Já se perguntou como é que uma máquina pode cortar metal como uma faca quente na manteiga? Bem-vindo ao mundo do corte por plasma! Neste artigo, irá explorar o funcionamento desta poderosa tecnologia, as suas aplicações industriais e o papel fundamental dos gases de trabalho. Prepare-se para descobrir os segredos por detrás dos cortes suaves e limpos!
O corte por plasma é um método de processamento que utiliza o calor de um arco de plasma de alta temperatura para derreter parcial ou totalmente e evaporar o metal na zona da peça de trabalho. kerfe, em seguida, utiliza o impulso do plasma de alta velocidade para remover o metal fundido, formando o corte.
Uma máquina de corte por plasma é uma máquina que utiliza a tecnologia de corte por plasma para processar materiais metálicos.
O corte por plasma é um método de processamento que utiliza o calor gerado por um arco de plasma de alta temperatura para fundir parcial ou totalmente e evaporar o metal na kerfe utiliza o impulso do plasma em movimento rápido para remover o metal fundido e criar o corte. Este método é particularmente eficaz para cortar metais não ferrosos, como o aço inoxidável, o alumínio e o cobre, titânioe níquel, que podem ser difíceis de cortar utilizando o corte a oxigénio.
Uma das principais vantagens do corte por plasma é a sua velocidade, especialmente no corte de materiais finos chapas metálicas. Comparado com o corte a oxigénio, o corte a plasma pode ser até 5 a 6 vezes mais rápido no corte de chapas de aço-carbono normais. As superfícies de corte são lisas e limpas, com uma deformação térmica mínima e uma pequena zona afetada pelo calor.
As máquinas de corte por plasma são amplamente utilizadas em várias indústrias, tais como a indústria automóvel, locomotiva, vasos de pressão, maquinaria química, nuclear, maquinaria geral, maquinaria de engenharia, estrutura de aço e indústrias marítimas.
O avanço da tecnologia de corte por plasma teve um grande impacto nas características de corte, na qualidade e na velocidade do arco de plasma. A escolha do gás de trabalho (o meio que conduz e transporta o calor para o arco de plasma, excluindo o metal derretido no corte) é crucial a este respeito.
Os gases de trabalho comuns para o arco de plasma incluem o árgon, o hidrogénio, o azoto, o oxigénio, o ar, o vapor de água e algumas misturas de gases.
Seleção do gás de plasma
O gás que entra no arco de plasma é designado por fluxo de iões.
As suas principais funções são as seguintes:
Tendo em conta os efeitos dos gases iónicos acima referidos, devem ser tidos em consideração os seguintes requisitos ao selecionar os gases:
Alguns dos requisitos acima enumerados são contraditórios, pelo que os principais requisitos devem ser cumpridos com base em circunstâncias específicas. Atualmente, os gases habitualmente utilizados no plasma corte em arco incluem o azoto, o árgon, o hidrogénio e as suas misturas gasosas, sendo o azoto o mais utilizado.
O azoto é acessível e facilmente disponível, e a sua utilização é relativamente segura. É um gás diatómico que é endotérmico quando se decompõe na alta temperatura do arco.
N2->2N-1084000j/mol
Quando se utiliza o corte por plasma, o tipo de gás de trabalho utilizado pode ter um impacto significativo nas características de corte, na qualidade e na velocidade. Os gases de trabalho mais comuns incluem o azoto, o árgon, o hidrogénio e gases mistos. Destes, o azoto é o mais utilizado devido ao seu baixo custo e facilidade de disponibilidade, bem como à sua capacidade de criar condições favoráveis para o corte de materiais espessos.
O nitrogénio, sendo um gás diatómico, decompõe-se em iões de nitrogénio quando exposto a altas temperaturas no arco de plasma, libertando o calor absorvido durante a decomposição. Isto permite que o arco de plasma atinja temperaturas elevadas numa vasta gama de comprimentos, tornando-o ideal para cortar materiais com elevada condutividade térmica e fraca fluidez líquida. A pureza do azoto utilizado no corte por plasma não deve ser inferior a 99,5% para evitar a oxidação do elétrodo e a queima do bocal.
O árgon é um gás monoatómico com baixo potencial de ionização e combustão estável do arco, mas o seu elevado custo torna-o uma opção menos prática. A adição de hidrogénio ao azoto ou árgon pode melhorar o efeito de compressão do arco, conduzindo a uma superfície de corte mais estreita e suave.
No corte por plasma de ar, é utilizado ar comprimido em vez de gases dispendiosos, o que o torna uma opção mais económica. A velocidade de corte com corrente elevada é muito superior à do corte por chama, e a qualidade de corte também é muito boa. Para chapas de aço-carbono com menos de 25 mm, a velocidade de corte é 3-5 vezes mais rápida, e para chapas finas de 5-10 mm, é 6-8 vezes mais rápida. O corte por plasma de ar substituiu corte por chama em muitas aplicações devido à sua relação custo-eficácia e boa qualidade de corte.
Vários parâmetros do processo de corte por arco plasma afectam diretamente a estabilidade do processo de corte, a qualidade e o efeito do corte.
As principais especificações de corte são as seguintes:
1) Corrente de corte
O parâmetro mais importante da velocidade de corte e do corte é o processo de corte.
Impacto:
Assim, ao preparar o corte por plasma, é importante escolher a corrente de corte adequada e o bocal correspondente à espessura do material.
Ao selecionar uma fonte de alimentação para o corte por plasma, é importante evitar escolher uma fonte de alimentação demasiado grande ou demasiado pequena.
A escolha de uma fonte de alimentação demasiado grande é um desperdício em termos de redução de custos, uma vez que não utiliza a quantidade total de corrente.
Por outro lado, a escolha de uma fonte de alimentação com uma corrente demasiado pequena para poupar nos custos também não é ideal, uma vez que não satisfaz as especificações de corte exigidas e pode causar danos à própria máquina de corte CNC.
2) Velocidade de corte
A alta temperatura e a energia do arco de plasma determinam a velocidade de corte, que pode ser selecionada dentro da gama óptima de acordo com as instruções do equipamento ou determinada através de experimentação. A velocidade de corte pode variar em função da espessura do material, das suas propriedades (por exemplo, ponto de fusão, condutividade térmica, tensão superficial após a fusão) e da qualidade desejada.
