Il taglio al plasma è un metodo di lavorazione che utilizza il calore di un arco di plasma ad alta temperatura per far fondere ed evaporare parzialmente il metallo in corrispondenza del taglio del pezzo e, con lo slancio del plasma ad alta velocità, il metallo fuso viene espulso per formare un taglio. Poiché si basa sulla fusione piuttosto che sulle reazioni di ossidazione per [...]
Il taglio al plasma è un metodo di lavorazione che utilizza il calore di un arco di plasma ad alta temperatura per far fondere ed evaporare parzialmente il metallo in corrispondenza del taglio del pezzo, e con lo slancio del plasma ad alta velocità, il metallo fuso viene espulso per formare un taglio.
Poiché si basa sulla fusione piuttosto che sulle reazioni di ossidazione per tagliare i materiali, il suo campo di applicazione è molto più ampio rispetto all'ossitaglio. Può tagliare praticamente tutti i metalli, i non metalli, i materiali multistrato e i materiali compositi.
I tagli sono stretti, con una buona qualità superficiale, una velocità di taglio elevata e possono raggiungere uno spessore di 160 mm.
Inoltre, a causa dell'elevata temperatura e dell'alta velocità della arco al plasmaNon si verificano deformazioni durante il taglio di lastre sottili.
In particolare, nel taglio di acciaio inossidabile, leghe di titanio e materiali metallici non ferrosi, è possibile ottenere una qualità di taglio eccellente.
Pertanto, Taglio al plasma è ampiamente utilizzato in settori quali automobili, recipienti a pressione, macchinari chimici, industria nucleare, macchinari generici, macchinari da costruzione e strutture in acciaio.
A Taglierina al plasma ionizza i gas misti attraverso un arco elettrico ad alta frequenza, facendo sì che alcuni gas si "decompongano" o si ionizzino in particelle atomiche di base, generando così il "plasma".
Quando l'arco salta sul pezzo, il gas ad alta pressione soffia il plasma fuori dall'ugello della torcia a una velocità di uscita di 800-1000 m/s (circa 3 Mach).
La temperatura della colonna d'arco al plasma è estremamente elevata, raggiungendo i 10.000°C e i 30.000°C, superando di gran lunga la temperatura della colonna d'arco al plasma. punto di fusione di tutti i materiali metallici o non metallici.
In questo modo il pezzo da tagliare si fonde rapidamente e il metallo fuso viene spazzato via dal flusso d'aria ad alta pressione espulso.
Sono quindi necessarie apparecchiature per l'estrazione dei fumi e la rimozione delle scorie. Il taglio al plasma combinato con diversi gas di lavoro può tagliare vari metalli difficili da tagliare con ossitaglio, in particolare i metalli non ferrosi (acciaio inox, alluminio, rame, titanio, nichel) con migliori effetti di taglio.
I suoi principali vantaggi sono che quando taglio del metallo Il taglio al plasma è veloce, soprattutto quando si tagliano lamiere sottili di acciaio al carbonio ordinario, la velocità può raggiungere 5-6 volte quella dell'ossitaglio, con una superficie di taglio liscia, una deformazione termica minima e praticamente nessuna zona colpita dal calore.
Con lo sviluppo del taglio al plasma, il gas di lavoro utilizzato (il gas di lavoro è il mezzo conduttivo dell'arco al plasma, è il vettore di calore ed espelle anche il metallo fuso dal taglio) ha un effetto significativo sulle caratteristiche di taglio dell'arco al plasma e sulla qualità e velocità di taglio.
I gas di lavoro dell'arco plasma comunemente utilizzati sono argon, idrogeno, azoto, ossigeno, aria, vapore e alcuni gas misti.
È una delle caratteristiche più importanti per valutare la qualità del funzionamento di una fresa e riflette il raggio minimo che la fresa può gestire. Viene misurato nel punto più largo e la maggior parte dei plotter da taglio al plasma produce un raggio di curvatura di circa 1,5 cm. larghezza del taglio tra 0,15 e 6,0 mm.
I fattori che influiscono sono i seguenti: a. I kerf eccessivamente larghi non solo sprecano materiale, ma riducono anche la velocità di taglio e aumentano il consumo di energia. b. La larghezza del kerf è principalmente correlata all'apertura dell'ugello, che di solito è da 10% a 40% più grande. c.
