¿Alguna vez se ha preguntado cómo conseguir cortes impecables con las máquinas de plasma CNC? Dominar los parámetros de corte es la clave. Este artículo se sumerge en los aspectos esenciales como la corriente de corte, la velocidad y el flujo de gas, ofreciéndole los conocimientos necesarios para mejorar su precisión y eficiencia de corte. Al comprender estos parámetros, estará equipado para optimizar su proceso de corte por plasma CNC, garantizando siempre resultados de alta calidad. ¿Listo para transformar sus habilidades de corte? Siga leyendo para descubrir los secretos.
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.
La corriente de corte es el parámetro más crítico en el proceso de corte por plasma, ya que influye directamente en el espesor y la velocidad del corte, determinando así la capacidad de corte. Los efectos de la corriente de corte son los siguientes:
El intervalo óptimo de velocidad de corte puede determinarse según las instrucciones del equipo o mediante experimentación. Diversos factores como el grosor del material, el tipo de material, el punto de fusión, la conductividad térmica y la tensión superficial tras la fusión influyen en la velocidad de corte. Los principales efectos de la velocidad de corte son los siguientes:
La tensión del arco, normalmente considerada la tensión de corte, es otro parámetro crucial en el corte por plasma. Las máquinas de corte por arco de plasma suelen funcionar con una tensión en vacío y una tensión de trabajo elevadas. Los efectos de la tensión del arco son los siguientes:
En el corte por arco de plasma, la selección y gestión de los gases de trabajo son cruciales para lograr un rendimiento de corte óptimo. Los gases de trabajo suelen incluir gas de corte, gas auxiliar y, en algunos casos, gas de arranque. El gas de trabajo adecuado debe seleccionarse en función del tipo, espesor y método de corte del material que se va a procesar.
El gas de corte cumple varias funciones esenciales:
El caudal de gas es un parámetro crítico que debe controlarse cuidadosamente:
Por lo tanto, el caudal de gas debe estar bien coordinado con la corriente y la velocidad de corte para mantener la eficacia y la calidad del corte.
La mayoría de las máquinas modernas de corte por arco de plasma controlan el caudal de gas ajustando la presión del gas. Cuando la apertura de la boquilla es fija, el control de la presión del gas controla eficazmente el caudal. La presión de gas necesaria para cortar un material de un grosor determinado suele proporcionarla el fabricante del equipo. Para aplicaciones especiales, puede ser necesario determinar la presión del gas mediante pruebas de corte reales.
Los gases de trabajo más utilizados en el corte por arco de plasma son:
Cada gas o mezcla de gases tiene propiedades específicas que lo hacen adecuado para diferentes materiales y condiciones de corte. Por ejemplo:
El gas argón presenta una reactividad mínima con los metales a altas temperaturas, lo que contribuye a un arco de plasma altamente estable. La longevidad de la boquilla y el electrodo también aumenta cuando se utiliza argón. Sin embargo, el arco de plasma de argón funciona a un voltaje más bajo y tiene un valor de entalpía relativamente bajo, lo que limita su capacidad de corte. En comparación con el corte por aire, el espesor de corte alcanzable con argón disminuye aproximadamente 25%. Además, en un entorno protegido con argón, la tensión superficial del metal fundido es aproximadamente 30% mayor que en un entorno de nitrógeno, lo que puede provocar una mayor formación de escoria. Incluso cuando se mezcla con otros gases, el argón tiende a producir escoria pegajosa, lo que hace que el gas argón puro sea menos favorable para el corte por plasma.
El gas hidrógeno suele utilizarse como gas auxiliar en combinación con otros. Un ejemplo notable es el gas H35, que consiste en hidrógeno 35% y argón 65%. Esta mezcla es muy eficaz en el corte por arco de plasma debido al aumento significativo de la tensión del arco que proporciona el hidrógeno, lo que da lugar a un chorro de plasma de alta entalpía. Cuando se combina con argón, la eficacia del corte mejora notablemente. Para cortar materiales metálicos de más de 70 mm de espesor, se suele emplear una mezcla de argón e hidrógeno. La eficacia del corte puede mejorarse aún más utilizando un chorro de agua para comprimir el arco de plasma de argón-hidrógeno.
El nitrógeno es un gas de trabajo muy utilizado en el corte por plasma. Con tensiones de alimentación elevadas, los arcos de plasma de nitrógeno ofrecen mayor estabilidad y mayor energía de chorro que los de argón. Esto hace que el nitrógeno sea especialmente eficaz para cortar materiales de alta viscosidad, como el acero inoxidable y las aleaciones a base de níquel, con una formación mínima de escoria. El nitrógeno puede utilizarse solo o mezclado con otros gases. En los procesos de corte automatizados, a menudo se utiliza nitrógeno o aire, convirtiéndolos en gases estándar para el corte a alta velocidad de acero al carbono. El nitrógeno también se utiliza como gas de arranque de arco en el corte por plasma de oxígeno.
El oxígeno puede aumentar significativamente la velocidad de corte del acero con bajo contenido en carbono. El mecanismo de corte con oxígeno es similar al del oxicorte, en el que el arco de plasma de alta temperatura y alta energía acelera el proceso de corte. Sin embargo, el oxígeno debe utilizarse con electrodos resistentes a la oxidación a alta temperatura y protegidos contra impactos durante el inicio del arco para prolongar su vida útil.
El aire, que contiene aproximadamente 78% de nitrógeno y 21% de oxígeno, produce una formación de escoria similar a la del nitrógeno cuando se utiliza para cortar. La presencia de oxígeno en el aire aumenta la velocidad de corte de los aceros con bajo contenido en carbono. El aire es también el gas de trabajo más económico. Sin embargo, el uso exclusivo de aire para el corte puede provocar problemas como la formación de escoria, la oxidación y el aumento de nitrógeno en los bordes de corte. La reducción de la vida útil de los electrodos y las boquillas también puede afectar a la eficacia del trabajo y aumentar los costes de corte.