Mantendo a qualidade do corte, a velocidade de corte deve ser aumentada tanto quanto possível para melhorar a produtividade e reduzir a deformação e as áreas afectadas pelo calor. Se a velocidade de corte não for adequada, ocorrerá o efeito contrário, levando ao aumento da aderência da escória e à diminuição da qualidade do corte.
As principais manifestações são as seguintes:
Se a velocidade de corte for moderadamente aumentada, a qualidade do corte pode ser melhorada, ou seja, o corte torna-se ligeiramente mais estreito, a superfície de corte é mais lisa e a deformação é reduzida.
Se a velocidade de corte for demasiado rápida, a energia linear de corte é inferior ao valor necessário, e o jato no corte não pode soprar imediatamente o material de corte fundido, levando a uma grande quantidade de arrasto. Isto resulta em escória pendurada no corte, e a qualidade da superfície do corte diminui.
Quando a velocidade de corte é demasiado lenta, porque a posição de corte é o ânodo do arco de plasma, para manter a estabilidade do arco, o ponto do ânodo ou a área do ânodo deve encontrar uma corrente condutora perto da costura de corte mais próxima do arco. Ao mesmo tempo, transfere mais calor radialmente para o jato, fazendo com que o corte se alargue. O material fundido em ambos os lados do corte junta-se e solidifica-se na extremidade inferior, tornando-o difícil de limpar. Além disso, o aquecimento e a fusão excessivos fazem com que o bordo superior do corte se torne arredondado.
A velocidades muito baixas, o corte largo pode mesmo provocar a extinção do arco. Assim, a boa qualidade de corte e a velocidade são inseparáveis.
3) Atensão rc
Considera-se geralmente que a tensão de saída normal da fonte de alimentação é a tensão de corte para o corte por plasma. A máquina de plasma funciona normalmente com uma tensão mais elevada para o arco de plasma, especialmente para o corte por plasma de ar.
Quando a corrente é constante, um aumento da tensão melhora a entalpia do arco e a capacidade de corte. Uma entalpia mais elevada reduz o diâmetro do jato e aumenta o caudal de gás, resultando numa velocidade de corte mais rápida e numa melhor qualidade de corte.
A tensão sem carga e a tensão da coluna de arco são factores importantes na fonte de alimentação de corte a plasma. A fonte de alimentação deve ter uma tensão sem carga suficientemente elevada para iniciar facilmente o arco e manter a combustão estável do arco de plasma.
A tensão em vazio situa-se normalmente no intervalo de 120-600V, enquanto a tensão da coluna de arco é normalmente metade da tensão em vazio. O aumento da tensão da coluna de arco aumenta a potência do arco de plasma, permitindo o corte de placas de metal mais espessas a uma velocidade mais rápida.
A tensão da coluna de arco pode ser ajustada alterando o caudal de gás e aumentando a retração interna do elétrodo, mas não deve exceder 65% da tensão em vazio para manter a estabilidade do arco de plasma.
4) Gás de trabalho e caudal
O gás de trabalho no corte por plasma inclui tanto o gás de corte como o gás auxiliar, e alguns equipamentos requerem também um gás de arranque do arco.
O gás de trabalho adequado deve ser escolhido com base no tipo de material a cortar, na sua espessura e no método de corte.
O gás de corte deve não só formar o jato de plasma, mas também remover eficazmente o metal fundido e os óxidos do corte.
Um fluxo de gás excessivo pode retirar demasiado calor do arco, provocando o encurtamento do comprimento do jato e uma diminuição da capacidade de corte e instabilidade do arco.
Se o caudal de gás for demasiado baixo, o arco de plasma pode perder a sua retidãoresultando em cortes menos profundos e num aumento da formação de escórias.
É importante que a velocidade de corte e o caudal de gás estejam bem ajustados.
A máquina de corte por plasma controla normalmente o caudal de gás. A pressão do gás utilizada para cortar uma determinada espessura de material deve ser escolhida com base nos dados do fabricante, mas em aplicações especiais, pode ser necessário determiná-la através de testes de corte efectivos.
Os gases de trabalho mais utilizados são o árgon, o azoto, o oxigénio, o ar e o H35 (uma mistura de árgon e azoto).
É pouco provável que o árgon reaja com qualquer metal a altas temperaturas e produz um arco de plasma estável. O bocal e o elétrodo utilizados têm uma longa vida útil, mas a tensão do arco de plasma de árgon é baixa, com entalpia e capacidade de corte limitadas. Isto resulta numa redução de 25% na espessura de corte em comparação com corte a ar.
Além disso, a tensão superficial do metal fundido é mais elevada num ambiente protegido com árgon, cerca de 30% mais elevada do que num ambiente com azoto, o que conduz a mais problemas de escória. Mesmo que seja utilizada uma mistura de árgon e outros gases, há uma tendência para a escória aderir. Como resultado, o árgon puro raramente é utilizado para o corte por plasma.
O hidrogénio é normalmente utilizado como gás auxiliar em combinação com outros gases. Por exemplo, o popular gás H35 (35% de volume de hidrogénio, o resto é árgon) é um dos gases mais eficazes no corte por arco plasma, que deve muito do seu poder ao hidrogénio.
O hidrogénio aumenta significativamente a tensão do arco, resultando num jato de plasma com uma elevada entalpia. Quando combinado com árgon, a capacidade de corte do jato de plasma é significativamente melhorada.
O árgon e o hidrogénio são normalmente utilizados como gás de corte para materiais metálicos com espessuras superiores a 70 mm. Ao comprimir ainda mais o arco de plasma de árgon + hidrogénio com um jato de água, é possível obter uma maior eficiência de corte.
O azoto é um gás de trabalho comummente utilizado. Quando funciona com uma tensão de alimentação mais elevada, o arco de plasma de azoto tem melhor estabilidade e maior energia de jato do que o árgon.
