Você já se perguntou como obter cortes perfeitos com máquinas de plasma CNC? Dominar os parâmetros de corte é a chave. Este artigo aborda os aspectos essenciais, como corrente de corte, velocidade e fluxo de gás, oferecendo a você o know-how necessário para aumentar a precisão e a eficiência do corte. Ao compreender esses parâmetros, você estará equipado para otimizar seu processo de corte a plasma CNC, garantindo sempre resultados de alta qualidade. Pronto para transformar suas habilidades de corte? Continue lendo para desvendar os segredos.
A seleção dos parâmetros do processo de corte para máquinas de corte a plasma CNC é fundamental para a qualidade, a velocidade e a eficiência dos resultados do corte.
Para usar uma máquina de plasma CNC corretamente para um corte rápido e de alta qualidade, é essencial ter um profundo conhecimento e domínio dos parâmetros do processo de corte.
A corrente de corte é o parâmetro mais crítico no processo de corte a plasma, pois influencia diretamente a espessura e a velocidade do corte, determinando assim a capacidade de corte. Os efeitos da corrente de corte são os seguintes:
A faixa ideal de velocidade de corte pode ser determinada de acordo com as instruções do equipamento ou por meio de experimentos. Vários fatores, como a espessura do material, o tipo de material, o ponto de fusão, a condutividade térmica e a tensão superficial após a fusão, influenciam a velocidade de corte. Os principais efeitos da velocidade de corte são os seguintes:
A tensão do arco, normalmente considerada a tensão de corte, é outro parâmetro crucial no corte a plasma. As máquinas de corte a arco de plasma geralmente operam com alta tensão sem carga e tensão de trabalho. Os efeitos da tensão do arco são os seguintes:
No corte a arco de plasma, a seleção e o gerenciamento dos gases de trabalho são cruciais para obter o melhor desempenho de corte. Os gases de trabalho normalmente incluem o gás de corte, o gás auxiliar e, em alguns casos, o gás de partida. O gás de trabalho apropriado deve ser selecionado com base no tipo, na espessura e no método de corte do material que está sendo processado.
O gás de corte tem várias funções essenciais:
A taxa de fluxo de gás é um parâmetro crítico que deve ser cuidadosamente controlado:
Portanto, a taxa de fluxo de gás deve ser bem coordenada com a corrente e a velocidade de corte para manter a eficiência e a qualidade do corte.
A maioria das modernas máquinas de corte a arco plasma controla a taxa de fluxo de gás ajustando a pressão do gás. Quando a abertura do bocal é fixa, o controle da pressão do gás controla efetivamente a taxa de fluxo. A pressão do gás necessária para cortar uma espessura específica de material geralmente é fornecida pelo fabricante do equipamento. Para aplicações especiais, a pressão do gás pode precisar ser determinada por meio de testes de corte reais.
Os gases de trabalho mais comumente usados no corte a arco plasma incluem:
Cada gás ou mistura de gases tem propriedades específicas que o tornam adequado para diferentes materiais e condições de corte. Por exemplo:
O gás argônio apresenta reatividade mínima com metais em altas temperaturas, contribuindo para um arco de plasma altamente estável. A longevidade do bocal e do eletrodo também é maior quando se usa argônio. No entanto, o arco de plasma de argônio opera em uma tensão mais baixa e tem um valor de entalpia relativamente baixo, o que limita sua capacidade de corte. Em comparação com o corte a ar, a espessura de corte obtida com argônio diminui em aproximadamente 25%. Além disso, em um ambiente protegido por argônio, a tensão superficial do metal fundido é cerca de 30% maior do que em um ambiente com nitrogênio, o que pode levar a uma maior formação de escória. Mesmo quando misturado com outros gases, o argônio tende a produzir escória pegajosa, tornando o gás argônio puro menos favorável para o corte a plasma.
O gás hidrogênio é normalmente usado como um gás auxiliar em combinação com outros. Um exemplo notável é o gás H35, que consiste em 35% de hidrogênio e 65% de argônio. Essa mistura é altamente eficaz no corte a arco de plasma devido ao aumento significativo da tensão do arco proporcionado pelo hidrogênio, resultando em um jato de plasma de alta entalpia. Quando combinada com argônio, a eficiência do corte é significativamente melhorada. Para cortar materiais metálicos com espessura superior a 70 mm, uma mistura de argônio e hidrogênio é normalmente empregada. A eficiência do corte pode ser ainda mais aprimorada com o uso de um jato de água para comprimir o arco de plasma de argônio e hidrogênio.
