Nas aplicações de processamento de metal, os utilizadores debatem-se frequentemente com a escolha da máquina de corte de metal mais adequada. Os principais processos de corte de metal disponíveis atualmente têm características únicas relacionadas com a espessura de corte, precisão, desempenho metalúrgico e produtividade. Embora este artigo não possa aprofundar todos os pormenores destas características, podemos fornecer uma visão geral que o ajudará a [...]
Nas aplicações de processamento de metal, os utilizadores debatem-se frequentemente com a escolha da máquina de corte de metal mais adequada. Os principais processos de corte de metal disponíveis atualmente têm características únicas relacionadas com a espessura de corte, precisão, desempenho metalúrgico e produtividade.
Embora este artigo não possa aprofundar todos os pormenores destas características, podemos fornecer uma visão geral que o ajudará a compreender melhor e a fazer a melhor escolha.
Antes de discutir a tecnologia e as capacidades de cada processo, temos de definir primeiro as necessidades mais importantes dos utilizadores da indústria metalúrgica.
Custo de aquisição de equipamento
Diferentes métodos de corte requerem diferentes máquinas CNC, equipamento de despoeiramentosoftware CAD/CAM, entre outras coisas.
Por exemplo, corte a laser exige maior velocidade e precisão em chapas finas, por oposição à velocidade de corte mais lenta dos métodos de jato de água e de chama. Estes requisitos podem resultar numa disparidade significativa nos custos do equipamento.
Custo de corte por unidade de peça ou por unidade de comprimento
O custo acima mencionado inclui gás, bicos, eléctrodos, eletricidade e água. Em determinadas situações, os custos de aquisição do equipamento e os custos de mão de obra, como a carga e a descarga, são também partilhados. É fundamental compreender o âmbito destes custos quando se efectuam comparações.
Para determinar o custo de um projeto, recomenda-se que se considere o custo por peça ou por unidade de comprimento, que tem em conta a velocidade de corte e a produtividade, uma vez que constitui um ponto de referência mais preciso do que o custo por tempo.
Facilidade de utilização
Este requisito está essencialmente relacionado com software, especialmente CAM e CNC.
Hoje em dia, os tempos de aprendizagem estão a ser reduzidos e a dependência da experiência está a diminuir através da integração da experiência profissional incorporada.
Por exemplo, a Hypertherm, líder da indústria de corte por plasmaA Hypertherm, Inc., incorporou o conjunto completo de parâmetros do processo de plasma da Hypertherm no seu próprio software de colocação e controlo CNC, permitindo que os novos utilizadores aprendam rapidamente e mantenham a mesma qualidade de corte e produtividade que os veteranos experientes.
Embora esta necessidade seja difícil de quantificar, nunca deve ser ignorada para a produção prática.
Produtividade
A velocidade de corte, também conhecida como capacidade de produção, é frequentemente o fator decisivo que determina a capacidade de produção.
Precisão das peças cortadas
A medição da precisão de uma peça metálica pode ser efectuada de várias formas. Normalmente, o contorno exterior requer tolerâncias mais baixas em comparação com o furo interior.
Por conseguinte, vários corte de metais Os fornecedores estão agora a introduzir processos que permitem cortar furos de maior qualidade. Além disso, os utilizadores medem frequentemente apenas a superfície superior durante as suas medições, embora as dimensões da superfície inferior possam diferir significativamente devido à inclinação do corte.
Por uma questão de simplicidade neste artigo, recomenda-se a utilização dos valores de tolerância positivos e negativos medidos para a superfície superior e, em seguida, o fator de inclinação do corte para cada processo.
Qualidade da aresta, propriedades metalúrgicas
Todos os processos acima referidos têm efeitos diferentes na maquinabilidade do metal, nas propriedades de conformação e na soldabilidade.
Requisitos de manutenção
Ao considerar o custo de propriedade a longo prazo, é importante ter em conta os requisitos de manutenção e a facilidade de manutenção para cada um destes diferentes processos.
Para dar uma breve visão geral destes processos, incluem-se os seguintes: corte por chama, plasma fino, laser de fibra de 3 kW e jato de água.
Para efeitos de comparação, o custo de aquisição de um sistema completo que inclua um Máquina CNC (não de nível de entrada ou configuração máxima), software CAD/CAM e uma área de corte de aproximadamente 5′ x 10′ (1,5 x 3 m).
O processo de corte oxi-combustível é o mais simples de todas as técnicas de corte que estamos a discutir aqui. O princípio por detrás deste processo consiste em aquecer primeiro o aço utilizando um gás combustível até à temperatura do "ponto de ignição", que é aproximadamente 1800F. Uma vez atingida esta temperatura através do pré-aquecimento, é injetado oxigénio puro para criar uma reação exotérmica com o aço quente, corroendo-o rapidamente.
