De juiste snijparameters kiezen voor CNC-plasmasnijmachines

De selectie van snijprocesparameters voor CNC-plasmasnijmachines is cruciaal voor de kwaliteit, snelheid en efficiëntie van de snijresultaten.

Om een CNC-plasmamachine correct te gebruiken voor hoogwaardig en snel snijden, is het essentieel om de snijprocesparameters goed te begrijpen en te beheersen.

I. Snijstroom

Het is de belangrijkste snijprocesparameter die rechtstreeks de dikte en snelheid van het snijden bepaalt, oftewel de snijcapaciteit. De effecten zijn als volgt:

1. Als de snijstroom toeneemt, neemt ook de boogenergie toe, wat resulteert in een hoger snijvermogen en een hogere snijsnelheid.

2. Als de snijstroom toeneemt, neemt ook de diameter van de boog toe, waardoor de snede breder wordt.

3. Als de snijstroom te hoog is, zal de nozzle oververhit raken, wat leidt tot voortijdige schade en een afname van de snijkwaliteit, of zelfs het voorkomen van normaal snijden. Daarom is het noodzakelijk om de juiste snijstroom en bijbehorende nozzle te kiezen op basis van de materiaaldikte voor het snijden.

II. Snijsnelheid

Het optimale snijsnelheidsbereik kan worden bepaald aan de hand van de instructies van de apparatuur of door te experimenteren.

Door factoren zoals materiaaldikte, materiaalsoort, smeltpunt, thermische geleidbaarheid en oppervlaktespanning na het smelten, verandert ook de snijsnelheid dienovereenkomstig. De belangrijkste effecten zijn als volgt:

Een gematigde verhoging van de snijsnelheid kan de kwaliteit van de snede verbeteren, d.w.z. de snede iets smaller maken, het snijoppervlak gladder maken en de vervorming verminderen.

Als de snijsnelheid te hoog is, zal de energie van de snijlijn lager zijn dan de vereiste waarde en kan de straal de gesmolten snijsmelt niet onmiddellijk wegblazen, wat resulteert in een grotere hoeveelheid luchtweerstand en slak die aan de snede blijft hangen, waardoor de kwaliteit van het snijoppervlak afneemt.

Als de snijsnelheid te laag is, omdat de snijpositie de anode van de plasmaboog is, moet de anodespot of het anodegebied, om de stabiliteit van de boog zelf te handhaven, een plaats vinden om stroom te geleiden in de buurt van de dichtstbijzijnde snede, waardoor meer warmte radiaal naar de straal wordt overgebracht.

Daardoor wordt de snede breder en het gesmolten materiaal aan beide kanten van de snede verzamelt zich en stolt aan de onderrand, waardoor moeilijk te reinigen slak ontstaat. Bovendien vormt de bovenrand van de snede een afgeronde hoek door overmatig verhitten en smelten.

Als de snelheid extreem laag is, kan de boog zelfs doven. Een goede snijkwaliteit en snijsnelheid zijn dus onlosmakelijk met elkaar verbonden.

III. Boogspanning

De normale uitgangsspanning van de voeding wordt over het algemeen beschouwd als de snijspanning.

Plasmaboog snijden machines hebben meestal een hoge nullastspanning en werkspanning.

Bij gebruik van gassen met een hoge ionisatie-energie, zoals stikstof, waterstof of lucht, is de spanning die nodig is voor een stabiele plasmaboog hoger. Wanneer de stroom constant is, betekent een verhoging van de spanning een verhoging van de boogenthalpie en de snijcapaciteit.

Als de diameter van de straal wordt verkleind en tegelijkertijd de gasstroom wordt verhoogd met een verhoging van de enthalpie, resulteert dit vaak in een hogere snijsnelheid en een betere snijkwaliteit.

IV. Werkgas en stroomsnelheid

De werkgassen omvatten snijgas, hulpgas en sommige apparatuur heeft ook startgas nodig. Gewoonlijk moet het juiste werkgas worden gekozen op basis van het type, de dikte en de snijmethode van het materiaal.

Het snijgas moet zorgen voor de vorming van een plasmastraal terwijl gesmolten metaal en oxiden uit de snede worden verwijderd.

Een te hoge gasstroom kan meer boogwarmte wegnemen, de lengte van de straal verkorten, leiden tot een afname van het snijvermogen en een instabiele boog; onvoldoende gasstroom kan ervoor zorgen dat de plasmaboog zijn noodzakelijke warmte verliest. rechtheidDit resulteert in ondiepe sneden en veroorzaakt ook gemakkelijk slakvorming.

Daarom moet de gasstroom goed worden gecoördineerd met de snijstroom en -snelheid.