O nitrogênio é um gás de trabalho amplamente utilizado no corte a plasma. Sob altas tensões de alimentação, os arcos de plasma de nitrogênio oferecem melhor estabilidade e maior energia de jato em comparação com o argônio. Isso torna o nitrogênio particularmente eficaz para cortar materiais de alta viscosidade, como aço inoxidável e ligas à base de níquel, com formação mínima de escória. O nitrogênio pode ser usado sozinho ou misturado com outros gases. Em processos de corte automatizados, o nitrogênio ou o ar são usados com frequência, tornando-os gases padrão para o corte de alta velocidade de aço carbono. O nitrogênio também é usado como gás de início de arco no corte com plasma de oxigênio.
O oxigênio pode aumentar significativamente a velocidade de corte do aço com baixo teor de carbono. O mecanismo de corte com oxigênio é semelhante ao corte por chama, em que o arco de plasma de alta temperatura e alta energia acelera o processo de corte. No entanto, o oxigênio deve ser usado com eletrodos resistentes à oxidação em alta temperatura e protegidos contra impactos durante o início do arco para prolongar sua vida útil.
O ar, que contém aproximadamente 78% de nitrogênio e 21% de oxigênio, produz formação de escória semelhante à do nitrogênio quando usado para corte. A presença de oxigênio no ar aumenta a velocidade de corte do aço com baixo teor de carbono. O ar também é o gás de trabalho mais econômico. No entanto, o uso exclusivo de ar para o corte pode levar a problemas como formação de escória, oxidação e aumento de nitrogênio nas bordas cortadas. A vida útil reduzida dos eletrodos e bicos também pode afetar a eficiência do trabalho e aumentar os custos de corte.
A altura do bocal refere-se à distância entre a face da extremidade do bocal e a superfície de corte. Essa distância é um parâmetro crítico no corte a arco de plasma, pois influencia o comprimento total do arco e, consequentemente, o desempenho do corte.
Normalmente, o corte a arco de plasma emprega fontes de energia com corrente constante ou características de queda acentuada. Quando a altura do bocal aumenta, a corrente permanece relativamente estável. Entretanto, o comprimento do arco aumenta, levando a um aumento na tensão do arco e, portanto, na potência do arco. Esse aumento na potência do arco é contrabalançado pela perda de energia da coluna do arco exposta ao ambiente.
A interação entre o aumento da potência do arco e a perda de energia pode resultar em uma redução da energia de corte efetiva. Essa redução se manifesta de várias maneiras:
Para melhorar a velocidade e a qualidade do corte, geralmente é vantajoso manter a menor altura possível do bocal. No entanto, se a altura do bico for muito baixa, poderá ocorrer a formação de arcos duplos, que são prejudiciais ao processo de corte.
O uso de bicos externos de cerâmica pode atenuar os problemas associados às baixas alturas dos bicos. Esses bicos permitem que a face da extremidade do bico entre em contato direto com a superfície de corte, definindo efetivamente a altura do bico como zero. Essa configuração pode alcançar excelentes resultados de corte, minimizando o comprimento do arco e maximizando a energia de corte efetiva.
Para obter um arco de plasma de alta compressão para corte, o bocal de corte emprega uma pequena abertura de bocal, um comprimento de furo estendido e mecanismos de resfriamento aprimorados. Esses recursos aumentam coletivamente a corrente que passa pela área efetiva da seção transversal do bocal, aumentando assim a densidade de potência do arco. No entanto, essa compressão também resulta em maior perda de potência do arco. Consequentemente, a energia real utilizada para o corte é menor do que a potência de saída da fonte de energia, com uma taxa de perda típica que varia entre 25% e 50%.
Alguns métodos, como o corte a arco de plasma por compressão de água, podem apresentar taxas de perda de energia mais altas. Esse fator deve ser levado em conta ao projetar os parâmetros do processo de corte ou ao realizar avaliações econômicas dos custos de corte.
Em aplicações industriais, as espessuras das chapas metálicas são geralmente inferiores a 50 mm. Dentro dessa faixa, o corte a arco plasma convencional geralmente produz cortes com uma borda superior maior e uma borda inferior menor. Essa discrepância pode reduzir a precisão do tamanho da incisão e exigir um trabalho de processamento adicional.