Con l'aumento dello spessore di taglio, spesso è necessaria un'apertura dell'ugello più grande, che a sua volta allarga il kerf. d. Una maggiore larghezza del kerf può portare a una maggiore deformazione della parte da tagliare.
Descrive l'aspetto della superficie tagliata e determina se è necessaria un'ulteriore lavorazione dopo il taglio. È anche una misura del valore Ra a due terzi della profondità di taglio.
La rugosità è dovuta principalmente alle vibrazioni longitudinali causate dal flusso d'aria di taglio nella direzione di taglio, che si traducono in ondulazioni di taglio.
Il requisito generale per la rugosità della superficie dopo il taglio ossiacetilenico è: Classe 1 Ra≤30μm, Classe 2 Ra≤50μm, Classe 3 Ra≤100μm.
Il taglio al plasma ad arco produce in genere un valore Ra superiore a quello del taglio alla fiamma, ma inferiore a quello del taglio laser (meno di 50μm).
È un altro importante parametro che riflette la qualità del taglio e si riferisce al grado di ulteriore lavorazione necessaria dopo il taglio. Questo indice è spesso rappresentato dalla verticalità U o dalla tolleranza angolare.
Per il taglio al plasma, il valore U è strettamente correlato allo spessore della lamiera e ai parametri di processo, di solito U≤(1%~4%)δ (δ è lo spessore della lamiera).
Questa metrica è fondamentale per i materiali temprabili o trattabili termicamente. acciai basso-legati o acciai legati, poiché un'ampia zona termicamente alterata può modificare significativamente le proprietà in prossimità del taglio.
Il taglio al plasma ad aria ha una zona termicamente alterata larga circa 0,3 mm, che può essere più stretta nel taglio al plasma subacqueo.
Descrive la quantità di scorie ossidate o di materiale ricristallizzato che aderisce al bordo inferiore del taglio dopo il taglio termico. Il grado di scoria è solitamente determinato da un'ispezione visiva, spesso descritta come nulla, lieve, moderata o grave.
Inoltre, devono essere previsti requisiti specifici per la linearità del taglio, la fusione del bordo superiore e gli intagli.
La qualità della superficie di un taglio al plasma è generalmente compresa tra quella del taglio ossiacetilenico e quella del taglio con sega a nastro.
Rispetto al taglio meccanico, il taglio al plasma ad arco presenta una maggiore tolleranza. Quando lo spessore della lamiera supera i 100 mm, le velocità di taglio più basse causano la fusione di una maggiore quantità di metallo, che spesso si traduce in un taglio grossolano.
Lo standard per un buon taglio è: larghezza ridotta, sezione trasversale rettangolare, superficie liscia, assenza di scorie o scorie e la durezza della superficie tagliata non deve ostacolare la lavorazione successiva.
La larghezza di taglio si riferisce alla distanza sul bordo superiore del taglio tra le due facce causate dalla trave di taglio. Nel caso di fusione sul bordo superiore del taglio, indica la distanza tra le due facce di taglio subito sotto lo strato di fusione.
L'arco al plasma spesso rimuove più metallo dalla parte superiore che da quella inferiore del taglio, causando una leggera inclinazione della superficie di taglio, con il bordo superiore che in genere appare squadrato, ma a volte leggermente rotondo.
L'ampiezza del taglio al plasma è da 1,5 a 2,0 volte superiore a quella del taglio con ossigeno e acetilene e, all'aumentare dello spessore della lamiera, aumenta anche l'ampiezza del taglio.
Per l'acciaio inossidabile o l'alluminio con uno spessore inferiore a 25 mm, è possibile utilizzare il taglio ad arco plasma a bassa corrente, che comporta una maggiore rettilineità del taglio.
Soprattutto con uno spessore di taglio inferiore a 8 mm, è possibile tagliare bordi piccoli e talvolta saldare direttamente senza ulteriori lavorazioni, cosa difficile da ottenere con il taglio ad arco plasma ad alta corrente.
Ciò consente di eseguire la tranciatura di curve irregolari e il taglio di fori non standard in lastre sottili. La planarità della superficie di taglio si riferisce alla distanza tra due linee parallele tracciate nella direzione dell'angolo della superficie di taglio, dai punti più alti e più bassi della superficie tagliata.
