvent utilisés comme gaz de travail dans la machine de découpe plasma, et ces deux gaz sont devenus des gaz standard pour la découpe à grande vitesse de l'acier au carbone. Parfois, l'azote est également utilisé comme gaz d'amorçage de l'arc dans la découpe plasma à l'oxygène.

4. L'oxygène peut augmenter la vitesse de coupe des matériaux en acier à faible teneur en carbone.

Lors de l'utilisation de l'oxygène pour la découpe, le mode de découpe est similaire à celui de la découpe au chalumeau. L'arc plasma à haute température et à haute énergie accélère la vitesse de découpe, mais il doit être utilisé en conjonction avec des électrodes résistantes à l'oxydation à haute température.

Dans le même temps, l’électrode doit être protégée contre les chocs lors de l’amorçage de l’arc pour prolonger sa durée de vie.

5. L'air contient environ 78% de fraction volumique d'azote, de sorte que la situation de suspension des scories formée par l'utilisation de l'air pour la découpe est similaire à celle lors de l'utilisation de l'azote pour la découpe.

L'air contient également environ 21% de fraction volumique d'oxygène et, en raison de la présence d'oxygène, la vitesse de coupe des fibres à faible teneur en carbone matériau en acier L'utilisation de l'air est également élevée. En même temps, l'air est également le gaz de travail le plus économique.

Cependant, lorsque l'air est utilisé uniquement pour la découpe, des problèmes de scories se posent, ainsi que d'oxydation et d'augmentation d'azote au niveau de l'incision. La faible durée de vie des électrodes et des buses peut également affecter l'efficacité du travail et les coûts de découpe.

V. Hauteur de la buse

Il s'agit de la distance entre la face d'extrémité de la buse et la surface de coupe, qui constitue une partie de la longueur totale de l'arc. Étant donné que la découpe à l'arc plasma utilise généralement des sources d'alimentation à courant constant ou à forte chute de tension, le courant change très peu après l'augmentation de la hauteur de la buse.

Cependant, cela augmentera la longueur de l'arc et entraînera une augmentation de la tension de l'arc, augmentant ainsi la puissance de l'arc. Mais en même temps, cela augmentera également la perte d'énergie de la colonne d'arc exposée à l'environnement.

Sous l’effet combiné de ces deux facteurs, l’effet du premier est souvent complètement compensé par le second, ce qui peut réduire l’énergie de coupe efficace et diminuer la capacité de coupe.

Cela se manifeste généralement par un affaiblissement de la force du jet de coupe, une augmentation des scories résiduelles au fond de l'incision et un arrondi du bord supérieur.

De plus, compte tenu de la forme du jet de la machine de découpe plasma, le diamètre du jet s'élargit vers l'extérieur après avoir quitté le pistolet, et l'augmentation de la hauteur de la buse entraînera inévitablement une augmentation de la largeur de l'incision.

Par conséquent, choisir la hauteur de buse la plus petite possible est bénéfique pour améliorer la vitesse et la qualité de coupe.

Cependant, lorsque la hauteur de la buse est trop basse, des arcs doubles peuvent se produire. L'utilisation de buses extérieures en céramique peut régler la hauteur de la buse à zéro, c'est-à-dire que la face d'extrémité de la buse entre directement en contact avec la surface de coupe, ce qui peut donner de bons résultats.

VI. Densité de puissance de coupe

Afin d'obtenir un arc plasma à haute compression pour la découpe plasma, la buse de découpe utilise une petite ouverture de buse, un alésage plus long et un effet de refroidissement renforcé. Cela peut augmenter le courant traversant la section efficace de la buse, c'est-à-dire augmenter la densité de puissance de l'arc.

Cependant, la compression augmente également la perte de puissance de l'arc, de sorte que l'énergie réelle utilisée pour la coupe est inférieure à la puissance de sortie de la source d'alimentation, et son taux de perte est généralement compris entre 25% et 50%.

Certaines méthodes, comme le coupage à l'arc plasma à compression d'eau, peuvent entraîner un taux de perte d'énergie plus élevé. Ce problème doit être pris en compte lors de la conception des paramètres du processus de coupage ou de la comptabilisation économique des coûts de coupage.

Par exemple, l’épaisseur des plaques métalliques couramment utilisées dans l’industrie est généralement inférieure à 50 mm.

Dans cette plage d'épaisseur, la découpe à l'arc plasma conventionnelle forme souvent une coupe avec un bord supérieur plus grand et un bord inférieur plus petit, et le bord supérieur de la coupe peut entraîner une diminution de la précision de la taille de l'incision et augmenter le travail de traitement ultérieur.

Lors de l'utilisation de l'arc plasma à l'oxygène et à l'azote pour la découpe de l'acier au carbone, de l'aluminium et de l'acier inoxydable, lorsque l'épaisseur de la plaque est comprise entre 10 et 25 mm, le matériau est plus épais, la verticalité du bord est meilleure et l'erreur d'angle du bord de coupe est de 1 à 4 degrés.

Lorsque l'épaisseur de la plaque est inférieure à 1 mm, à mesure que l'épaisseur de la plaque diminue, l'erreur d'angle de l'incision augmente de 3 à 4 degrés à 15 à 25 degrés.

On pense généralement que la cause de ce phénomène est due à l'apport de chaleur inégal du jet de plasma sur la surface de coupe, c'est-à-dire que la libération d'énergie de l'arc plasma dans la partie supérieure de l'incision est plus importante que dans la partie inférieure.

Ce déséquilibre de libération d'énergie est étroitement lié à de nombreux paramètres de processus de la machine de découpe plasma CNC, tels que le degré de compression de l'arc plasma, la vitesse de coupe et la distance entre la buse et la pièce.

L'augmentation du degré de compression de l'arc peut étendre le jet de plasma à haute température pour former une zone à haute température plus uniforme, et en même temps augmenter la vitesse du jet, ce qui peut réduire la différence de largeur des bords supérieur et inférieur de l'incision.

Cependant, une compression excessive des buses conventionnelles provoque souvent des arcs doubles, qui non seulement consomment les électrodes et les buses, rendant le processus de coupe impossible, mais conduisent également à une diminution de la qualité de l'incision.

De plus, une vitesse de coupe et une hauteur de buse excessives peuvent également augmenter la différence de largeur entre les bords supérieur et inférieur de l'incision.

VII. Tableau des paramètres de processus de la machine de découpe plasma

Coupage plasma/protection air acier à faible teneur en carbone courant 130A

Coupage plasma/air oxygène acier à faible teneur en carbone courant 130A.