Ao cortar materiais com elevada viscosidade de metal líquido, como o aço inoxidável e a liga à base de níquel, a quantidade de escória na extremidade inferior do corte é mínima.
O azoto pode ser utilizado isoladamente ou em combinação com outros gases. Por exemplo, o azoto ou o ar é frequentemente utilizado como gás de trabalho no corte automático.
Estes dois gases tornaram-se a norma para o corte a alta velocidade de aço-carbono.
Em alguns casos, o azoto é também utilizado como gás de arranque para o corte por arco com plasma de oxigénio.
O oxigénio pode aumentar a velocidade de corte do aço de baixo carbono.
A utilização de oxigénio para cortar resulta em modos de corte imaginativos, como o corte por chama.
Um arco de plasma de alta temperatura e alta energia resulta numa velocidade de corte mais rápida, mas deve ser combinado com a utilização de eléctrodos resistentes à oxidação a alta temperatura e proteção anti-impacto para prolongar a vida útil do elétrodo durante o processo de arco.
O ar é composto por cerca de 78% de azoto por volume, tornando o corte com ar um método imaginativo para o corte de escórias e azoto. O ar também contém cerca de 21% de oxigénio.
Devido à presença de oxigénio, o corte de aço de baixo carbono com ar também é muito rápido. Além disso, o ar é o gás de trabalho mais económico.
No entanto, quando o corte a ar é utilizado isoladamente, podem surgir problemas como a adesão de escórias, a oxidação do corte e o aumento do azoto.
Além disso, a curta vida útil do elétrodo e do bocal também terá impacto na eficiência do trabalho e aumentará os custos de corte.
5) Altura do bocal
A altura do bocal refere-se à distância entre a face final do bocal e a superfície de corte, e é um componente do comprimento total do arco.
Normalmente, a distância varia entre 4 e 10 mm.
Tal como acontece com o elétrodo, é crucial manter uma altura de bocal adequada para maximizar a eficiência do corte por arco plasma. Caso contrário, a eficiência e a qualidade do corte serão reduzidas ou o bocal de corte pode queimar-se.
Uma vez que o corte por arco plasma utiliza normalmente fontes de alimentação com corrente constante ou características externas de queda acentuada, a corrente permanece relativamente inalterada, mesmo que a altura do bico aumente. No entanto, isto resulta num aumento do comprimento do arco e num aumento correspondente da tensão do arco, melhorando assim a potência do arco. Ao mesmo tempo, o maior comprimento do arco exposto ao ambiente também resulta numa maior perda de energia da coluna do arco.
Estes dois factores contrapõem-se frequentemente um ao outro, reduzindo a energia de corte efectiva e a capacidade de corte. Isto é frequentemente indicado por um enfraquecimento da força de sopro do jato de corte, um aumento da escória residual na parte inferior do corte, um derretimento excessivo e uma borda superior arredondada.
Além disso, o diâmetro do jato de plasma expande-se à medida que sai do bocal, e o aumento da altura do bocal resultará num corte mais largo. Por conseguinte, é vantajoso escolher a menor altura de bocal possível para melhorar a velocidade e a qualidade do corte.
No entanto, se a altura do bico for demasiado baixa, pode resultar no fenómeno do arco duplo.
Ao utilizar um bocal externo de cerâmica, a altura do bocal pode ser ajustada para zero, com a face da extremidade do bocal em contacto direto com a superfície de corte, o que resulta num melhor desempenho.
5) Potência do arco
Para conseguir um corte por arco plasma de alta pressão, os bicos de corte são concebidos com um diâmetro mais pequeno, um comprimento de canal mais longo e um arrefecimento melhorado, o que aumenta a corrente que passa através da secção efectiva do bico, resultando num aumento da densidade de potência do arco.
No entanto, isto também aumenta a perda de potência do arco. Como resultado, a energia efectiva real para o corte é menor do que a potência de saída da fonte de alimentação, com uma taxa de perda tipicamente entre 25% e 50%.
Alguns métodos, como o corte por arco de plasma com compressão de água, têm uma taxa de perda de energia mais elevada, que deve ser considerada aquando da conceção dos parâmetros do processo de corte ou do cálculo dos custos de corte.
Por exemplo, a maioria das placas de metal utilizadas na indústria tem uma espessura inferior a 50 mm. O corte por arco plasma convencional nesta gama de espessuras resulta frequentemente num corte com uma parte superior larga e uma parte inferior estreita, o que diminui a precisão do tamanho da incisão e aumenta a quantidade de processamento subsequente.
Quando o arco de plasma de oxigénio e azoto é utilizado para cortar aço carbono, alumínio e aço inoxidável, o perpendicularidade do bordo de extremidade é melhor com o aumento da espessura do material no intervalo de 10 a 25 mm. No entanto, quando a espessura da placa é inferior a 1 mm, o erro do ângulo de incisão aumenta de 3 a 4 graus para 15 a 25 graus à medida que a espessura da placa diminui.
Pensa-se que este fenómeno é causado por uma entrada de calor desequilibrada do jato de plasma na superfície de corte, o que significa que a libertação de energia do arco de plasma na parte superior do corte é maior do que na parte inferior. Este desequilíbrio energético está intimamente relacionado com vários 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 tornar o jato de plasma de alta temperatura mais longo e criar uma área de alta temperatura mais uniforme, e o aumento da velocidade do jato pode reduzir a diferença de largura entre a parte superior e inferior da incisão.
No entanto, a sobrecompressão do bocal convencional conduz frequentemente a um arco duplo, que não só consome o elétrodo e o bocal, como também diminui a qualidade do corte.
Além disso, uma velocidade de corte demasiado elevada e uma altura de bocal demasiado grande podem resultar numa maior largura da fenda.
6) Contração do elétrodo
O termo "retração interna" refere-se à distância entre o elétrodo e a face final do bocal de corte. A manutenção de uma distância adequada permite uma boa compressão do arco no bocal de corte, resultando num arco de plasma com energia concentrada e alta temperatura para um corte eficaz.
Se a distância for demasiado pequena ou demasiado grande, o elétrodo queimará excessivamente, o bocal de corte queimará e a capacidade de corte será reduzida. O encolhimento interno típico é de 8-11mm.
