Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de corte por plasma, a utilização de máquinas de corte por plasma CNC está a tornar-se cada vez mais generalizada. A máquina de corte a plasma CNC é um dos principais equipamentos de corte e corte utilizados para chapas de espessura média e pequena. Oferece numerosos benefícios, como fácil operação, alta precisão, alta eficiência de trabalho e baixa mão de obra [...]
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de corte por plasma, a utilização de máquinas de corte por plasma CNC está a tornar-se cada vez mais generalizada.
A máquina de corte a plasma CNC é um dos principais equipamentos de corte e corte utilizados para chapas de espessura média e pequena. Oferece inúmeras vantagens, tais como fácil operação, alta precisão, alta eficiência de trabalho e baixa intensidade de trabalho.
É amplamente utilizado em várias indústrias, incluindo a indústria química, a indústria automóvel, a indústria de maquinaria, a indústria de transporte ferroviário, entre outras.
Quando os métodos de corte tradicionais não conseguem cortar materiais difíceis, o CNC corte por plasma máquinas são muito úteis.
Em termos de velocidade de corte, ao cortar chapas de aço-carbono de espessura média e pequena, a velocidade de corte por plasma CNC é mais rápida do que a velocidade de corte por chama tradicional, e a superfície de corte permanece lisa com o mínimo de deformação a quente.
Além disso, o método de corte por plasma CNC é uma opção mais económica do que corte a laser.
Um cortador de plasma funciona através da ionização de uma mistura de gases através de um arco de alta frequência. Este gás ionizado, ou plasma, é então expelido do bocal de corte devido à pressão do gás.
A temperatura do plasma é extremamente elevada, excedendo largamente o ponto de fusão do material a cortar.
Isto faz com que o material derreta rapidamente, e o material derretido é então soprado pelo gás de alta pressão do bocal. Este processo produz uma quantidade significativa de fumo e escória fundida.
Por conseguinte, os cortadores de plasma requerem sistemas de remoção de poeiras e escórias. Ao utilizar diferentes misturas de gases, o plasma pode cortar metais de vários materiais e espessuras, destacando-se especialmente no corte de metais não ferrosos.
No processo de funcionamento do CNC (Controlo Numérico Computadorizado) com um cortador de plasma, a programação é o passo inicial. O processo de maquinação segue uma sequência pré-programada.
Nesta fase de programação, factores como a velocidade de corte, a sequência de corte e o ponto de partida desempenham um papel fundamental na determinação da qualidade do corte.
Seleção do ponto de partida
Idealmente, o ponto de partida para o corte deve ser na extremidade da folha ou dentro de uma costura previamente cortada. Se o bico estiver demasiado afastado do material, o resultado é um corte incompleto, levando a um desperdício desnecessário de material.
Por outro lado, se o bocal estiver demasiado próximo, pode provocar um curto-circuito. Isto não só danifica o material e afecta a qualidade do corte, como também pode danificar o bocal.
Escolher a direção de corte
A direção do corte deve assegurar que a aresta final a ser cortada esteja maioritariamente separada do material principal.
Se se soltar prematuramente, a estrutura fina à volta da peça de trabalho pode não suportar o stress térmico do corte, fazendo com que a peça de trabalho se desloque durante o processo. Este deslocamento pode levar a imprecisões dimensionais, afectando a qualidade do corte.
Seleção da sequência de corte
Durante a programação, para maximizar a utilização do material, a peça de trabalho é frequentemente encaixada na chapa.
Assim, a sequência de corte dita a ordem de remoção do material. Geralmente, a sequência segue o princípio de cortar peças mais pequenas antes das maiores e cortar contornos interiores antes dos exteriores.
Caso contrário, a tensão gerada durante o corte de contornos interiores ou de peças mais pequenas pode levar à concentração de tensões, resultando numa peça de trabalho sucateada.
Seleção da velocidade de corte
A seleção da velocidade de corte é influenciada por vários factores, como o tipo e a espessura do material, o design do bocal, a corrente de corte e o gás escolhido.
