Elegir los parámetros de corte adecuados para las máquinas de corte por plasma CNC | MachineMFG

Elegir los parámetros de corte adecuados para las máquinas de corte por plasma CNC

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La selección de los parámetros del proceso de corte para las máquinas de corte por plasma CNC es crucial para la calidad, velocidad y eficacia de los resultados de corte.

Para utilizar correctamente una máquina de plasma CNC para un corte rápido y de alta calidad, es esencial tener un profundo conocimiento y dominio de los parámetros del proceso de corte.

I. Corriente de corte

Es el parámetro más importante del proceso de corte que determina directamente el espesor y la velocidad de corte, es decir, la capacidad de corte. Sus efectos son los siguientes:

1. A medida que aumenta la corriente de corte, también aumenta la energía del arco, lo que se traduce en una mayor capacidad de corte y un aumento de la velocidad de corte.

2. A medida que aumenta la corriente de corte, también aumenta el diámetro del arco, lo que hace que el corte sea más amplio.

3. Si la corriente de corte es demasiado alta, la boquilla se sobrecalentará, provocando daños prematuros y una disminución de la calidad del corte, o incluso impidiendo que se produzca el corte normal. Por lo tanto, es necesario elegir la corriente de corte adecuada y la boquilla correspondiente en función del espesor del material antes de cortarlo.

II. Velocidad de corte

El intervalo óptimo de velocidad de corte puede determinarse según las instrucciones del equipo o mediante experimentación.

Debido a factores como el espesor del material, el tipo de material, el punto de fusión, la conductividad térmica y la tensión superficial después de la fusión, la velocidad de corte también cambia en consecuencia. Sus principales efectos son los siguientes:

Aumentar moderadamente la velocidad de corte puede mejorar la calidad del corte, es decir, estrechar ligeramente el corte, hacer la superficie de corte más lisa y reducir la deformación.

Si la velocidad de corte es demasiado rápida, la energía de la línea de corte será inferior al valor requerido, y el chorro no podrá soplar la masa fundida de corte inmediatamente, dando lugar a una mayor cantidad de arrastre posterior y escoria colgando en el corte, causando una disminución de la calidad de la superficie de corte.

Cuando la velocidad de corte es demasiado baja, como la posición de corte es el ánodo del arco de plasma, para mantener la estabilidad del propio arco, el punto anódico o área anódica debe encontrar un lugar para conducir la corriente cerca del corte más cercano, lo que transferirá más calor radialmente al chorro.

Por lo tanto, el corte se ensancha, y el material fundido a ambos lados del corte se junta y solidifica en el borde inferior, formando escoria difícil de limpiar. Además, el borde superior del corte forma una esquina redondeada debido al calentamiento y la fusión excesivos.

Cuando la velocidad es extremadamente baja, el arco puede incluso extinguirse. Así pues, una buena calidad de corte y la velocidad de corte son inseparables.

III. Tensión del arco

La tensión de salida normal de la fuente de alimentación suele considerarse la tensión de corte.

Corte por arco de plasma Las máquinas suelen tener una tensión en vacío y una tensión de trabajo elevadas.

Cuando se utilizan gases con alta energía de ionización, como el nitrógeno, el hidrógeno o el aire, la tensión necesaria para un arco de plasma estable es mayor. Cuando la corriente es constante, un aumento de la tensión significa un aumento de la entalpía del arco y de la capacidad de corte.

Si se reduce el diámetro del chorro y se aumenta al mismo tiempo el caudal de gas con un aumento de la entalpía, a menudo se consigue una mayor velocidad de corte y una mejor calidad de corte.

IV. Gas de trabajo y caudal

Los gases de trabajo incluyen el gas de corte, el gas auxiliar y algunos equipos también requieren gas de arranque. Normalmente, el gas de trabajo adecuado debe seleccionarse en función del tipo, grosor y método de corte del material.

El gas de corte debe garantizar la formación del chorro de plasma al tiempo que elimina el metal fundido y los óxidos del corte.

Un flujo de gas excesivo puede quitar más calor al arco, acortar la longitud del chorro, provocar una disminución de la capacidad de corte y un arco inestable; un flujo de gas insuficiente puede hacer que el arco de plasma pierda su necesaria rectitudEl resultado son cortes poco profundos, y también es fácil que cuelguen escorias.

Por lo tanto, el caudal de gas debe estar bien coordinado con la corriente y la velocidad de corte.

La mayoría de las máquinas modernas de corte por arco de plasma controlan el caudal mediante la presión del gas, ya que cuando la abertura de la pistola es fija, al controlar la presión del gas también se controla el caudal.

La presión del gas utilizado para cortar un determinado espesor de material suele tener que seleccionarse de acuerdo con los datos facilitados por el fabricante del equipo.

Si hay otras aplicaciones especiales, la presión del gas debe determinarse mediante pruebas de corte reales.