Seleção do elétrodo e da polaridade:
O elétrodo utilizado no corte por arco plasma deve ter uma baixa perda de combustão para garantir a estabilidade do processo de corte. O tungsténio, que tem um ponto de fusão elevado, continua a ter uma quantidade significativa de perda de combustão e não pode garantir um processo de corte estável.
A adição de uma pequena quantidade de elementos de baixo potencial de ionização, como o tório, ao tungsténio reduz significativamente a perda de combustão do elétrodo de tungsténio com tório. Isto deve-se ao facto de o elétrodo de tungsténio com tório ter uma forte emissão térmica de electrões, fazendo com que a maior parte da energia na extremidade do elétrodo se escape sob a forma de electrões, baixando assim a temperatura da extremidade do elétrodo.
Além disso, o elétrodo de tungsténio com tório tem um efeito fraco sobre o oxigénio, reduzindo a sua perda de combustão a alta temperatura. O elétrodo de tungsténio de tório normalmente utilizado contém 1,5% a 2,5% de tório. No entanto, o tório é radioativo, pelo que os eléctrodos não radioactivos de tungsténio de cério ou de tungsténio de lantânio são amplamente utilizados como alternativas.
No corte por arco plasma, a polaridade direta é normalmente utilizada, ligando a haste de tungsténio de tório ao elétrodo negativo e a peça de trabalho ao elétrodo positivo. Isto beneficia a emissão térmica de electrões, estabiliza a combustão isoeléctrica do arco e reduz a perda de queima do elétrodo.
Para além da forma geral dos métodos de corte por plasma, as formas derivadas incluem o corte por plasma com compressão de água.
Os métodos mais utilizados são o corte por plasma geral e o corte por plasma a ar.
Corte geral
O corte por plasma geral não necessita de um gás de proteção, uma vez que o gás de trabalho e o gás de corte são expelidos pelo mesmo bocal. Ao iniciar o arco, é expelido um pequeno fluxo de gás iónico como meio de ionização. Durante o processo de corte, é também expelido um fluxo de ar para remover o metal fundido.
Corte a ar
Em geral, o corte por plasma de ar utiliza ar comprimido como gás ionizante. Este método é económico e tem uma fonte de gás conveniente. O ar comprimido é aquecido, decomposto e ionizado no arco, criando oxigénio que corta o metal e produz uma reação química exotérmica que acelera a velocidade de corte. O plasma de ar totalmente ionizado tem uma entalpia elevada, conduzindo a uma grande energia de arco e a uma velocidade de corte rápida.
O sistema de corte por plasma é composto essencialmente por uma unidade de fornecimento de gás, uma unidade de água, uma fonte de alimentação e uma tocha de corte. A tocha arrefecida a água necessita também de uma unidade de circulação de água de arrefecimento.
(1) Unidade de fornecimento de ar
O equipamento principal do dispositivo de fornecimento de ar para o corte por arco plasma a ar é um compressor de ar com uma potência superior a 1,5 kW, e a pressão de ar necessária situa-se entre 0,3-0,6 MPa. Se for necessário um gás diferente, pode ser utilizado gás engarrafado após a descompressão.
(2) Fonte de alimentação
Para o corte por plasma, é utilizada uma fonte de alimentação CC com uma caraterística de queda acentuada ou de corrente constante. Para garantir um efeito satisfatório de arranque e estabilização do arco, a tensão em vazio da fonte de alimentação é geralmente o dobro da tensão do arco. Uma fonte de alimentação de corte típica tem uma tensão em vazio de 350-400 V.
(3) Pistola de corte
A conceção da pistola de corte depende do nível de corrente da pistola de corte. Para as pistolas de corte com corrente inferior a 60 A, é normalmente utilizada uma estrutura arrefecida a ar, enquanto que para as pistolas com corrente superior a 60 A, é utilizada uma estrutura arrefecida a água. O elétrodo da pistola de corte pode ser de tungsténio puro, de tungsténio de tório, de barra de tungsténio ou de um elétrodo embutido. O tungsténio fundido é o material preferido para o elétrodo, uma vez que é simples de utilizar e pode cortar todos os tipos de materiais nãomateriais metálicos.
A parte inferior de uma instalação de corte por plasma deve estar equipada com um tanque de água. Durante o processo de corte, a peça de trabalho deve ser submergida em água para minimizar a toxicidade do fumo para a saúde humana.
É importante evitar a exposição visual direta ao arco de plasma durante o corte de plasma. Devem ser usados óculos de proteção e uma máscara facial para evitar queimaduras nos olhos e na pele provocadas pela luz intensa do arco.
O corte por plasma gera uma grande quantidade de gases tóxicos, pelo que a ventilação adequada e a utilização de máscaras de filtragem de poeiras de várias camadas são cruciais para minimizar a exposição.
Além disso, é importante usar vestuário de proteção, como uma toalha, luvas e bainha para os pés, durante o corte por plasma para evitar queimaduras na pele provocadas por faíscas.
Vale a pena notar que a alta frequência e a radiação electromagnética gerada pelo oscilador de alta frequência durante o corte por plasma podem ter efeitos nocivos no corpo, e alguns praticantes de longa duração relataram sintomas de infertilidade. Embora as comunidades médica e industrial não tenham chegado a uma conclusão definitiva sobre este assunto, é aconselhável tomar medidas de proteção.
Ao considerar a compra de um cortador de plasma, é importante ter em conta o fator orçamento. Ignorar o orçamento pode resultar na escolha de um produto que excede o orçamento, mesmo que cumpra as especificações desejadas.
Os cortadores de plasma estão atualmente divididos em duas categorias: nacionais e importados. Os cortadores de plasma nacionais têm três especificações: baixa, média e alta, e são geralmente aceitáveis para a maioria dos utilizadores.
Os cortadores de plasma importados são muito mais caros, com preços várias vezes ou mesmo dezenas de vezes superiores aos dos seus homólogos nacionais. Os consumíveis, como os bicos de corte e os eléctrodos, também são mais caros.
Embora os cortadores de plasma importados ofereçam melhores resultados de corte em comparação com os modelos nacionais com as mesmas especificações, o seu elevado custo e as despesas correntes podem dificultar a sua aceitação por muitas empresas.
