Revolucione a máquina de corte a plasma CNC: 7 parâmetros-chave para máxima precisão e eficiência

A seleção dos parâmetros do processo de corte para Máquinas de corte a plasma CNC é crucial para a qualidade, velocidade e eficiência dos resultados de corte.

Para usar uma máquina de plasma CNC corretamente para um corte rápido e de alta qualidade, é essencial ter um profundo entendimento e domínio dos parâmetros do processo de corte.

I. Corrente de corte

É o parâmetro mais importante do processo de corte que determina diretamente a espessura e a velocidade do corte, ou seja, a capacidade de corte. Seus efeitos são os seguintes:

1. À medida que a corrente de corte aumenta, a energia do arco também aumenta, resultando em maior capacidade de corte e maior velocidade de corte.

2. À medida que a corrente de corte aumenta, o diâmetro do arco também aumenta, tornando o corte mais largo.

3. Se a corrente de corte for muito alta, o bico superaquecerá, levando a danos prematuros e à diminuição da qualidade do corte, ou mesmo impedindo que o corte normal ocorra. Portanto, é necessário escolher a corrente de corte apropriada e o bico correspondente com base na espessura do material antes do corte.

II. Velocidade de corte

A faixa ideal de velocidade de corte pode ser determinada de acordo com as instruções do equipamento ou por experimentação.

Devido a fatores como espessura do material, tipo de material, ponto de fusão, condutividade térmica e tensão superficial após a fusão, a velocidade de corte também muda de acordo. Seus principais efeitos são os seguintes:

Aumentar moderadamente a velocidade de corte pode melhorar a qualidade do corte, ou seja, estreitar ligeiramente o corte, tornar a superfície de corte mais lisa e reduzir a deformação.

Se a velocidade de corte for muito rápida, a energia da linha de corte será menor que o valor necessário, e o jato não poderá soprar o material derretido imediatamente, resultando em uma quantidade maior de arrasto e escória pendurada no corte, causando uma diminuição na qualidade da superfície de corte.

Quando a velocidade de corte é muito baixa, como a posição de corte é o ânodo do arco de plasma, para manter a estabilidade do próprio arco, o ponto do ânodo ou a área do ânodo deve encontrar um lugar para conduzir a corrente perto do corte mais próximo, o que transferirá mais calor radialmente para o jato.

Portanto, o corte se torna mais largo, e o material fundido em ambos os lados do corte se reúne e se solidifica na borda inferior, formando escória difícil de limpar. Além disso, a borda superior do corte forma um canto arredondado devido ao aquecimento e derretimento excessivos.

Quando a velocidade é extremamente baixa, o arco pode até mesmo se extinguir. Assim, boa qualidade de corte e velocidade de corte são inseparáveis.

III. Tensão do arco

A tensão de saída normal da fonte de alimentação é geralmente considerada como a tensão de corte.

As máquinas de corte a arco de plasma CNC geralmente têm alta tensão sem carga e tensão de trabalho.

Ao usar gases com alta energia de ionização, como nitrogênio, hidrogênio ou ar, a voltagem necessária para arco de plasma estável é maior. Quando a corrente é constante, um aumento na voltagem significa um aumento na entalpia do arco e na capacidade de corte.

Se o diâmetro do jato for reduzido enquanto a vazão de gás é aumentada ao mesmo tempo em que a entalpia aumenta, isso geralmente resulta em maior velocidade de corte e melhor qualidade de corte.

IV. Gás de trabalho e vazão

Os gases de trabalho incluem gás de corte, gás auxiliar e alguns equipamentos também exigem gás de partida. Normalmente, o gás de trabalho apropriado deve ser selecionado com base no tipo, espessura e método de corte do material.

O gás de corte precisa garantir a formação do jato de plasma enquanto remove o metal fundido e os óxidos do corte.

O fluxo excessivo de gás pode retirar mais calor do arco, encurtar o comprimento do jato, levar à diminuição da capacidade de corte e à instabilidade do arco; o fluxo insuficiente de gás pode fazer com que o arco de plasma perca sua retidão necessária, resultando em cortes superficiais e também causando facilmente a suspensão de escória.

Portanto, a vazão de gás deve ser bem coordenada com a corrente de corte e a velocidade.