De meeste moderne plasmasnijmachines regelen het debiet via de gasdruk, want als de opening van het pistool vast is, regelt het regelen van de gasdruk ook het debiet.

De gasdruk die gebruikt wordt voor het snijden van een bepaalde materiaaldikte moet meestal gekozen worden volgens de gegevens van de fabrikant van de apparatuur.

Als er andere speciale toepassingen zijn, moet de gasdruk worden bepaald door middel van daadwerkelijke snijproeven.

De meest gebruikte werkgassen zijn argon, stikstof, zuurstof, lucht en H35, gemengd argon-stikstofgas, enz.

1. Argongas reageert bijna niet met metaal bij hoge temperaturen en de plasmaboog van argongas is zeer stabiel.

Bovendien hebben het mondstuk en de gebruikte elektrode een relatief lange levensduur. De spanning van argonplasmaboog is echter lager en de enthalpie-waarde is niet hoog, waardoor de snijcapaciteit beperkt is.

Vergeleken met luchtsnijdenzal de snijdikte ongeveer afnemen met 25%.

Bovendien is de oppervlaktespanning van gesmolten metaal in een omgeving met argonbescherming groter, ongeveer 30% hoger dan die in een stikstofomgeving.

Daarom kunnen er meer slakhangproblemen zijn.

Zelfs bij het snijden met een gemengd gas van argon en andere gassen is er een neiging tot kleverige slak. Daarom wordt zuiver argongas nu zelden alleen gebruikt voor plasmasnijden.

2. Waterstofgas wordt meestal gebruikt als hulpgas gemengd met andere gassen.

Zo is het bekende H35-gas (waterstofvolumefractie van 35%, de rest is argon) een van de sterkste gassen in plasmaboogsnijden, wat voornamelijk te danken is aan waterstofgas.

Omdat waterstofgas de boogspanning aanzienlijk kan verhogen, heeft de waterstofplasmast een hoge enthalpie-waarde. Gemengd met argongas wordt het snijvermogen van de plasmastraal sterk verbeterd.

Over het algemeen wordt voor metalen met een dikte van meer dan 70 mm argon + waterstof gebruikt als snijgas. Als de waterstraal wordt gebruikt om de argon + waterstof plasmaboog verder te comprimeren, kan een nog hogere snijefficiëntie worden bereikt.

3. Stikstof is een veelgebruikt werkgas.

Onder omstandigheden met een hoge voedingsspanning heeft een stikstofplasmaboog een betere stabiliteit en een hogere straalenergie dan argongas.

Zelfs wanneer snijmaterialen met een hoge viscositeit, zoals roestvrij staal en legeringen op nikkelbasis, is de hoeveelheid slak die onder de incisie hangt ook erg klein. Stikstof kan alleen worden gebruikt of gemengd met andere gassen.

Bij geautomatiseerd snijden wordt vaak stikstof of lucht gebruikt als werkgas, en deze twee gassen zijn standaardgassen geworden voor het op hoge snelheid snijden van koolstofstaal. Soms wordt stikstof ook gebruikt als startgas bij het plasmasnijden met zuurstof.

4. Zuurstof kan de snijsnelheid van lage koolstofstalen materialen.

Wanneer zuurstof wordt gebruikt voor het snijden, is de snijmode vergelijkbaar met vlamsnijden. De plasmaboog met hoge temperatuur en hoge energie maakt het snijden sneller, maar moet gebruikt worden in combinatie met elektroden die bestand zijn tegen oxidatie bij hoge temperatuur.

Tegelijkertijd moet de elektrode worden beschermd tegen schokken tijdens het starten van de boog om de levensduur te verlengen.

5. Lucht bevat ongeveer 78% volumefractie stikstof, dus de slakhangsituatie die ontstaat bij het gebruik van lucht voor het snijden is vergelijkbaar met die bij het gebruik van stikstof voor het snijden.

Lucht bevat ook ongeveer 21% volume fractie van zuurstof, en door de aanwezigheid van zuurstof, de snijsnelheid van koolstofarme stalen materiaal Het gebruik van lucht is ook hoog. Tegelijkertijd is lucht ook het zuinigste werkgas.

Als er echter alleen lucht wordt gebruikt voor het snijden, zijn er problemen met slakvorming, oxidatie en stikstoftoename bij de snede. De lage levensduur van elektroden en mondstukken kan ook de efficiëntie van het werk en de snijkosten beïnvloeden.

V. Sproeierhoogte

verwijst naar de afstand tussen het uiteinde van het mondstuk en het snijoppervlak, die een deel van de volledige booglengte vormt. Aangezien plasmaboogsnijden over het algemeen gebruik maakt van stroombronnen met een constante stroom of steil druppelkarakteristiek, verandert de stroom heel weinig nadat de hoogte van het mondstuk toeneemt.

Het zal echter de booglengte vergroten en de boogspanning doen toenemen, waardoor het boogvermogen toeneemt. Maar tegelijkertijd zal ook het energieverlies van de aan de omgeving blootgestelde boogkolom toenemen.

Door het gecombineerde effect van deze twee factoren wordt het effect van de eerste vaak volledig tenietgedaan door de tweede, waardoor de effectieve vonkenergie kan afnemen en de snijcapaciteit kan verminderen.

Dit uit zich meestal in een verzwakking van de snijstraalkracht, een toename van de restslakken op de bodem van de incisie en afronding van de bovenrand.

Bovendien zal, gezien de vorm van de plasmastraal, de straaldiameter naar buiten uitzetten nadat deze het pistool heeft verlaten, en de toename in straalpijphoogte zal onvermijdelijk een toename in de breedte van de incisie veroorzaken.

Daarom is het kiezen van de kleinst mogelijke spuitmondhoogte gunstig voor het verbeteren van de snijsnelheid en -kwaliteit.

Als de spuitmondhoogte echter te laag is, kunnen er dubbele bogen ontstaan. Door keramische buitenste spuitmondjes te gebruiken kan de hoogte van de spuitmond op nul worden gezet, dat wil zeggen dat het uiteinde van de spuitmond direct in contact komt met het snijoppervlak, waardoor goede resultaten kunnen worden behaald.

VI. Dichtheid van het snijvermogen

Om een plasmaboog met hoge compressie te verkrijgen voor het snijden, moet de snijmondstuk maakt gebruik van een kleine opening van het mondstuk, een langere boring en een versterkt koelingseffect. Hierdoor kan de stroom door de effectieve dwarsdoorsnede van het mondstuk toenemen, waardoor de vermogensdichtheid van de boog toeneemt.

Compressie verhoogt echter ook het vermogensverlies van de vlamboog, dus de werkelijk gebruikte energie voor het snijden is kleiner dan het uitgangsvermogen van de stroombron en het verlies ligt over het algemeen tussen 25% en 50%.

Sommige methoden, zoals plasma snijden met watercompressie, kunnen een hoger energieverlies hebben. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het ontwerp van snijprocesparameters of de economische berekening van snijkosten.

De dikte van de metaalplaat die vaak in de industrie wordt gebruikt, is bijvoorbeeld meestal minder dan 50 mm.

Binnen dit diktebereik vormt conventioneel plasmaboogsnijden vaak een snede met een grotere bovenrand en een kleinere onderrand, en de bovenrand van de snede kan de nauwkeurigheid van de snede verminderen en de daaropvolgende bewerking vergroten.

Bij het gebruik van zuurstof en stikstof plasma snijden van koolstofstaal, aluminium en roestvrij staal, wanneer de dikte van de plaat binnen het bereik van 10-25 mm ligt, is het materiaal dikker, is de verticaliteit van de rand beter en is de hoekfout van de snijkant 1 graad tot 4 graden.

Wanneer de plaatdikte minder dan 1 mm is, neemt de hoekfout van de incisie toe van 3-4 graden tot 15-25 graden naarmate de plaatdikte afneemt.

Algemeen wordt aangenomen dat de oorzaak van dit fenomeen te wijten is aan de ongelijke warmte-inbreng van de plasmastraal op het snijoppervlak, dat wil zeggen dat er meer plasmaboogenergie vrijkomt in het bovenste deel van de incisie dan in het onderste deel.

Deze onbalans in het vrijkomen van energie is nauw verbonden met veel procesparameters, zoals de mate van compressie van de plasmaboog, de snijsnelheid en de afstand tussen het mondstuk en het werkstuk.

Door de compressiegraad van de boog te verhogen kan de plasmastraal met hoge temperatuur worden uitgebreid om een gelijkmatiger gebied met hoge temperatuur te vormen en tegelijkertijd de snelheid van de straal te verhogen, waardoor het verschil in breedte tussen de boven- en onderrand van de incisie kan worden verkleind.

Overmatige compressie van conventionele spuitmonden veroorzaakt echter vaak dubbele vlambogen, die niet alleen elektroden en spuitmonden verbruiken, waardoor het snijproces niet kan doorgaan, maar ook leiden tot een afname van de kwaliteit van de incisie.

Daarnaast kunnen een te hoge snijsnelheid en spuitmondhoogte ook het breedteverschil tussen de boven- en onderrand van de incisie vergroten.

VII. Parametertabel plasmasnijproces

Laag koolstofstaal lucht plasma/lucht bescherming snijstroom 130A

Zuurstofplasma/luchtbescherming snijstroom van laag koolstofstaal 130A.