Los gases de trabajo más utilizados son argón, nitrógeno, oxígeno, aire y H35, gas mixto argón-nitrógeno, etc.

1. El gas argón casi no reacciona con ningún metal a altas temperaturas, y el arco de plasma de gas argón es muy estable.

Además, la boquilla y el electrodo utilizados tienen una vida útil relativamente larga. Sin embargo, la tensión del arco de plasma de argón es inferior y el valor de entalpía no es elevado, lo que limita la capacidad de corte.

En comparación con corte por aire, su espesor de corte disminuirá aproximadamente en 25%.

Además, en un entorno protector de argón, la tensión superficial del metal fundido es mayor, aproximadamente 30% mayor que en un entorno de nitrógeno.

Por lo tanto, puede haber más problemas de escoria colgante.

Incluso al cortar con una mezcla de gas argón y otros gases, habrá tendencia a tener escoria pegajosa. Por ello, el gas argón puro rara vez se utiliza en solitario para corte por plasma.

2. El gas hidrógeno suele utilizarse como gas auxiliar mezclado con otros gases.

Por ejemplo, el conocido gas H35 (fracción volumétrica de hidrógeno de 35%, el resto es argón) es uno de los gases más fuertes en la capacidad de corte por arco de plasma, que se debe principalmente al gas hidrógeno.

Debido a que el gas hidrógeno puede aumentar significativamente la tensión del arco, haciendo que el chorro de plasma de hidrógeno tenga un alto valor de entalpía. Cuando se mezcla con gas argón, la capacidad de corte del chorro de plasma mejora considerablemente.

Generalmente, para materiales metálicos con un espesor superior a 70 mm, se suele utilizar argón + hidrógeno como gas de corte. Si se utiliza chorro de agua para comprimir aún más el arco de plasma de argón + hidrógeno, se puede lograr una eficiencia de corte aún mayor.

3. El nitrógeno es un gas de trabajo muy utilizado.

En condiciones de alta tensión de alimentación, el arco de plasma de nitrógeno tiene mejor estabilidad y mayor energía de chorro que el gas argón.

Incluso cuando materiales de corte con alta viscosidad, como el acero inoxidable y las aleaciones a base de níquel, la cantidad de escoria que cuelga bajo la incisión también es muy pequeña. El nitrógeno puede utilizarse solo o mezclado con otros gases.

En el corte automatizado, a menudo se utiliza nitrógeno o aire como gas de trabajo, y estos dos gases se han convertido en gases estándar para el corte a alta velocidad de acero al carbono. A veces también se utiliza nitrógeno como gas de arranque del arco en el corte por plasma de oxígeno.

4. El oxígeno puede aumentar la velocidad de corte de materiales de acero al carbono.

Cuando se utiliza oxígeno para cortar, el modo de corte es similar a corte con llama. El arco de plasma de alta temperatura y alta energía acelera la velocidad de corte, pero debe utilizarse junto con electrodos resistentes a la oxidación a alta temperatura.

Al mismo tiempo, el electrodo debe protegerse contra los impactos durante el inicio del arco para prolongar su vida útil.

5. El aire contiene aproximadamente 78% de fracción volumétrica de nitrógeno, por lo que la situación de escoria colgante que se forma al utilizar aire para el corte es similar a la que se produce cuando se utiliza nitrógeno para el corte.

El aire también contiene alrededor de 21% fracción de volumen de oxígeno, y debido a la presencia de oxígeno, la velocidad de corte de bajo carbono material de acero utilizando aire también es elevado. Al mismo tiempo, el aire es también el gas de trabajo más económico.

Sin embargo, cuando sólo se utiliza aire para el corte, hay problemas de escoria colgante, así como de oxidación y aumento de nitrógeno en la incisión. La escasa vida útil de los electrodos y las boquillas también puede afectar a la eficacia del trabajo y a los costes de corte.

V. Altura de la boquilla

se refiere a la distancia entre la cara del extremo de la boquilla y la superficie de corte, que constituye una parte de toda la longitud del arco. Dado que el corte por arco de plasma suele utilizar fuentes de potencia de corriente constante o con características de caída pronunciada, la corriente cambia muy poco tras aumentar la altura de la boquilla.

Sin embargo, aumentará la longitud del arco y hará que aumente la tensión del arco, con lo que aumentará la potencia del arco. Pero, al mismo tiempo, también aumentará la pérdida de energía de la columna de arco expuesta al entorno.

Bajo el efecto combinado de estos dos factores, el efecto del primero a menudo se ve completamente contrarrestado por el segundo, lo que puede reducir la energía de corte efectiva y disminuir la capacidad de corte.

Esto suele manifestarse como un debilitamiento de la fuerza del chorro de corte, un aumento de la escoria residual en el fondo de la incisión y el redondeo del borde superior.

Además, teniendo en cuenta la forma del chorro de plasma, el diámetro del chorro se expande hacia el exterior tras salir de la pistola, y el aumento de la altura de la boquilla provocará inevitablemente un aumento de la anchura de la incisión.