Independentemente do tipo de plasma utilizado, este tem a sua própria gama de tamanhos de corte ideais. É do conhecimento geral que o plasma de baixa potência é mais adequado para cortar chapas finas. No entanto, se a potência do plasma for demasiado elevada, não é adequado para cortar chapas finas.
Atualmente, o corte por plasma doméstico 40-60A é amplamente utilizado para aço de corte chapas com menos de 2 mm, enquanto o plasma importado é utilizado ocasionalmente, mas em quantidades limitadas, devido ao seu elevado custo. É importante notar que, para chapas de aço com menos de 2 mm, apenas as máquinas de corte por plasma de secretária de alta velocidade são adequadas e outros modelos, como os portáteis e os de pórtico, não o são.
Se a chapa de aço tiver uma espessura superior a 2 mm, não está sujeita a restrições e pode ser cortada com máquinas portáteis ou de pórtico. Para chapas de aço entre 2-16mm, podem ser utilizadas máquinas portáteis e de pórtico. No entanto, para espessuras de 25 mm ou mais, apenas as máquinas de pórtico são adequadas.
É amplamente conhecido entre o pessoal envolvido no processamento de metais que o corte por plasma é o método preferido para corte de aço inoxidável e outros materiais de liga. Por outro lado, as chapas de aço-carbono são principalmente cortadas utilizando o método de corte por chama. Por conseguinte, quando se lida com aço inoxidável, é essencial ter uma máquina de corte por plasma. Não pode ser cortado utilizando o método de corte por chama.
A qualidade do corte é influenciada principalmente por factores como a escória, a zona afetada pelo calor, o filete superior e o ângulo de corte. Entre estes, o corte por plasma supera o corte por chama em termos de escória e zona afetada pelo calor, uma vez que não há escória residual na borda das peças cortadas por plasma e a zona afetada pelo calor é significativamente menor.
O processo de plasma envolve a utilização de gás carregado a alta temperatura para fundir o metal e soprar o material fundido para fora da superfície de corte. Por outro lado, o corte por chama utiliza a reação química entre o oxigénio e o aço para cortar, resultando na produção de escória de óxido de ferro.
Devido a estas diferenças de tecnologia, o corte por plasma produz menos escória e a escória aderente é mais fácil de remover. Esta escória pode ser facilmente removida sem retificação ou processamento adicional, reduzindo o tempo necessário para o processamento secundário. Isto resulta numa maior produtividade, uma vez que são necessárias menos operações de retificação.
O tamanho do zona afetada pelo calor (HAZ) é um fator crítico no corte de metal. Quando o metal é exposto a temperaturas elevadas, pode alterar a sua estrutura química, fazendo com que a aresta escureça (adquira uma cor de têmpera) e se deforme. Se a aresta aquecida não for removida, a peça de trabalho pode não ser adequada para a soldadura secundária.
A velocidade a que a tocha se move tem um impacto direto na dimensão da zona afetada pelo calor. O corte por plasma é conhecido pelas suas capacidades de corte rápido, o que resulta numa zona afetada pelo calor mais pequena, reduzindo o tempo necessário para o processamento secundário para remover a aresta aquecida.
Os utilizadores de corte por chama também podem reparar na cor do fogo. Embora a zona afetada pelo calor não seja visível do exterior, a cor da têmpera pode ser vista e pode alterar a cor do metal. Tal como acontece com a zona afetada pelo calor, o corte rápido do plasma resulta numa área mais pequena de cor de fogo.
Com Corte por plasma CNC e velocidades de perfuração até 8,5 vezes mais rápidas do que o corte por chama, é possível obter ganhos de produtividade significativos, para não mencionar o tempo poupado no pré-aquecimento e no processamento secundário.
Ao avaliar os custos, é essencial distinguir entre os custos operacionais e o custo por peça ou por metro. Para determinar o custo real do corte de uma peça, é importante considerar vários factores, como o custo de funcionamento por metro e o custo por peça.
O custo de funcionamento por metro é calculado dividindo o custo total de corte por hora pelo comprimento total que pode ser cortado numa hora. Os custos envolvidos no corte incluem peças consumíveis, eletricidade, gás, mão de obra e despesas de sustentabilidade. Por outro lado, o custo por peça é determinado pela multiplicação do comprimento total de corte necessário para produzir uma peça pelo custo de funcionamento por metro.
Uma vez que o sistema de corte por plasma funciona mais rapidamente, é capaz de produzir mais peças num determinado tempo, reduzindo significativamente o custo por peça. Para o corte manual, é aconselhável calcular o custo de cada trabalho ou tarefa para avaliar com exatidão a poupança de custos. O custo do trabalho pode ser calculado multiplicando o custo de funcionamento por hora pelo tempo total necessário para concluir a tarefa.
Ao considerar o corte por chama, é necessário ter em conta o tempo de pré-aquecimento e o tempo prolongado para o processamento secundário, uma vez que estes aumentam o tempo total necessário para concluir o trabalho.
O custo mais baixo por peça do sistema de plasma resulta diretamente num aumento da rentabilidade. Cada peça que é cortada utilizando este método pode levar a poupanças de custos, aumentando assim a margem de lucro. Quanto maior for o número de peças que podem ser cortadas por hora, maior será o aumento global dos lucros.
Para aqueles que usam corte por chama, é preciso tempo e prática para dominar o ajuste dos parâmetros químicos da chama e para manter o equilíbrio químico da chama. Por outro lado, a série Powermax da Hypertherm opera usando ar comprimido, eliminando a necessidade de misturar ou regular gases.
Se estiver a utilizar um sistema de plasma mecânico com CNC ou uma consola de gás automática, todos os parâmetros serão pré-definidos pelo fabricante e não há necessidade de ajuste manual do gás.
Além disso, o sistema de plasma portátil Powermax possui a capacidade de corte por arrasto, que permite ao operador mover a tocha ao longo da superfície metálica sem ter de manter uma distância específica, um aspeto crucial no corte por chama.