Mais moderno máquinas de corte a arco de plasma controlar a vazão pela pressão do gás porque quando a abertura da pistola é fixa, controlar a pressão do gás também controla a vazão.

A pressão do gás usada para cortar uma determinada espessura de material geralmente precisa ser selecionada de acordo com os dados fornecidos pelo fabricante do equipamento.

Se houver outras aplicações especiais, a pressão do gás precisa ser determinada por meio de testes de corte reais.

Os gases de trabalho mais comumente usados são argônio, nitrogênio, oxigênio, ar e H35, gás misto argônio-nitrogênio, etc.

1. O gás argônio quase não reage com nenhum metal em altas temperaturas, e o arco de plasma do gás argônio é muito estável.

Além disso, o bico e o eletrodo usados têm uma vida útil relativamente longa. No entanto, a voltagem do arco de plasma de argônio é menor e o valor de entalpia não é alto, resultando em capacidade de corte limitada.

Comparado com o corte a ar, sua espessura de corte diminuirá aproximadamente em 25%.

Além disso, em um ambiente de proteção com argônio, a tensão superficial do metal fundido é maior, cerca de 30% mais alta do que em um ambiente de nitrogênio.

Portanto, pode haver mais problemas de escória pendurada.

Mesmo ao cortar com um gás misto de argônio e outros gases, haverá uma tendência a ter escória pegajosa. Assim, o gás argônio puro agora raramente é usado sozinho para corte de plasma.

2. O gás hidrogênio é geralmente usado como gás auxiliar misturado com outros gases.

Por exemplo, o conhecido gás H35 (fração de volume de hidrogênio de 35%, o restante é argônio) é um dos gases mais fortes na capacidade de corte por arco de plasma, o que se deve principalmente ao gás hidrogênio.

Porque o gás hidrogênio pode aumentar significativamente a voltagem do arco, fazendo com que o jato de plasma de hidrogênio tenha um alto valor de entalpia. Quando misturado com gás argônio, a capacidade de corte do jato de plasma é muito melhorada.

Geralmente, para materiais metálicos com espessura maior que 70 mm, argônio + hidrogênio é comumente usado como gás de corte. Se usar jato de água para comprimir ainda mais o arco de plasma de argônio + hidrogênio, uma eficiência de corte ainda maior pode ser alcançada.

3. O nitrogênio é um gás de trabalho comumente usado para máquinas de corte a plasma CNC

Sob condições de alta tensão de alimentação, o arco de plasma de nitrogênio tem melhor estabilidade e maior energia de jato do que o gás argônio.

Mesmo ao cortar materiais com alta viscosidade, como aço inoxidável e ligas à base de níquel, a quantidade de escória pendurada sob a incisão também é muito pequena. O nitrogênio pode ser usado sozinho ou misturado com outros gases.

No corte automatizado, nitrogênio ou ar são frequentemente usados como gás de trabalho em máquinas de corte a plasma, e esses dois gases se tornaram gases padrão para corte de alta velocidade de aço carbono. Às vezes, nitrogênio também é usado como gás de partida de arco em corte a plasma de oxigênio.

4. O oxigênio pode aumentar a velocidade de corte de materiais de aço de baixo carbono.

Ao usar oxigênio para corte, o modo de corte é semelhante ao corte por chama. O arco de plasma de alta temperatura e alta energia torna a velocidade de corte mais rápida, mas deve ser usado em conjunto com eletrodos resistentes à oxidação em alta temperatura.

Ao mesmo tempo, o eletrodo deve ser protegido contra impactos durante o início do arco para prolongar sua vida útil.

5. O ar contém cerca de 78% de fração volumétrica de nitrogênio, portanto a situação de suspensão de escória formada pelo uso de ar para corte é semelhante àquela do uso de nitrogênio para corte.

O ar também contém cerca de 21% fração de volume de oxigênio e, devido à presença de oxigênio, a velocidade de corte de baixo carbono material de aço usando ar também é alto. Ao mesmo tempo, o ar também é o gás de trabalho mais econômico.

No entanto, quando o ar é usado apenas para cortar, há problemas com a suspensão de escória, bem como oxidação e aumento de nitrogênio na incisão. A baixa vida útil dos eletrodos e bicos também pode afetar a eficiência do trabalho e os custos de corte.