Por lo tanto, elegir la menor altura de boquilla posible es beneficioso para mejorar la velocidad y la calidad de corte.

Sin embargo, cuando la altura de la boquilla es demasiado baja, pueden producirse arcos dobles. El uso de boquillas exteriores cerámicas puede ajustar la altura de la boquilla a cero, es decir, la cara del extremo de la boquilla entra directamente en contacto con la superficie de corte, con lo que se pueden conseguir buenos resultados.

VI. Densidad de potencia de corte

Para obtener un arco de plasma de alta compresión para el corte, el boquilla de corte utiliza una abertura de tobera pequeña, una longitud de perforación mayor y un efecto de refrigeración reforzado. Esto puede aumentar la corriente que pasa a través del área efectiva de la sección transversal de la boquilla, es decir, aumentar la densidad de potencia del arco.

Sin embargo, la compresión también aumenta la pérdida de potencia del arco, por lo que la energía real utilizada para el corte es menor que la potencia de salida de la fuente de energía, y su tasa de pérdida se sitúa generalmente entre 25% y 50%.

Algunos métodos, como el corte por arco de plasma con compresión de agua, pueden tener una mayor tasa de pérdida de energía. Esta cuestión debe tenerse en cuenta en el diseño de los parámetros del proceso de corte o en la contabilidad económica de los costes de corte.

Por ejemplo, el grosor de la chapa metálica que se utiliza habitualmente en la industria suele ser inferior a 50 mm.

Dentro de este rango de grosor, el corte por arco de plasma convencional a menudo forma un corte con un borde superior más grande y un borde inferior más pequeño, y el borde superior del corte puede causar una disminución en la precisión del tamaño de la incisión y aumentar el trabajo de procesamiento posterior.

Cuando se utiliza el corte por arco de plasma de oxígeno y nitrógeno de acero al carbono, aluminio y acero inoxidable, cuando el espesor de la placa está dentro del rango de 10-25 mm, el material es más grueso, la verticalidad del borde es mejor, y el error de ángulo del borde de corte es de 1 grado a 4 grados.

Cuando el grosor de la placa es inferior a 1 mm, a medida que disminuye el grosor de la placa, el error angular de la incisión aumenta de 3-4 grados a 15-25 grados.

Generalmente se cree que la causa de este fenómeno se debe a la entrada desigual de calor del chorro de plasma en la superficie de corte, es decir, la liberación de energía del arco de plasma en la parte superior de la incisión es mayor que en la parte inferior.

Este desequilibrio en la liberación de energía está estrechamente relacionado con muchos parámetros del proceso, como el grado de compresión del arco de plasma, la velocidad de corte y la distancia entre la boquilla y la pieza.

El aumento del grado de compresión del arco puede extender el chorro de plasma de alta temperatura para formar una zona de alta temperatura más uniforme y, al mismo tiempo, aumentar la velocidad del chorro, lo que puede reducir la diferencia de anchura de los bordes superior e inferior de la incisión.

Sin embargo, la compresión excesiva de las boquillas convencionales suele provocar arcos dobles, que no sólo consumen los electrodos y las boquillas, imposibilitando el proceso de corte, sino que también provocan una disminución de la calidad de la incisión.

Además, una velocidad de corte y una altura de boquilla excesivas también pueden aumentar la diferencia de anchura entre los bordes superior e inferior de la incisión.

VII. Tabla de parámetros del proceso de corte por plasma

Acero de bajo carbono plasma de aire/protección de aire corriente de corte 130A

Seleccione el gas
Ajustar el caudal de aire de corteGrosor del materialTensión del arcoDistancia de la antorcha de corte a la piezaVelocidad de corteAltura inicial de perforaciónRetardo de perforación
PlasmaGas protectorPlasmaGas protector.mmTensiónmmmm/minmmCoeficiente
%
Segundo
AireAire723531363.160006.22000.1
41373.149306.22000.2
61383.638507.22000.3
101424.124508.22000.5
121444.120508.22000.5
151504.614509.22000.8
201534.681010.52301.2
251634.6410Empezar desde el borde
321705.1250

Acero de bajo carbono plasma de oxígeno / aire protección corriente de corte 130A.

Seleccione el gasAjustar el caudal de aire de corteGrosor del materialTensión del arcoDistancia de la antorcha de corte a la piezaVelocidad de corteAltura inicial de perforaciónRetardo de perforación
PlasmaGas protectorPlasmaGas protectormmTensiónmmmm/minmmCoeficiente%Segundo
OxígenoAire654831282.5 65005.0 2000.1 
41292.8 54205.6 2000.2 
61302.8 40005.6 2000.3 
101343.0 26506.0 2000.3 
121363.0 22006.0 2000.5 
151413.8 16507.6 2000.7 
43201423.8 11307.6 2001.0 
251524.0 6758.0 2001.5 
321554.5 480Empezar desde el borde
381604.5 305

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