Além disso, os sistemas de corte por plasma são mais fáceis de utilizar, com os seus dispositivos de controlo simples, facilitando a aprendizagem dos operadores e o corte de acordo com modelos e padrões, especialmente aqueles com curvas. A facilidade de utilização resulta da ausência de regulação do gás e da capacidade de corte por arrastamento.
O sistema de plasma é capaz de cortar qualquer metal condutor, incluindo aço inoxidável, alumínio, cobre e latão, enquanto o máquina de corte por chama está limitado ao corte de aço de baixo carbono apenas através da reação química entre o oxigénio e o ferro. O sistema de plasma é também versátil e pode ser utilizado para aplainar, marcar ou mesmo cortar metal enferrujado, pintado ou empilhado.
Além disso, o sistema de plasma é capaz de efetuar o corte de ranhuras ou o corte de malhas de aço, o que é difícil de conseguir com o corte por chama.
O combustível utilizado no corte por chama é uma mistura de oxigénio e gás, sendo os combustíveis mais utilizados o acetileno, o propano, o MAPP, o propileno e o gás natural. Entre estes, o acetileno é o mais utilizado, uma vez que produz uma temperatura de chama mais elevada e uma velocidade de perfuração mais rápida em comparação com os outros. No entanto, o acetileno é um gás instável e altamente inflamável, muito sensível à alta pressão, à temperatura e até à eletricidade estática. Um explosão de acetileno podem causar danos materiais na ordem das dezenas de milhares de dólares e ferimentos graves nas pessoas que se encontram nas proximidades.
Em contraste, alguns sistemas de plasma, como a série Powermax da Hypertherm, operam usando ar comprimido e não requerem o uso de gases inflamáveis. Os sistemas de plasma HPR e HSD da Hypertherm também podem usar uma variedade de gases, incluindo ar, oxigénio e nitrogénio, que são mais estáveis e não requerem tratamento especial.
É de notar que todas as formas de corte térmico produzem algum odor e ruído, mas corte de água e os sistemas de corte por plasma CNC podem reduzir significativamente o odor e o ruído produzidos. Por outro lado, o corte por chama não deve ser efectuado debaixo de água devido ao risco de explosão.
(1) Os operadores devem usar equipamento de proteção, incluindo máscaras, luvas de soldadura, chapéus, máscaras filtrantes contra poeiras e protectores auriculares com isolamento acústico. É estritamente proibido olhar diretamente para o arco de plasma sem usar óculos de proteção, e a pele nua não deve entrar em contacto com o arco de plasma.
(2) Durante o corte, o operador deve colocar-se do lado em que sopra o vento, uma vez que tal pode reduzir a área a partir da qual o ar é aspirado por baixo da mesa.
(3) Se a tensão em vazio for demasiado elevada durante o corte, verificar a ligação eléctrica à terra, a ligação à terra e o isolamento do punho da tocha. Isolar a bancada de trabalho da terra ou instalar um disjuntor sem carga no sistema de controlo elétrico.
(4) O gerador de alta frequência deve estar equipado com um escudo de proteção. O circuito de alta frequência deve ser cortado imediatamente após o arco de alta frequência ser atingido.
(5) A utilização de eléctrodos de tório e de tungsténio deve estar em conformidade com o artigo JGJ33-2001 de 12.7.8.
(6) O pessoal envolvido nas operações de corte deve usar equipamento de proteção de acordo com os regulamentos e tomar medidas de segurança para evitar choques eléctricos, quedas de altura, envenenamento por gás e incêndios.
(7) Soldadura eléctrica As máquinas utilizadas no estaleiro devem estar protegidas da chuva, da humidade e do sol e equipadas com material de combate a incêndios.
(8) Ao soldar ou cortar a grande altitude, o cinto de segurança deve ser apertado, devem ser tomadas medidas de prevenção de incêndios à volta e debaixo das áreas de soldadura e corte e deve ser designado um supervisor.
1.Montar corretamente o maçarico de corte
Assegurar a instalação correcta e cuidadosa do maçarico de corte para garantir o encaixe adequado de todas as peças e o fluxo adequado de gás e ar de arrefecimento. Colocar todos os componentes sobre um pedaço de flanela limpa para evitar a aderência de sujidade.
2.As peças consumíveis devem ser substituídas atempadamente antes de ficarem completamente danificadas
As peças consumíveis não devem ser substituídas depois de estarem completamente danificadas, porque eléctrodos, bocais e anéis de vórtice seriamente desgastados podem produzir um arco de plasma incontrolável, que pode facilmente causar danos graves à tocha de corte.
Por conseguinte, quando se nota pela primeira vez uma diminuição da qualidade de corte, as peças consumíveis devem ser imediatamente inspeccionadas.
3.Limpar a rosca de ligação do maçarico de corte
Ao substituir as peças consumíveis ou ao efetuar a manutenção e a inspeção diárias, é necessário assegurar que as roscas internas e externas da tocha de corte estão limpas. Se necessário, as roscas de ligação devem ser limpas ou reparadas.
4.Limpar a superfície de contacto entre o elétrodo e o bocal
Em muitos maçaricos de corte, a superfície de contacto entre o bocal e o elétrodo é uma superfície de contacto carregada. Se houver sujidade nestas superfícies de contacto, a tocha de corte não pode funcionar corretamente.
5.Verificar diariamente o gás e o gás de arrefecimento
Verificar diariamente o caudal e a pressão do gás e do ar de refrigeração. Se o caudal for insuficiente ou se houver uma fuga, desligar imediatamente a máquina para eliminar a avaria.
6.Evitar danos por colisão com o maçarico de corte
Para evitar danos por colisão na tocha de corte, é necessário programar corretamente e evitar a ultrapassagem do sistema. A instalação de um dispositivo anti-colisão pode prevenir eficazmente os danos na tocha de corte durante uma colisão.
7.As causas mais comuns de danos na tocha de corte
① Colisão do maçarico de corte.
② Arco de plasma destrutivo devido a danos nos consumíveis.
③ Um arco de plasma destrutivo causado por sujidade.
④ Arco de plasma destrutivo causado por peças soltas.
8.Precauções
① Não lubrifique o maçarico de corte.