Esta técnica só pode cortar aço-carbono, principalmente em espessuras que variam entre 1/4″ (cerca de 6,35mm) e 6″ (cerca de 150mm). Para espessuras superiores a 2″ (cerca de 50 mm), a velocidade de corte é mais rápida do que noutros processos.
É fácil e económico instalar tochas de chama múltipla em a CNC máquina de oxicorte em simultâneo, duplicando a sua capacidade.
Máquina de corte por chama de 5′ x 10′ Custo:
RMB 80.000 - 120.000 (máquina de tipo relativamente simples com baixa velocidade)
Custo de corte por unidade de peça ou por unidade de comprimento:
A velocidade de corte é lenta e consome uma quantidade significativa de gás.
Os custos de corte tornam-se mais favoráveis em comparação com o plasma à medida que a espessura do chapa de aço aumenta.
Normalmente, o custo por pé de corte é superior ao do plasma, mas é relativamente mais baixo para espessuras superiores a 2″ (~50mm).
Facilidade de utilização:
Para atingir a velocidade de corte mais rápida e a melhor qualidade de corte, a operação das máquinas de corte CNC Flame requer um operador experiente. Além disso, o processo de corte exige normalmente uma monitorização contínua.
Produtividade:
Oxy-corte de combustível tem baixa produtividade devido ao longo tempo de pré-aquecimento e à baixa velocidade de corte.
Precisão da peça cortada:
Um bom operador, com a velocidade, altura, gás e bocal mais adequados, cortará peças com uma tolerância dimensional aproximada de ±0. 030″ (aproximadamente 0,76mm) e menos de 1 grau de inclinação.
Qualidade da aresta, propriedades metalúrgicas:
A zona afetada pelo calor de corte por chama é grande.
A secção é rugosa e tem escória suspensa.
Requisitos de manutenção:
A manutenção do leito de corte por chama é relativamente simples e pode ser dominada pelo próprio utilizador.
A tecnologia de plasma fino utiliza gás ionizado de alta temperatura para gerar um arco de corte de alta densidade de energia, permitindo-lhe cortar todos os materiais condutores.
Os últimos avanços da tecnologia eliminaram a necessidade de os operadores terem experiência prévia.
O plasma fino é mais eficaz no corte de aço-carbono de calibre 26 (aprox. 0,45 mm) a 2″ (aprox. 50 mm) de espessura, bem como de aço inoxidável e alumínio até 6¼" (aprox. 160 mm) de espessura.
Custo da máquina de corte por plasma 5′ x 10′:
150.000 - 250.000 RMB (mais rápido, equipado com ajuste de altura e remoção de pó)
Custo de corte por unidade de peça ou por unidade de comprimento:
No aço carbono de ¼" (aprox. 6,35mm) a 2" (aprox. 50mm) de espessura, os custos do corte por plasma são os mais baixos em relação a outros processos.
Facilidade de utilização:
Quando equipado com o mais recente CNC e software, o plasma é muito fácil de aprender e utilizar.
Uma vez que os parâmetros profissionais do processo já estão integrados no software de colocação, não é necessária qualquer experiência por parte do operador.
Produtividade:
O corte por plasma é mais rápido do que o laser para espessuras superiores a ¼" (~6,35mm), e corta mais rápido do que a chama em espessuras inferiores a 2″ (~50mm). De facto, o plasma é o processo de corte mais rápido e mais eficiente de todos.
Precisão da peça cortada:
As tolerâncias dimensionais para as peças cortadas de aço-carbono situam-se aproximadamente entre ±0,015″ (cerca de 0,38mm) e 0,020″ (cerca de 0,5mm).
Para placas finas com menos de 3/8″ (aprox. 9,5 mm) de espessura, a inclinação de tolerância é de 2-3 graus.
Para tábuas com espessura superior a 1/2″ (aprox. 12,7mm), a inclinação de tolerância é de 1 grau.
Qualidade da aresta, propriedades metalúrgicas:
O zona afetada pelo calor é tipicamente muito pequena, normalmente inferior a 0,010″ (cerca de 0,25mm). Além disso, a secção tem boa soldabilidade e parece lisa, sem escória suspensa.
Requisitos de manutenção:
A manutenção é relativamente simples e pode ser efectuada pelo próprio utilizador, ou requer apenas apoio telefónico do fabricante.
Laser de fibra é a mais recente tecnologia laser disponível.
Utiliza um laser de estado sólido que é mais eficiente do que o gerador tradicional de CO2 laser. O comprimento de onda do laser de fibra também é adequado para a condução na fibra fina e flexível, tornando-a mais maleável e mais fácil de manter do que o laser de CO2 laser, que só pode ser realizado através da reflexão num espelho.