No entanto, sob a mesma potência e condições, uma velocidade de corte mais rápida resulta num bisel maior na peça de trabalho.
Por conseguinte, o bocal deve estar perpendicular ao material durante o corte para facilitar a rápida remoção da escória. Para garantir a eficiência, a velocidade máxima de corte deve ser escolhida sem comprometer a qualidade do corte.
A mesa de corte da máquina de corte é suportada por vários diafragmas. Como ilustrado na Figura 1, a distância entre dois diafragmas é de 110 mm.
Fig. 1 Máquina de corte plasma CNC com mesa de corte
Ao cortar peças pequenas, a peça de trabalho cai frequentemente entre os diafragmas, tornando difícil a sua recuperação. O diafragma em si é um plano reto de 8 mm × 190 mm × 4600 mm chapa de aço. Devido ao corte frequente, a membrana inferior acumula uma quantidade significativa de escória de óxido, o que pode afetar negativamente a qualidade do corte. Consequentemente, é necessária uma limpeza ou substituição frequente para manter as operações de corte normais.
Na indústria, as estruturas de produtos e os lotes não são muitas vezes fixos, o que leva à utilização de nesting para poupar materiais. Trata-se de fazer corresponder a composição tipográfica de materiais grandes e pequenos.
Atualmente, temos de abordar a questão de como aumentar a taxa de utilização das máquinas de corte por plasma e prolongar a vida útil das bancadas de corte através da inovação do processo da bancada de plasma.
Para enfrentar este desafio, começámos por analisar e categorizar os produtos de corte existentes. Em seguida, seleccionamos a peça de corte mais pequena, determinamos o seu tamanho e concebemos um novo conjunto de bancada de trabalho de acordo com as condições do local, como demonstrado na Figura 2.
Fig. 2 Modelo de tabela após otimização da máquina de corte por plasma CNC
Fig. 3 Desenho físico da mesa de trabalho após otimização da máquina de corte por plasma CNC
Durante o processo de corte, há um movimento relativo entre a peça maquinada e o material restante devido ao efeito de expansão térmica e contração a frio da placa.
O movimento relativo pode ser classificado em três situações com base na diferença entre o peso da peça maquinada e o peso do material restante:
A prática tem demonstrado que o erro dimensional das peças maquinadas varia tipicamente entre 0,3 e 4 mm devido ao movimento relativo da peça maquinada ou do material remanescente em relação à plataforma.
A seleção de um processo de corte razoável pode resultar em diferentes graus de deformação durante o processo de corte por plasma CNC.
Ao cortar a placa representada na Figura 4, se o ponto A for escolhido como ponto de partida do arco, a sequência e a direção do corte devem ser: A → D → C → B → A (ver Figura 4a).
Fig. 4 Trajeto de corte e deformação de um lado da peça de trabalho
Quando a secção AD é cortada e a secção DC é processada, o material residual estreito na secção DC é alongado linearmente devido à alta temperatura durante o corte, fazendo com que a secção CB se desvie para fora.
Após o corte, o tamanho da secção DC é reduzido em δ (como se mostra na Fig. 4b). O valor de δ é proporcional ao tamanho da secção DC.
Se for selecionada a sequência de corte A → B → C → D → A, a peça de trabalho pode ser separada da placa-mãe através de DA, o que pode reduzir eficazmente a deformação do corte.
Ao cortar as partes delgadas indicadas na Figura 5, seguindo a sequência A→B→C→D→A, a expansão da secção BC pode impedir a expansão da secção CD ao cortar a secção DA.
Fig. 5 Corte de peças delgadas
Após o processo de corte e arrefecimento, a secção DA deve sofrer uma retração maior do que a secção BC para dobrar a peça de trabalho para o lado DA.
A quantidade de dobragem lateral δ depende da relação comprimento-largura Y/X da peça maquinada. À medida que a relação comprimento-largura aumenta, aumenta também a quantidade de dobragem lateral δ.
Quando utilizar dois pares para cortar, como mostra a Figura 6, escolha o ponto A como ponto de partida do arco e siga a direção e a sequência de corte: A → B → C → D → E → A → F.