② Não utilize lubrificante para anéis de vedação em excesso.
③ Não pulverize produtos químicos à prova de salpicos enquanto a manga de proteção ainda estiver na tocha de corte.
④ Não utilize o maçarico de corte manual como martelo.
1.1 Para reduzir o consumo de energia e melhorar a vida útil do bocal e do elétrodo, o corte de "baixa qualidade" deve ser utilizado quando se cortam peças mais finas.
1.2 Quando o interrutor "seleção da espessura de corte" está definido para "alta qualidade", deve ser utilizado o corte do tipo sem contacto (exceto em casos especiais) e deve ser dada preferência à tocha de corte a água.
1.3 Quando for necessário mudar o interrutor de "seleção de espessura", o interrutor de alimentação do anfitrião deve ser desligado primeiro para evitar danos nas peças.
1.4 Ao instalar, desmontar ou deslocar o anfitrião, a fonte de alimentação deve ser desligada primeiro para evitar acidentes.
1.5 O interrutor de alimentação da máquina anfitriã deve ser desligado antes da instalação e remoção de acessórios e componentes da máquina anfitriã (como a tocha de corte, o fio de corte, o elétrodo, o bocal, o distribuidor, a tampa de pressão, a manga de proteção, etc.). Evitar abrir repetidamente e rapidamente o interrutor da tocha, para evitar danificar o sistema de corte de arco ou os componentes relacionados.
1.6 Quando é necessário iniciar o corte em arco a partir do meio da peça de trabalho, o aço inoxidável até 20 mm de espessura pode ser diretamente perfurado e cortado.
O método é o seguinte:
Colocar o maçarico de corte no ponto de partida da costura de corte e posicionar o eixo do bico do maçarico de corte num ângulo de cerca de 75° com o plano da peça de trabalho. Em seguida, ligar o interrutor da tocha de corte para iniciar a perfuração do arco.
Ao mesmo tempo, ajustar lentamente o ângulo entre o eixo do bocal e a superfície da peça de trabalho até que a peça de trabalho cortada esteja ajustada a 90°.
Depois de cortar a peça de trabalho, esta pode ser cortada normalmente ao longo da direção da costura de corte.
No entanto, se a espessura for superior à indicada acima, é necessário efetuar um pequeno furo (diâmetro não limitado) no ponto de partida do corte para iniciar o corte em arco a partir do pequeno furo. Caso contrário, é fácil danificar o bocal da tocha de corte.
1.7 A estrutura principal tem uma taxa de trabalho contínuo de 70% (quando o interrutor de "seleção da espessura de corte" está definido para um nível baixo, o trabalho contínuo pode ser próximo de 100%).
Se o tempo de trabalho contínuo for demasiado longo e a temperatura do motor principal for demasiado elevada, o sistema de proteção da temperatura desliga-se automaticamente e tem de ser arrefecido durante cerca de 20 minutos antes de poder continuar a funcionar.
1.8 Se a pressão do ar comprimido for inferior a 0,22 MPa, o equipamento entrará imediatamente num estado de encerramento de proteção.
Nesta altura, o sistema de fornecimento de gás deve ser revisto. Após a resolução de problemas, a pressão pode ser retomada para 0,45 MPa.
1.9 Se a fonte de alimentação de entrada trifásica estiver fora de fase, o motor principal não funcionará corretamente e a luz vermelha "indicação de perda de fase" de alguns modelos acender-se-á.
É necessário eliminar o defeito antes de efetuar um corte normal.
1.10 Para as máquinas arrefecidas a água, o reservatório de água deve ser enchido com água da torneira e a ficha de alimentação da bomba de água deve ser ligada.
1.11 Rode o interrutor de alimentação para a posição "start". Se o indicador de "pressão de ar insuficiente" estiver aceso, ajuste-o para 0,45 MPa conforme necessário e, em seguida, o indicador deve estar desligado. A direção de rotação da ventoinha deve coincidir com a direção do sinal. A direção da bomba de água do refrigerador de água também deve cumprir os requisitos, caso contrário, a luz indicadora de "pressão de água insuficiente" acende-se e a fase de potência de entrada deve ser ajustada.
1.12 De acordo com a espessura da peça a trabalhar, coloque o interrutor "seleção da espessura de corte" na posição correspondente e seleccione o maçarico de corte adequado. O maçarico de corte tem várias especificações, desde pequenas a grandes, de acordo com a gama de utilização. Não ultrapassar a gama de corrente nominal, sob pena de se danificar. Colocar o maçarico de corte no ponto de início do corte da peça e premir o interrutor do maçarico. Se a tocha não se acender durante uma vez, premir novamente o interrutor da tocha. O arco voltaico é atingido com sucesso e o corte inicia-se.
1.13 A cada quatro a oito horas de funcionamento (o intervalo de tempo depende da secura do ar comprimido), o parafuso de drenagem do "redutor de pressão do filtro de ar" deve ser desapertado para drenar a água acumulada, de modo a evitar que o excesso de água entre na máquina ou na tocha de corte e provoque avarias.
1.14 Quando o sistema de arrefecimento da água está em má circulação, o motor principal fica no estado de paragem de proteção. Nesta altura, deve ser verificado e resolvido de acordo com os métodos descritos nos capítulos relevantes. Depois de a pressão da água voltar ao normal, o maçarico de corte arrefecido a água pode continuar a ser utilizado.
1.15 Ao trabalhar num ambiente frio, é importante notar que, quando a temperatura ambiente é inferior ao ponto de congelação, o método de arrefecimento a água não deve ser utilizado para o corte. Caso contrário, o sistema de circulação de água de refrigeração não funcionará corretamente e a tocha de corte de refrigeração a água pode ficar danificada.
2.1 Depois de ligar o equipamento (preste especial atenção ao fio de terra de segurança), verifique cuidadosamente e avance para a operação seguinte se tudo estiver normal.
2.2 Fechar o interrutor da fonte de alimentação para fornecer energia ao anfitrião. Nota: a corrente CA de entrada é de cerca de 65A, que não deve ser demasiado pequena; caso contrário, o anfitrião não pode funcionar corretamente. Verificar se a ventoinha no motor principal cumpre os requisitos; caso contrário, ajustar a fase de alimentação de entrada até que a direção da direção seja consistente.