La altura de la boquilla se refiere a la distancia entre la cara del extremo de la boquilla y la superficie de corte. Esta distancia es un parámetro crítico en el corte por arco de plasma, ya que influye en la longitud total del arco y, en consecuencia, en el rendimiento del corte.
El corte por arco de plasma suele emplear fuentes de energía con características de corriente constante o de caída pronunciada. Cuando aumenta la altura de la boquilla, la corriente permanece relativamente estable. Sin embargo, la longitud del arco aumenta, lo que provoca un aumento de la tensión del arco y, por tanto, de la potencia del arco. Este aumento de la potencia del arco se ve contrarrestado por la pérdida de energía de la columna del arco expuesta al entorno.
La interacción entre el aumento de la potencia del arco y la pérdida de energía puede dar lugar a una reducción de la energía de corte efectiva. Esta reducción se manifiesta de varias maneras:
Para mejorar la velocidad y la calidad del corte, suele ser beneficioso mantener la menor altura de boquilla posible. Sin embargo, si la altura de la boquilla es demasiado baja, puede provocar la formación de arcos dobles, perjudiciales para el proceso de corte.
El uso de boquillas exteriores cerámicas puede mitigar los problemas asociados a las alturas de boquilla bajas. Estas boquillas permiten que la cara del extremo de la boquilla entre en contacto directo con la superficie de corte, con lo que la altura de la boquilla se reduce a cero. Esta configuración puede lograr excelentes resultados de corte al minimizar la longitud del arco y maximizar la energía de corte efectiva.
Para lograr un arco de plasma de alta compresión para el corte, la boquilla de corte emplea una abertura de boquilla pequeña, una longitud de orificio ampliada y mecanismos de refrigeración mejorados. Estas características aumentan colectivamente la corriente que pasa a través del área efectiva de la sección transversal de la boquilla, aumentando así la densidad de potencia del arco. Sin embargo, esta compresión también se traduce en una mayor pérdida de potencia del arco. En consecuencia, la energía real utilizada para el corte es inferior a la potencia de salida de la fuente de energía, con una tasa de pérdida típica que oscila entre 25% y 50%.
Algunos métodos, como el corte por arco de plasma con compresión de agua, pueden presentar mayores índices de pérdida de energía. Este factor debe tenerse en cuenta a la hora de diseñar los parámetros del proceso de corte o de realizar evaluaciones económicas de los costes de corte.
En las aplicaciones industriales, los espesores de las chapas metálicas suelen ser inferiores a 50 mm. Dentro de este rango, el corte por arco de plasma convencional suele producir cortes con un borde superior más grande y un borde inferior más pequeño. Esta discrepancia puede reducir la precisión del tamaño de la incisión y hacer necesario un trabajo de procesamiento adicional.
Cuando se utiliza el corte por arco de plasma de oxígeno y nitrógeno para materiales como acero al carbono, aluminio y acero inoxidable, se pueden hacer las siguientes observaciones:
La causa principal del error de ángulo se atribuye a la entrada desigual de calor del chorro de plasma en la superficie de corte. La liberación de energía del arco de plasma se concentra más en la parte superior de la incisión que en la inferior. Este desequilibrio en la liberación de energía está influido por varios 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, formando una zona de alta temperatura más uniforme. Esto también aumenta la velocidad del chorro, lo que puede reducir la diferencia de anchura entre los bordes superior e inferior de la incisión. Sin embargo, la compresión excesiva de las boquillas convencionales puede dar lugar a arcos dobles, que no sólo consumen electrodos y boquillas, sino que también degradan la calidad de la incisión y pueden detener el proceso de corte.
Además, una velocidad de corte y una altura de boquilla excesivas pueden agravar la diferencia de anchura entre los bordes superior e inferior de la incisión. Por lo tanto, la optimización cuidadosa de estos parámetros es crucial para lograr cortes de alta calidad con un error de ángulo y una discrepancia de anchura mínimos.
El proceso consiste en crear un canal eléctrico de gas sobrecalentado e ionizado eléctricamente (plasma) desde el cortador de plasma a través de la pieza de trabajo, cortándola. Los parámetros para el corte por plasma pueden variar en función del tipo de gas plasma y de la corriente de corte utilizada. A continuación se muestran los parámetros optimizados para el corte de acero bajo en carbono utilizando diferentes gases de plasma:
| Seleccione el gas | Ajustar el caudal de aire de corte | Grosor del material | Tensión del arco | Distancia de la antorcha de corte a la pieza | Velocidad de corte | Altura inicial de perforación | Retardo de perforación | |||
| Plasma | Gas protector | Plasma | Gas protector. | mm | Tensión | mm | mm/min | mm | Coeficiente % | Segundo |
| Aire | Aire | 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 | Empezar desde el borde | ||||||
| 32 | 170 | 5.1 | 250 | |||||||
| Seleccione el gas | Ajustar el caudal de aire de corte | Grosor del material | Tensión del arco | Distancia de la antorcha de corte a la pieza | Velocidad de corte | Altura inicial de perforación | Retardo de perforación | |||
| Plasma | Gas protector | Plasma | Gas protector | mm | Tensión | mm | mm/min | mm | Coeficiente% | Segundo |
| Oxígeno | Aire | 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 | Empezar desde el borde | ||||||
| 38 | 160 | 4.5 | 305 | |||||||
Siguiendo estos parámetros y consideraciones, podrá conseguir cortes eficientes y de alta calidad cuando trabaje con acero bajo en carbono utilizando la tecnología de corte por plasma.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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