Fig. 6 Corte emparelhado de duas peças delgadas
Ao trabalhar na secção DE, removê-la da placa-mãe é comparável a diminuir a relação comprimento-largura da peça de trabalho para metade, resultando numa redução da quantidade de dobragem lateral.
Durante o corte da secção AF, a expansão e a contração em ambos os lados da peça de trabalho são uniformes, o que leva a uma redução considerável da deformação δ das peças delgadas.
Para o corte de peças especiais (Fig. 7), os seguintes processos de corte podem ser seleccionados de acordo com os métodos de processamento acima referidos e as diferentes peças com formas especiais.
Fig. 7 Corte de peças especiais
(1) Para peças côncavas, são adoptados dois métodos de corte emparelhados.
Primeiro, cortar o bordo interior, depois cortar o bordo exterior e, por fim, separar as duas partes do exterior para o interior.
A sequência de corte é apresentada na Fig. 8.
A aresta interior: A1 → B1 → C1 → D1 → A1;
Fora: A → B → C → D → A, e finalmente E → F, H → G.
Fig. 8 Corte emparelhado de duas peças côncavas
(2) No caso de peças ocas deslocadas, as duas peças devem ser cortadas aos pares e, por fim, as duas peças devem ser separadas.
A sequência de corte é apresentada na Fig. 9.
O lado interior: A1 → B1 → C1 → D1 → A1, A2 → B2 → C2 → D2 → A2
O lado exterior: A → B → C → D → A, e finalmente E → F.
Fig. 9 Corte emparelhado de duas peças ocas deslocadas
Durante o processo de corte com plasma de ar, a parte superior do núcleo do elétrodo sofre uma reação de oxidação a alta temperatura com o oxigénio do ar, pelo que o desgaste do elétrodo é inevitável.
O tempo de vida de um elétrodo está relacionado com o número de aberturas de arco; sob as mesmas condições, quanto mais aberturas de arco, mais o elétrodo se desgasta. Os arranques frequentes do arco reduzem significativamente o tempo de vida do elétrodo.
No entanto, o processo de corte contínuo reduz o número de pontos de partida para peças de aresta não comum, fazendo com que as peças de aresta partilhada tenham apenas um ponto de partida de corte.
Isto reduz o número de inícios de arco durante o corte, aumentando assim a vida útil do elétrodo.
A inovação do processo tem vários efeitos benéficos. Em primeiro lugar, melhora consideravelmente a taxa de utilização da máquina de corte por plasma. Em segundo lugar, a substituição do diafragma da mesa de trabalho é conveniente e reduz a taxa de substituição para metade, reduzindo assim o custo de substituição. Em terceiro lugar, pode satisfazer os requisitos de corte de peças pequenas.
Atualmente, esta inovação de processo é amplamente utilizada na estampagem de estruturas de aço para carruagens ferroviárias de passageiros. Uma vez que cada carruagem tem muitas peças pequenas que têm de ser cortadas e esvaziadas, esta inovação melhora a eficiência do trabalho e poupa custos.
Ao utilizar o corte por plasma, devem ser considerados os seguintes problemas: a lei de deformação e a influência das peças de corte das máquinas de corte por plasma CNC devem ser analisadas. Antes do corte, deve ser efectuado um tratamento adequado de nivelamento da placa, e a placa deve ser fixada para evitar o movimento das peças maquinadas durante o corte.
Ao compilar o programa de corte, deve ser selecionado um processo de corte razoável para separar a superfície de tamanho máximo da peça de trabalho da placa-mãe. Para cortar peças finas ou com formas especiais, os métodos de controlo, como o corte em pares de duas peças, podem prevenir ou reduzir eficazmente a deformação das peças cortadas.
Em comparação com corte por chamaO corte por plasma CNC é superior em termos de qualidade de corte e de vantagens na indústria transformadora. Pode cortar todos os tipos de metais com diferentes gases de trabalho, especialmente metais não ferrosos.
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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