2.3 Colocar o "interrutor de alimentação" do anfitrião na posição "on". Nesta altura, a luz "indicador de alimentação" deve estar acesa. No entanto, a luz "indicador de falta de fase" não deve estar acesa; caso contrário, a fonte de alimentação trifásica tem um fenómeno de perda de fase, que tem de ser verificado e resolvido.
Nota: se o casco do motor principal não estiver corretamente ligado ao fio de terra de segurança, o indicador de perda de fase pode apresentar resultados errados.
2.4 Fornecer ar ao motor principal e colocar os interruptores "teste de gás" e "corte" na posição "teste de gás". Neste momento, o ar comprimido deve ser ejectado do bocal da tocha de corte. Após um teste de três minutos, a luz vermelha de "pressão de ar insuficiente" não deve estar acesa.
Verificar se o valor de indicação do manómetro no "filtro redutor de ar" não deve ser inferior a 0,42MPa. Caso contrário, indica que a pressão da fonte de ar é inferior a 0,45MPa ou que o caudal é inferior a 300L/min. Também pode acontecer que a conduta de fornecimento de ar seja demasiado pequena e a queda de pressão do ar seja demasiado grande.
Se existirem os problemas acima referidos, verifique-os e resolva-os. Além disso, preste atenção ao facto de o "redutor de pressão do filtro de ar" estar desequilibrado. Em caso afirmativo, deve ser reajustado.
O método de ajustamento é o seguinte:
Rodar o manípulo no sentido dos ponteiros do relógio para aumentar a pressão, caso contrário, esta diminui. Ajuste o valor de indicação no manómetro para 0,42 MPa. Se o fornecimento de ar for normal, a luz indicadora de "pressão de ar insuficiente" apaga-se. Nesta altura, coloque o interrutor "corte" e "teste de gás" na posição "corte".
3.1 Corte manual sem contacto:
3.1.1 Contactar o rolo da tocha de corte com a peça de trabalho e ajustar a distância entre o bocal e o plano da peça de trabalho para 3-5 mm (quando a máquina anfitriã estiver a cortar, colocar o interrutor de "seleção de espessura" no nível alto).
3.1.2 Ligar o interrutor da tocha de corte para acender o arco de plasma. Depois de cortar a peça de trabalho, deslocar-se na direção do corte a uma velocidade média. A velocidade de corte é: cortar é a premissa, que deve ser mais rápida do que lenta. Demasiado lenta afectará a qualidade da incisão e até quebrará o arco.
3.1.3 Após o corte, desligue o interrutor da tocha e o arco de plasma extinguir-se-á. Neste momento, será ejectado ar comprimido para arrefecer a tocha de corte. Após alguns segundos, a projeção pára automaticamente. Retirar a tocha de corte e concluir todo o processo de corte.
3.2 Corte por contacto manual:
3.2.1 Quando o interrutor de "seleção de espessura" está colocado na velocidade baixa, pode ser utilizado para cortar chapas finas com uma única máquina.
3.2.2 Colocar o bocal da tocha no ponto de partida da peça de trabalho a cortar, ligar o interrutor da tocha, acender o arco de plasma, cortar a peça de trabalho e, em seguida, mover-se uniformemente ao longo da direção da costura de corte.
3.2.3 Após o corte, abrir e fechar o interrutor da tocha. Neste momento, o ar comprimido ainda está a ser ejectado. Após alguns segundos, a projeção pára automaticamente. Retirar o maçarico de corte e concluir todo o processo de corte.
3.3 Corte automático:
3.3.1 O corte automático é principalmente adequado para o corte de peças de trabalho espessas. Selecionar a posição do interrutor "seleção de espessura".
3.3.2 Após a remoção do rolo da tocha de corte, a tocha de corte está firmemente ligada à máquina de corte semi-automática, e existem peças de ligação nos acessórios anexados.
3.3.3 Ligar a fonte de alimentação da máquina de corte semi-automática e instalar a calha de guia ou a barra de raio de acordo com a forma da peça de trabalho (se for utilizada a calha de guia para o corte linear, se for cortado o arco circular ou circular, deve ser selecionada a barra de raio).
3.3.4 Se a ficha do interrutor da lanterna for retirada, substitua a ficha do interrutor do controlo remoto (fornecida nos acessórios anexos).
3.3.5 Ajustar a velocidade de deslocação em função da espessura da peça de trabalho. Os interruptores "reverse" e "forward" da máquina de corte semi-automática estão colocados na direção de corte.
3.3.6 Ajustar a distância entre o bocal e a peça de trabalho para 3~8mm e ajustar a posição central do bocal para a faixa inicial da costura de corte da peça de trabalho.
3.3.7 Ligar o interrutor do controlo remoto. Depois de cortar a peça de trabalho, ligar o interrutor de alimentação da máquina de corte semi-automática para cortar. Na fase inicial do corte, deve prestar-se atenção à costura de corte em qualquer altura e ajustar a velocidade de corte adequada. E preste atenção se as duas máquinas funcionam normalmente a qualquer momento.
3.3.8 Após o corte, desligar o interrutor do controlo remoto e o interrutor de alimentação da máquina de corte semi-automática. Até agora, todo o processo de corte está concluído.
3.4 Corte manual de círculos:
Com base no material e na espessura da peça de trabalho, selecionar o modo de corte de máquina única ou de máquina paralela e escolher o método de corte correspondente. Aperte a barra transversal no orifício do parafuso do suporte da tocha de corte.
Se o comprimento de uma peça não for suficiente, esta pode ser ligada ao comprimento do raio necessário, uma a uma. Depois disso, a distância entre a ponta e o bocal da tocha de corte pode ser ajustada de acordo com o comprimento do raio da peça de trabalho (considere a largura da ranhura).
Quando o ajuste estiver concluído, aperte o parafuso de fixação superior para evitar que se solte e desaperte o parafuso serrilhado da gaiola.
Neste ponto, a peça de trabalho pode ser cortada numa forma redonda.
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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