V. Altura do bico

Refere-se à distância entre a face final do bico e a superfície de corte, que constitui uma parte de todo o comprimento do arco. Como o corte a arco de plasma geralmente usa corrente constante ou fontes de energia com características de queda acentuada, a corrente muda muito pouco após o aumento da altura do bico.

No entanto, aumentará o comprimento do arco e fará com que a tensão do arco aumente, aumentando assim a potência do arco. Mas, ao mesmo tempo, também aumentará a perda de energia da coluna do arco exposta ao ambiente.

Sob o efeito combinado desses dois fatores, o efeito do primeiro é frequentemente completamente compensado pelo último, o que pode reduzir a energia de corte efetiva e diminuir a capacidade de corte.

Isso geralmente se manifesta como um enfraquecimento da força do jato de corte, um aumento da escória residual na parte inferior da incisão e arredondamento da borda superior.

Além disso, considerando o formato do jato da máquina de corte a plasma, o diâmetro do jato se expande para fora após sair da pistola, e o aumento na altura do bico inevitavelmente causará um aumento na largura da incisão.

Portanto, escolher a menor altura possível do bico é benéfico para melhorar a velocidade e a qualidade do corte.

No entanto, quando a altura do bico é muito baixa, podem ocorrer arcos duplos. Usar bicos externos de cerâmica pode definir a altura do bico para zero, ou seja, a face final do bico entra em contato direto com a superfície de corte, o que pode obter bons resultados.

VI. Densidade de potência de corte

Para obter um arco de plasma de alta compressão para corte de plasma, o bico de corte usa uma pequena abertura de bico, um comprimento de furo maior e efeito de resfriamento reforçado. Isso pode aumentar a corrente que passa pela área transversal efetiva do bico, ou seja, aumentar a densidade de potência do arco.

Entretanto, a compressão também aumenta a perda de potência do arco, de modo que a energia real usada para o corte é menor que a potência de saída da fonte de energia, e sua taxa de perda geralmente fica entre 25% e 50%.

Alguns métodos, como corte a arco de plasma por compressão de água, podem ter uma taxa de perda de energia maior. Essa questão deve ser considerada no projeto de parâmetros do processo de corte ou na contabilidade econômica dos custos de corte.

Por exemplo, a espessura da chapa metálica comumente usada na indústria é geralmente inferior a 50 mm.

Dentro dessa faixa de espessura, o corte a arco de plasma convencional geralmente forma um corte com uma borda superior maior e uma borda inferior menor, e a borda superior do corte pode causar uma diminuição na precisão do tamanho da incisão e aumentar o trabalho de processamento subsequente.

Ao usar o corte a arco de plasma de oxigênio e nitrogênio em aço carbono, alumínio e aço inoxidável, quando a espessura da chapa está dentro da faixa de 10-25 mm, o material é mais espesso, a verticalidade da borda é melhor e o erro de ângulo da aresta de corte é de 1 grau a 4 graus.

Quando a espessura da placa é menor que 1 mm, à medida que a espessura da placa diminui, o erro angular da incisão aumenta de 3-4 graus para 15-25 graus.

Acredita-se geralmente que a causa desse fenômeno se deve à entrada de calor irregular do jato de plasma na superfície de corte, ou seja, a liberação de energia do arco de plasma na parte superior da incisão é maior do que na parte inferior.

Esse desequilíbrio na liberação de energia está intimamente relacionado a muitos parâmetros de processo da máquina de corte a plasma CNC, como o grau de compressão do arco de plasma, a velocidade de corte e a distância do bico à peça de trabalho.

Aumentar o grau de 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 das bordas superior e inferior da incisão.

Entretanto, a compressão excessiva dos bicos convencionais frequentemente causa arcos duplos, que não só consomem eletrodos e bicos, impossibilitando o processo de corte, mas também levam à diminuição da qualidade da incisão.

Além disso, a velocidade de corte excessiva e a altura do bico também podem aumentar a diferença de largura entre as bordas superior e inferior da incisão.

VII. Tabela de parâmetros do processo da máquina de corte a plasma

Plasma de ar de aço de baixo carbono/proteção de ar, corrente de corte 130A

Proteção de plasma/ar de oxigênio de aço de baixo carbono com corrente de corte de 130 A.