La superficie del taglio ad arco plasma presenta uno strato fuso di spessore compreso tra 0,25 e 3,80 mm, ma la sua composizione chimica rimane invariata.
Ad esempio, quando si taglia una lega di alluminio contenente 5% w(Mg), nonostante lo strato fuso sia spesso 0,25 mm, la composizione rimane invariata e non compare alcun ossido.
Se la superficie di taglio viene saldata direttamente, si può comunque ottenere una saldatura densa. Quando si taglia l'acciaio inossidabile, poiché la zona termicamente alterata supera rapidamente la temperatura critica di 649 ℃, il carburo di cromo non precipita lungo il bordo dei grani. Pertanto, il taglio ad arco plasma dell'acciaio inossidabile non influisce sulla sua resistenza alla corrosione.
Gli intagli irregolari di varia larghezza, profondità e forma sulla superficie di taglio interrompono l'uniformità del taglio. Le scorie di ossido di ferro che si attaccano al bordo inferiore della superficie di taglio dopo il taglio sono note come scorie pendenti.
Prendendo come esempio l'acciaio inossidabile, a causa della scarsa fluidità dell'acciaio inossidabile fuso, è difficile soffiare tutto il metallo fuso dal taglio durante il processo di taglio.
L'acciaio inossidabile ha una scarsa conducibilità termica e il fondo del taglio può facilmente surriscaldarsi, lasciando dietro di sé il metallo fuso che non è stato soffiato via.
Questo si fonde con il fondo del taglio e si solidifica al momento del raffreddamento formando la cosiddetta scoria o scoria pendente. L'acciaio inossidabile è tenace e questa scoria è molto robusta, quindi è difficile da rimuovere e comporta notevoli problemi di lavorazione.
Pertanto, la rimozione delle scorie dal taglio ad arco plasma dell'acciaio inossidabile è un problema critico.
Quando si tagliano rame, alluminio e le loro leghe, grazie alla loro buona conducibilità termica, è meno probabile che il fondo del taglio si rifonda con il metallo fuso.
Anche se questa scoria "pende" sotto il taglio, è facile da rimuovere. Quando si utilizza il taglio ad arco plasma, le misure specifiche per rimuovere le scorie sono le seguenti:
(1) Assicurarsi che la concentricità tra il tungsteno elettrodo e l'ugello
Un cattivo allineamento dell'elettrodo di tungsteno e dell'ugello può alterare la simmetria del gas e dell'arco, impedendo all'arco di plasma di essere ben compresso o causando una deviazione dell'arco.
Ciò riduce la capacità di taglio, provoca tagli asimmetrici, aumenta la formazione di grumi di fusione e, nei casi più gravi, provoca archi doppi che interrompono il processo di taglio.
(2) Assicurarsi che l'arco di plasma abbia una potenza sufficiente.
Con l'aumento della potenza dell'arco plasma, l'energia dell'arco plasma aumenta e la colonna d'arco si allunga, aumentando la temperatura e la fluidità del metallo fuso durante il processo di taglio.
Sotto l'effetto del flusso d'aria ad alta velocità, il metallo fuso può essere facilmente spazzato via.
L'aumento della potenza della colonna d'arco può migliorare la velocità di taglio e la stabilità del processo di taglio, consentendo l'uso di un flusso d'aria più ampio per aumentare la forza di soffiaggio, che è molto utile per eliminare i grumi di fusione nel taglio.
(3) Scegliere il flusso di gas e la velocità di taglio corretti
Un flusso di gas insufficiente può facilmente portare alla formazione di grumi di fusione. A parità di altre condizioni, con l'aumento del flusso di gas la qualità del taglio migliora e si può ottenere un taglio privo di grumi di fusione.
Tuttavia, un flusso di gas eccessivo accorcia l'arco di plasma, riducendo la sua capacità di fusione sulla parte inferiore del pezzo, aumentando il ritardo del taglio, facendo assumere al taglio una forma a V e facilitando di conseguenza la formazione di grumi di fusione.
La presenza di archi doppi negli archi di plasma trasferiti è legata a condizioni di processo specifiche. Nel taglio al plasma, la presenza di archi doppi porta inevitabilmente a una rapida usura dell'ugello.
L'usura minore modifica la forma geometrica del foro dell'ugello, destabilizzando l'arco e compromettendo la qualità del taglio; l'usura grave può causare la perdita dell'ugello, costringendo a interrompere il processo di taglio.