O laser de alta energia concentra-se na fusão do material a cortar e um gás auxiliar (normalmente oxigénio quando se corta aço-carbono) sopra o metal fundido.
Um laser de fibra de 3 kW tem a mesma potência e velocidade de corte que um laser de CO2 laser. A sua capacidade de corte é tipicamente de até ¾" (aproximadamente 19mm) de espessura de aço carbono.
Fibra de 5′ x 10′ custo da máquina de corte a laser:
300.000 - 500.000 RMB (a base de corte a laser requer maior precisão de movimento e proteção de sombra)
Custo por unidade de peça ou unidade de comprimento cortada:
A utilização mais económica do corte a laser é para espessuras inferiores a ¼" (aproximadamente 6,35 mm). No entanto, à medida que a espessura do material a cortar aumenta, a velocidade de corte diminui significativamente e o custo torna-se mais elevado do que o do corte por plasma. No entanto, o corte a laser oferece uma qualidade e precisão excepcionais no corte resultante.
Facilidade de utilização:
Tal como os mais recentes sistemas de plasma, as máquinas de corte a laser também podem ser equipadas com o mais recente CNC e software, tornando-as fáceis de aprender e utilizar, uma vez que todas as definições são automatizadas.
Produtividade:
Produtividade mais elevada em chapas finas, igual à do plasma à medida que a espessura aumenta para ¼" (~6,35 mm).
Precisão da peça cortada:
A fibra da mais alta qualidade peças cortadas a laser têm tolerâncias dimensionais de aproximadamente ±0,01″ (ou 0,25mm), o que é superior ao corte por plasma e comparável ao corte por jato de água.
Para além disso, a inclinação dos cortes não ultrapassa 1 grau.
Qualidade da aresta, propriedades metalúrgicas:
A zona afetada pelo calor é ligeiramente mais pequena do que o plasma.
Requisitos de manutenção:
Em comparação com o anterior relatório sobre as emissões de CO2 o laser de fibra é significativamente mais fácil de manter e pode normalmente ser gerido pelo utilizador com assistência remota do fabricante.
A tecnologia de jato de água é utilizada há várias décadas e tem sido aplicada a uma vasta gama de materiais, desde bolos macios a granito duro.
A água pura pode ser utilizada para cortar materiais macios, com um fluxo de água a alta pressão (entre 40 000 e 60 000 psi) comprimido por um bocal, o que aumenta o caudal e a densidade de energia.
A areia também pode ser adicionada à corrente de água, actuando como os dentes de uma serra, para cortar o material com o ímpeto da corrente de água.
As actuais bombas de jato de água de última geração podem atingir pressões de até 100.000 psi, o que leva a velocidades de corte mais rápidas, mas requerem manutenção regular, uma vez que o vedantes da bomba precisam de ser substituídos frequentemente.
A tecnologia de jato de água oferece duas grandes vantagens em relação a outros processos de corte, incluindo a ausência de uma zona afetada pelo calor e a capacidade de cortar praticamente qualquer material. Além disso, a precisão do corte por jato de água é muito elevado.
No entanto, a principal desvantagem dos jactos de água é a sua corte lento velocidade.
O custo de uma máquina de corte por jato de água de 5′ x 10′ pode variar entre 200 000 e 350 000 RMB. Devido à velocidade mais lenta, o custo é inferior ao de uma mesa de laser, mas ligeiramente mais caro do que o de um cortador de plasma.
Custo de corte por unidade de peça ou por unidade de comprimento:
Uma vez que o corte por jato de água é tão lento, o custo por peça cortada é o mais elevado em comparação com outros processos.
Ver também:
Facilidade de utilização:
À semelhança dos mais recentes sistemas de plasma, quando equipadas com o mais recente CNC e software, as máquinas de corte por jato de água são igualmente fáceis de aprender e utilizar. É necessária muito pouca experiência por parte do operador.
Produtividade:
Muito lento em aço-carbono e aço inoxidável, corte de alumínio será mais rápido.
Precisão da peça cortada:
A precisão do jato de água é a melhor de todos os processos de corte, com tolerâncias dimensionais das peças cortadas de aproximadamente ±0,005″ (aproximadamente 0,13mm).
A inclinação é de 1 grau.
Qualidade da aresta, propriedades metalúrgicas:
Nenhuma influência sobre as propriedades metalúrgicas do material a cortar.
Secção lisa, a qualidade do corte está relacionada com o grão e a velocidade de corte (quanto mais lento, mais suave).
Requisitos de manutenção:
A manutenção é relativamente simples e pode ser efectuada pelo próprio utilizador.
Depois de ter esclarecido as suas necessidades e aplicações práticas, e tendo em conta as diferentes características do processo descrito neste artigo, creio que poderá escolher o processo e o equipamento de corte de metal mais adequado.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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