Cięcie plazmowe

Cięcie plazmowe to proces cięcia termicznego wykorzystujący elektrycznie przewodzący strumień plazmy do cięcia metali przewodzących, takich jak stal, stal nierdzewna, aluminium i miedź. Plazma to tak naprawdę strumień-zjonizowanego gazu o dużej prędkości, który jest używany do topienia materiału i jest szeroko stosowany w produkcji metali ze względu na opłacalność i wszechstronność.

 

Opis

 

Plazma sama przewodzi prąd elektryczny, a łuk plazmowy jest ciągły, dopóki do elektrody dostarczane jest zasilanie, a plazma pozostaje w kontakcie z przedmiotem obrabianym. Cięcie plazmowe to bardzo wydajna technologia cięcia metalu, która wykorzystuje-łuk plazmowy o wysokiej temperaturze jako źródło ciepła, a jej podstawową zasadą jest wykorzystanie łuku-o wysokiej częstotliwości do jonizacji gazu w celu utworzenia plazmy podczas topienia metalu przedmiotu obrabianego w wysokiej temperaturze przekraczającej 3000 stopni oraz wykorzystanie naddźwiękowego przepływu powietrza do zdmuchnięcia stopionego metalu w celu uzyskania cięcia. Ciśnienie tego przepływu gazu skutecznie kontroluje promień wiązki plazmy. Kierując kontrolowany, naładowany elektrycznie stan materii przez skupioną dyszę, można z łatwością ciąć takie materiały, jak stal, stal nierdzewna i aluminium.

 

Opcje gazu asystenta

 

Maszyna do cięcia plazmowego może pracować z różnymi gazami, do których zalicza się sprężone powietrze, azot, argon, wodór i tlen lub mieszaniny dwóch lub trzech różnych gazów. Ich funkcja jest dość podobna do gazu osłonowego, każdy z nich daje inne rezultaty, a poniżej krótkie podsumowanie:

 

√Sprężone powietrze, gaz ten jest bardzo wszechstronny i niedrogi, może dobrze współpracować ze stalą miękką, stalą nierdzewną i aluminium o średnicy do 30 mm.

√Tlen jest popularnym gazem szeroko stosowanym do stali węglowej w zastosowaniach wymagających czystego cięcia i dużej prędkości cięcia. Zwykle może ciąć stal miękką do grubości 35 mm przy wyższej temperaturze, co oznacza, że ​​wymaga większego słyszenia. W rezultacie większa ilość energii cieplnej może uszkodzić elementy obrabiane, a ponadto tlen nie jest tak przyjazny dla stali nierdzewnej i aluminium, a powierzchnia cięcia ulega całkowitemu utlenieniu ze względu na ilość użytego tlenu i ciepła.

√Azot jest szeroko stosowany w-ciężkich zastosowaniach w przypadku metali o grubości do 80 mm i umożliwia uzyskanie dobrej jakości cięć większości materiałów, w tym stali nierdzewnej, stali węglowej i aluminium. Zwykle w przypadku grubszych płyt często stosuje się azot z kilkoma gazami wtórnymi, takimi jak powietrze, dwutlenek węgla i argon.

√Argon jest gazem obojętnym, który nie reaguje przy cięciu w wysokiej temperaturze i nie jest standardowym gazem pomocniczym ze względu na niską przewodność. Dlatego często miesza się go z wodorem, aby wytworzyć najgorętszy-płomień do cięcia plazmowego, zapewniający czyste cięcie.

 

 

Rozważanie inwestycji w porównaniu z laserem plazmowym i światłowodowym

 

Maszyny plazmowe działają na zasadzie kierowania gazu tnącego (powietrza, tlenu, azotu, powietrza, argonu itp.) przez dyszę z wąskim otworem, a następnie gaz jest jonizowany w celu wytworzenia łuku plazmowego. Podczas gdy do otoczenia łuku plazmowego używany jest gaz osłonowy, który pomaga w kształtowaniu łuku, natomiast łuk plazmowy o bardzo wysokiej temperaturze może przeciąć materiały metalowe.

Lasery światłowodowe wykorzystują natomiast światło wytwarzane przez diodę i kierują je wzdłuż-kabla światłowodowego i elementów optycznych, a następnie wiązka światła jest skupiana i wzmacniana w celu przecięcia metalowego przedmiotu. Laser światłowodowy wymaga również gazu tnącego, który jest wtryskiwany do głowicy tnącej pod elementami optycznymi i wychodzi z dyszy wraz z wiązką lasera. Zgodnie z doświadczeniem firmy Fabmann, w przypadku cieńszych płyt < 12 mm, rurek lub profili wymagających dużych tolerancji wymiarowych, lepszym rozwiązaniem jest maszyna z laserem światłowodowym. Chociaż koszty nabycia i eksploatacji są na ogół wyższe niż w przypadku maszyny plazmowej, osiągnięcie progu rentowności zajmuje średnio około 5 lat. Przecinarki plazmowe charakteryzują się stosunkowo wyższą wydajnością, szerokim zakresem cięcia i stosunkowo niskimi kosztami zakupu, a średni czas zwrotu inwestycji wynosi 3 lata. Poniższa tabela przedstawia podstawowe informacje na temat ich kluczowych funkcji.

 

Parametry	Laser światłowodowy	Plazma HD
Opcje materiałowe	Stal miękka, stal nierdzewna, aluminium, miedź	Wszystkie metale przewodzące
Zakres grubości	Do 30 mm	Do 50 mm
Prostokątność krawędzi	ISO1	ISO 2 - 4
Tolerancja cięcia	0,05-0,1 mm w zależności od grubości materiału	0,2 mm - 0.5 mm w zależności od grubości materiału
Szerokość szczeliny	0.15 - 0.4 mm	0,5 – 2,2 mm
HAZ	Węższy	Szerszy
Prędkość skrawania (<10 mm)	Szybciej	Wolniej
Cutting Speed (>10 mm)	Wolniej	Szybciej
Cena zakupu	Wysoki	25-35% lasera
Koszty operacyjne	Niski	Niski
Konserwacja	Umiarkowany	Umiarkowany
Ramy czasowe progu rentowności	4-6 lat	3-4 lata

 

Aby podjąć obiektywną decyzję inwestycyjną, należy wziąć pod uwagę kilka ważnych czynników:

 

√Rodzaje surowców oraz maszyny split, plazmowe i laserowe są niezwykle podobne pod względem zakresu materiałów, a główne różnice dotyczą zakresu grubości cięcia i jakości cięcia. Obydwa mogą ciąć wszystkie materiały przewodzące, takie jak stal miękka, stal nierdzewna, mosiądz, miedź i aluminium. Jeśli większość materiału ma mniej niż 10 mm i skomplikowane profile, w tym rury,-bardziej opłacalne może być zainwestowanie w maszynę do cięcia laserem światłowodowym i zlecenie cięcia plazmowego firmie zewnętrznej.

 

√Jakość cięcia obejmuje kilka ważnych elementów, takich jak prostopadłość, żużel, krawędź cięcia, HAZ (strefa wpływu ciepła). W przypadku lasera światłowodowego jakość cięcia w dużym stopniu zależy od mocy, prędkości cięcia, gazu i ciśnienia gazu oraz rozmiaru dyszy. Zwykle popularna konfiguracja zasilania nie zawiera żużlu-w przypadku laserów światłowodowych, np. 4 mm w przypadku laserów o mocy 2 KW i 6 mm w przypadku laserów o mocy 6 KM. Poniżej znajduje się krótkie podsumowanie popularnych problemów z jakością cięcia:

 

● Prostokątność, lasery światłowodowe są w stanie wytworzyć prawie kwadratowe cięcie i można je sklasyfikować w klasie ISO 1. Typowe cięcia plazmowe mają zwykle lekko wklęsły kształt na krawędzi cięcia, a ich kąt skosu mieści się w zakresie ISO 3-5.

●Żużel definiuje się jako niepożądane odpady metalu, które nie zostały wyrzucone z nacięcia tworzącego się na spodniej stronie nacięcia. Maszyna do cięcia plazmowego może osiągnąć dobrą jakość krawędzi cięcia, ale operatorzy muszą zdecydować, czy priorytetem jest jakość cięcia, czy prędkość cięcia. Niskie cięcie może powodować powstawanie ciężkich żużli na spodniej stronie przedmiotu obrabianego, natomiast zbyt szybkie cięcie może spowodować, że metalowe koraliki ułożą się na dole cięcia i dość trudno będzie je usunąć.

●Edge, przecinarka plazmowa może zapewnić gładsze krawędzie cięcia ze względu na większy rozmiar plamki, ale oczywiście zależy to również od tego, jak operator ustawi parametry cięcia, aby osiągnąć optymalną jakość cięcia.

●HAZ, zależy to w dużej mierze od mocy maszyny i prędkości cięcia, a HAZ wytwarzają zarówno lasery światłowodowe, jak i przecinarki plazmowe. Ale zwykle laser światłowodowy generuje mniejszy obszar HAZ.

 

 

√Tolerancja cięcia i jakość otworu, nazywana jest również jakością części ciętych, zwłaszcza jakość otworu jest często uważana za miarę precyzji, którą ocenia się na podstawie tego, jak cylindryczny może być otwór. Stopień precyzji często ocenia się na podstawie szerokości nacięcia, im szersze nacięcie, tym większa precyzja. Szczelina określa, jak mały kontur wewnętrzny można wyciąć, a tymczasem odkształcenie cieplne może zmienić wymiar przedmiotu obrabianego. Laser światłowodowy ma wyższą tolerancję w porównaniu z laserem plazmowym.

 

√Koszt, lasery światłowodowe są na ogół droższe niż maszyny plazmowe, zarówno pod względem początkowych kosztów zakupu, jak i kosztów operacyjnych.

 

Krótko mówiąc, laser jest lepszą opcją przy cięciu cienkiej stali miękkiej, stali nierdzewnej i aluminium w zakresie grubości od 0,5 mm do 10 mm, a jego większa precyzja, prędkość i możliwość wycinania skomplikowanych kształtów sprawiają, że jest bardziej pożądany niż maszyna plazmowa. W zakresie 10-15 mm laser światłowodowy jest porównywalny z maszyną plazmową. W przypadku płyt o dużej wytrzymałości powyżej 15 mm lepszym rozwiązaniem może być nowoczesna maszyna plazmowa CNC.

 

Inny materiał stalowy metodą cięcia plazmowego

 

Cechy cięcia plazmowego

 

Maszyna plazmowa zaczyna zyskiwać dużą popularność ze względu na niższą inwestycję i porównywalną jakość cięcia, choć nie jest tak dobra jak maszyna do cięcia laserowego wycinająca cieńsze materiały metalowe i ma następujące cechy:

 

 

Dlatego plazma jest często używana do cięcia grubych metali, na przykład do szybkiego prototypowania i projektów artystycznych. Podsumowując, cięcie plazmowe to niedrogie cięcie metalu (szczególnie stali nierdzewnej, aluminium i grubych blach) z mniejszą precyzją w porównaniu z cięciem laserowym i jest bardzo popularne w przypadku ciężkich konstrukcji, takich jak przemysł stoczniowy i konstrukcyjny.