Pertanto, come nel caso di saldatura al plasma ad arcoÈ fondamentale considerare i fattori che influenzano la formazione di archi doppi per evitare che si verifichino.
Nella produzione, il taglio ad arco plasma può ora essere utilizzato per tagliare acciaio inossidabile con uno spessore compreso tra 100 e 200 mm. Per garantire la qualità del taglio di lamiere spesse, occorre tenere conto delle seguenti caratteristiche tecniche:
(1) All'aumentare dello spessore di taglio, aumenta anche la quantità di metallo da fondere, quindi è necessaria una maggiore potenza dell'arco plasma. Quando si tagliano lamiere di spessore superiore a 80 mm, la potenza dell'arco plasma è compresa tra 50 e 100 kW.
Per ridurre l'usura dell'ugello e dell'elettrodo di tungsteno, è consigliabile aumentare la tensione di taglio dell'arco plasma a parità di potenza.
Pertanto, la tensione a vuoto dell'alimentatore da taglio deve essere superiore a 220 V.
(2) L'arco di plasma deve essere sottile e rigido, con la colonna d'arco che mantiene una temperatura elevata su una lunga distanza.
In altre parole, il gradiente di temperatura assiale deve essere ridotto e la distribuzione della temperatura sulla colonna dell'arco deve essere uniforme. In questo modo, la parte inferiore del taglio può ricevere un calore sufficiente a garantire la penetrazione.
L'effetto è ancora migliore se si utilizza una miscela di azoto e idrogeno con una grande entalpia termica e un'elevata conduttività termica.
(3) Durante il trasferimento dell'arco, a causa delle forti fluttuazioni di corrente, si verifica spesso l'interruzione dell'arco o la bruciatura dell'ugello, per cui è necessario che l'apparecchiatura utilizzi un metodo per aumentare gradualmente la corrente o per trasferire l'arco in più fasi.
In genere, nel circuito di taglio può essere inserito un resistore di limitazione della corrente (circa 0,4 Ω) per ridurre il valore della corrente durante il trasferimento dell'arco, quindi il resistore viene cortocircuitato.
(4) Il preriscaldamento è necessario all'inizio del taglio e il tempo di preriscaldamento è determinato dalle proprietà e dallo spessore del materiale da tagliare.
Per l'acciaio inossidabile, quando lo spessore del pezzo è di 200 mm, è necessario un preriscaldamento da 8 a 20 secondi; quando lo spessore del pezzo è di 50 mm, sono necessari da 2,5 a 3,5 secondi di preriscaldamento.
Dopo l'inizio del taglio di un pezzo spesso, è necessario attendere che sia stato tagliato lungo la direzione dello spessore prima di muovere la torcia per ottenere un taglio continuo, altrimenti il pezzo non verrà tagliato completamente.
L'arco deve essere tagliato solo dopo che il lavoro è stato completamente separato.
Misure di controllo della qualità:
Per evitare difetti di saldaturaPer controllare il disallineamento su entrambi i lati della saldatura, sono stati utilizzati e posizionati dispositivi di saldatura; per evitare l'ossidazione della parete interna del guscio saldato, è stata adottata una protezione interna con riempimento di argon.
(1) Gli acciai inossidabili martensitici induriti per precipitazione presentano un'ottima saldabilità e può essere saldato in qualsiasi stato - trattato in soluzione, invecchiato o sovrainvecchiato - senza richiedere un preriscaldamento o un lento raffreddamento post-saldatura.
Tuttavia, se è richiesta una resistenza equivalente nel giunto di saldatura, è necessario utilizzare per il materiale d'apporto la stessa composizione chimica del materiale di base ed eseguire un trattamento di soluzione post-saldatura e un trattamento termico di invecchiamento.
(2) Per ridurre il rammollimento e la segregazione nel giunto, quando si saldano acciai inossidabili martensitici induriti per precipitazione con la saldatura per fusione, l'apporto di energia di linea deve essere strettamente limitato.
Saldatura a fascio di elettroni, saldatura lasere la saldatura pulsata con gas inerte di tungsteno sono le scelte preferenziali. Quando si utilizza la saldatura a resistenza, è necessario attenersi a specifiche rigide.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
IT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR