Escolher os parâmetros de corte correctos para as máquinas de corte a plasma CNC

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

Para utilizar corretamente uma máquina de plasma CNC para um corte rápido e de alta qualidade, é essencial ter um conhecimento profundo e um 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. Os seus efeitos são os seguintes:

1. À medida que a corrente de corte aumenta, a energia do arco também aumenta, resultando numa maior capacidade de corte e numa 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 demasiado elevada, o bocal sobreaquecerá, provocando danos prematuros e uma diminuição da qualidade de corte, ou mesmo impedindo a realização de um corte normal. Por conseguinte, é necessário escolher a corrente de corte adequada e o bocal correspondente com base na espessura do material antes do corte.

II. Velocidade de corte

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

Devido a factores como a espessura do material, o tipo de material, o ponto de fusão, a condutividade térmica e a tensão superficial após a fusão, a velocidade de corte também se altera em conformidade. Os seus principais efeitos são os seguintes:

O aumento moderado da velocidade de corte pode melhorar a qualidade do corte, ou seja, estreitando ligeiramente o corte, tornando a superfície de corte mais suave e reduzindo a deformação.

Se a velocidade de corte for demasiado rápida, a energia da linha de corte será inferior ao valor necessário, e o jato não pode soprar imediatamente a massa fundida de corte, resultando numa maior quantidade de arrastamento traseiro e escória pendurada no corte, causando uma diminuição da qualidade da superfície de corte.

Quando a velocidade de corte é demasiado baixa, uma vez que 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 local para conduzir a corrente perto do corte mais próximo, o que irá transferir mais calor radialmente para o jato.

Por conseguinte, o corte torna-se mais largo e o material fundido em ambos os lados do corte junta-se e solidifica-se no bordo inferior, formando escórias difíceis de limpar. Além disso, o bordo superior do corte forma um canto arredondado devido ao aquecimento e fusão excessivos.

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

Corte por arco plasma As máquinas têm normalmente uma tensão em vazio e uma tensão de funcionamento elevadas.

Quando se utilizam gases com elevada energia de ionização, como o azoto, o hidrogénio ou o ar, a tensão necessária para um arco de plasma estável é mais elevada. Quando a corrente é constante, um aumento da tensão significa um aumento da entalpia do arco e da capacidade de corte.

Se o diâmetro do jato for reduzido enquanto se aumenta o caudal de gás ao mesmo tempo que se aumenta a entalpia, isso resulta frequentemente numa velocidade de corte mais rápida e numa melhor qualidade de corte.

IV. Gás de trabalho e caudal

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

O gás de corte deve assegurar a formação de um jato de plasma enquanto remove o metal fundido e os óxidos do corte.

Um fluxo de gás excessivo pode retirar mais calor do arco, encurtar o comprimento do jato, levar a uma diminuição da capacidade de corte e a um arco instável; um fluxo de gás insuficiente pode fazer com que o arco de plasma perca a sua capacidade de corte necessária. retidãoO resultado são cortes pouco profundos e a escória fica facilmente suspensa.

Por conseguinte, o caudal de gás deve ser bem coordenado com a corrente e a velocidade de corte.

A maioria das máquinas modernas de corte por arco plasma controla o caudal através da pressão do gás porque, quando a abertura da pistola é fixa, o controlo da pressão do gás também controla o caudal.

A pressão do gás utilizada para cortar uma determinada espessura de material tem normalmente de ser selecionada de acordo com os dados fornecidos pelo fabricante do equipamento.

Se existirem outras aplicações especiais, a pressão do gás tem de ser determinada através de ensaios de corte reais.

Os gases de trabalho mais utilizados são o árgon, o nitrogénio, o oxigénio, o ar e o H35, gás misto de árgon e nitrogénio, etc.

1. O gás árgon quase não reage com nenhum metal a altas temperaturas e o arco de plasma de gás árgon é muito estável.

Além disso, o bocal e o elétrodo utilizados têm uma vida útil relativamente longa. No entanto, a tensão do arco de plasma de árgon é inferior e o valor de entalpia não é elevado, o que resulta numa capacidade de corte limitada.

Em comparação com corte a ara sua espessura de corte diminuirá aproximadamente 25%.

Além disso, num ambiente protetor de árgon, a tensão superficial do metal fundido é maior, cerca de 30% mais elevada do que num ambiente de azoto.

Por conseguinte, pode haver mais problemas de suspensão de escórias.

Mesmo quando se corta com um gás misto de árgon e outros gases, há uma tendência para a formação de escórias pegajosas. Assim, o gás árgon puro raramente é utilizado sozinho para corte por plasma.

2. O hidrogénio gasoso é normalmente utilizado como gás auxiliar misturado com outros gases.

Por exemplo, o conhecido gás H35 (fração volumétrica de hidrogénio de 35%, o resto é árgon) é um dos gases mais fortes na capacidade de corte por arco plasma, o que se deve principalmente ao gás hidrogénio.

Porque o gás hidrogénio pode aumentar significativamente a tensão do arco, fazendo com que o jato de plasma de hidrogénio tenha um elevado valor de entalpia. Quando misturado com gás árgon, a capacidade de corte do jato de plasma é muito melhorada.

Geralmente, para materiais metálicos com uma espessura superior a 70 mm, o árgon + hidrogénio é normalmente utilizado como gás de corte. Se utilizar jato de água para comprimir ainda mais o arco de plasma de árgon + hidrogénio, é possível obter uma eficiência de corte ainda maior.

3. O azoto é um gás de trabalho comummente utilizado.

Em condições de alta tensão de alimentação, o arco de plasma de azoto tem melhor estabilidade e maior energia de jato do que o gás árgon.

Mesmo quando materiais de corte com elevada viscosidade, como o aço inoxidável e as ligas à base de níquel, a quantidade de escória suspensa sob a incisão é também muito reduzida. O azoto pode ser utilizado sozinho ou misturado com outros gases.

No corte automatizado, o azoto ou o ar são frequentemente utilizados como gás de trabalho, e estes dois gases tornaram-se gases padrão para o corte a alta velocidade de aço-carbono. Por vezes, o azoto é também utilizado como gás de arranque do arco no corte por plasma de oxigénio.

4. O oxigénio pode aumentar a velocidade de corte de materiais em aço-carbono.

Quando se utiliza oxigénio para o 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 utilizado em conjunto com eléctrodos resistentes à oxidação a alta temperatura.

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

5. O ar contém cerca de 78% de fração volumétrica de azoto, pelo que a situação de suspensão das escórias formada pela utilização de ar para o corte é semelhante à da utilização de azoto para o corte.

O ar também contém uma fração volumétrica de oxigénio de cerca de 21% e, devido à presença de oxigénio, a velocidade de corte do aço com baixo teor de carbono material de aço A utilização de ar também é elevada. Ao mesmo tempo, o ar é também o gás de trabalho mais económico.

No entanto, quando o ar é utilizado apenas para o corte, existem problemas de suspensão de escórias, bem como de oxidação e aumento de azoto na incisão. A baixa vida útil dos eléctrodos e dos bicos pode também afetar a eficiência do trabalho e os custos de corte.

V. Altura do bocal

refere-se à distância entre a face final do bico e a superfície de corte, que constitui uma parte do comprimento total do arco. Uma vez que o corte por arco de plasma utiliza geralmente fontes de energia de corrente constante ou 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 de arco exposta ao ambiente.

Sob o efeito combinado destes dois factores, o efeito do primeiro é muitas vezes completamente compensado pelo segundo, o que pode reduzir a energia de corte efectiva e diminuir a capacidade de corte.

Isto manifesta-se normalmente como um enfraquecimento da força do jato de corte, um aumento da escória residual na parte inferior da incisão e um arredondamento do bordo superior.

Além disso, tendo em conta a forma do jato de plasma, o diâmetro do jato expande-se para o exterior depois de sair da pistola e o aumento da altura do bocal provocará inevitavelmente um aumento da largura da incisão.

Por conseguinte, a escolha da menor altura possível do bico é benéfica para melhorar a velocidade e a qualidade do corte.

No entanto, quando a altura do bico é demasiado baixa, podem ocorrer arcos duplos. A utilização de bicos exteriores de cerâmica pode colocar a altura do bico a zero, ou seja, a face final do bico entra em contacto direto com a superfície de corte, o que permite obter bons resultados.

VI. Densidade da potência de corte

A fim de obter um arco de plasma de alta compressão para o corte, o bocal de corte utiliza uma pequena abertura do bocal, um comprimento de furo mais longo e um efeito de arrefecimento reforçado. Isto pode aumentar a corrente que passa através da área efectiva da secção transversal do bocal, ou seja, aumentar a densidade de potência do arco.

No entanto, a compressão também aumenta a perda de potência do arco, pelo que a energia real utilizada para o corte é inferior à potência de saída da fonte de energia, e a sua taxa de perda situa-se geralmente entre 25% e 50%.

Alguns métodos, como o corte por arco de plasma com compressão de água, podem ter uma taxa de perda de energia mais elevada. Esta questão deve ser considerada na conceção dos parâmetros do processo de corte ou na contabilização económica dos custos de corte.

Por exemplo, a espessura da placa de metal normalmente utilizada na indústria é maioritariamente inferior a 50 mm.

Dentro desta gama de espessuras, o corte por arco plasma convencional forma frequentemente um corte com um bordo superior maior e um bordo inferior mais pequeno, e o bordo superior do corte pode causar uma diminuição da precisão do tamanho da incisão e aumentar o trabalho de processamento subsequente.

Quando se utiliza o corte por arco plasma de oxigénio e nitrogénio de aço-carbono, alumínio e aço inoxidável, quando a espessura da placa se situa entre 10-25 mm, o material é mais espesso, a verticalidade da aresta é melhor e o erro angular da aresta de corte é de 1 grau a 4 graus.

Quando a espessura da placa é inferior a 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 deste fenómeno se deve à entrada desigual de calor do jato de plasma na superfície de corte, ou seja, a libertação de energia do arco de plasma na parte superior da incisão é maior do que na parte inferior.

Este desequilíbrio na libertação de energia está intimamente relacionado com muitos parâmetros do processo, tais como o grau de compressão do arco de plasma, a velocidade de corte e a distância entre o bocal e a peça de trabalho.

O aumento do 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 dos bordos superior e inferior da incisão.

No entanto, a compressão excessiva dos bicos convencionais provoca frequentemente arcos duplos, que não só consomem os eléctrodos e os bicos, impossibilitando a continuação do processo de corte, como também conduzem a uma diminuição da qualidade da incisão.

Além disso, uma velocidade de corte e uma altura do bocal excessivas podem também aumentar a diferença de largura entre os bordos superior e inferior da incisão.

VII. Tabela de parâmetros do processo de corte por plasma

Corrente de corte 130A de proteção de ar/plasma de ar de aço de baixo carbono

Corrente de corte 130A de proteção do ar/plasma de oxigénio de aço de baixo carbono.