Ao usar o corte a arco de plasma de oxigênio e nitrogênio para materiais como aço carbono, alumínio e aço inoxidável, é possível fazer as seguintes observações:
A principal causa do erro de ângulo é atribuída à entrada desigual de calor do jato de plasma na superfície de corte. A liberação de energia do arco de plasma é mais concentrada na parte superior da incisão em comparação com a parte inferior. Esse desequilíbrio na liberação de energia é influenciado por vários parâmetros do processo, incluindo o grau de compressão do arco de plasma, a velocidade de corte e a distância entre o bico e a peça de trabalho.
O aumento do grau de compressão do arco pode estender o jato de plasma de alta temperatura, formando uma área de alta temperatura mais uniforme. Isso também aumenta a velocidade do jato, o que pode reduzir a diferença de largura entre as bordas superior e inferior da incisão. No entanto, a compressão excessiva dos bicos convencionais pode levar a arcos duplos, que não apenas consomem eletrodos e bicos, mas também degradam a qualidade da incisão e podem interromper o processo de corte.
Além disso, a velocidade de corte e a altura do bocal excessivas podem exacerbar a diferença de largura entre as bordas superior e inferior da incisão. Portanto, a otimização cuidadosa desses parâmetros é fundamental para obter cortes de alta qualidade com o mínimo de erro de ângulo e discrepância de largura.
O processo envolve a criação de um canal elétrico de gás superaquecido e eletricamente ionizado (plasma) do cortador de plasma através da peça de trabalho, cortando-a assim. Os parâmetros do corte a plasma podem variar de acordo com o tipo de gás de plasma e a corrente de corte utilizada. Abaixo estão os parâmetros otimizados para o corte de aço com baixo teor de carbono usando diferentes gases de plasma:
| Selecione o gás | Definir o fluxo de ar de corte | Espessura do material | Tensão de arco | Distância da tocha de corte à peça de trabalho | Velocidade de corte | Altura inicial do piercing | Atraso na perfuração | |||
| Plasma | Gás de proteção | Plasma | Gás de proteção. | mm | Tensão | mm | mm/min | mm | Coeficiente % | Segundo |
| Ar | Ar | 72 | 35 | 3 | 136 | 3.1 | 6000 | 6.2 | 200 | 0.1 |
| 4 | 137 | 3.1 | 4930 | 6.2 | 200 | 0.2 | ||||
| 6 | 138 | 3.6 | 3850 | 7.2 | 200 | 0.3 | ||||
| 10 | 142 | 4.1 | 2450 | 8.2 | 200 | 0.5 | ||||
| 12 | 144 | 4.1 | 2050 | 8.2 | 200 | 0.5 | ||||
| 15 | 150 | 4.6 | 1450 | 9.2 | 200 | 0.8 | ||||
| 20 | 153 | 4.6 | 810 | 10.5 | 230 | 1.2 | ||||
| 25 | 163 | 4.6 | 410 | Comece pela borda | ||||||
| 32 | 170 | 5.1 | 250 | |||||||
| Selecione o gás | Definir o fluxo de ar de corte | Espessura do material | Tensão de arco | Distância da tocha de corte à peça de trabalho | Velocidade de corte | Altura inicial do piercing | Atraso na perfuração | |||
| Plasma | Gás de proteção | Plasma | Gás de proteção | mm | Tensão | mm | mm/min | mm | Coeficiente% | Segundo |
| Oxigênio | Ar | 65 | 48 | 3 | 128 | 2.5 | 6500 | 5.0 | 200 | 0.1 |
| 4 | 129 | 2.8 | 5420 | 5.6 | 200 | 0.2 | ||||
| 6 | 130 | 2.8 | 4000 | 5.6 | 200 | 0.3 | ||||
| 10 | 134 | 3.0 | 2650 | 6.0 | 200 | 0.3 | ||||
| 12 | 136 | 3.0 | 2200 | 6.0 | 200 | 0.5 | ||||
| 15 | 141 | 3.8 | 1650 | 7.6 | 200 | 0.7 | ||||
| 43 | 20 | 142 | 3.8 | 1130 | 7.6 | 200 | 1.0 | |||
| 25 | 152 | 4.0 | 675 | 8.0 | 200 | 1.5 | ||||
| 32 | 155 | 4.5 | 480 | Comece pela borda | ||||||
| 38 | 160 | 4.5 | 305 | |||||||
Ao aderir a esses parâmetros e considerações, você pode obter cortes eficientes e de alta qualidade ao trabalhar com aço de baixo carbono usando a tecnologia de corte a plasma.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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