Imagine dobrar sua eficiência de corte e, ao mesmo tempo, reduzir os custos - parece ótimo, não é? Este artigo explora a otimização dos processos de corte a plasma CNC para obter maior precisão e produtividade. Desde a escolha do ponto de partida correto até a otimização da velocidade de corte e do design da mesa, ele aborda dicas e técnicas essenciais. Mergulhe de cabeça para saber como aprimorar o desempenho do corte a plasma CNC, melhorar a utilização do material e aumentar a vida útil do seu equipamento.
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de corte a plasma, a utilização de máquinas de corte a plasma CNC está se tornando cada vez mais difundida.
A máquina de corte a plasma CNC é um dos principais equipamentos de corte e corte em branco usados para chapas de espessura média e pequena. Ela oferece vários benefícios, como fácil operação, alta precisão, alta eficiência de trabalho e baixa intensidade de mão de obra.
Ele é amplamente utilizado em vários setores, incluindo o setor químico, automobilístico, de maquinário, de transporte ferroviário, entre outros.
Quando os métodos de corte tradicionais não conseguem cortar materiais resistentes, o CNC corte a plasma máquinas são úteis.
Em termos de velocidade de corte, ao cortar chapas de aço carbono de espessura média e pequena, a velocidade de corte a plasma CNC é mais rápida do que a velocidade tradicional de corte por chama, e a superfície de corte permanece lisa com o mínimo de deformação a quente.
Além disso, o método de corte a plasma CNC é uma opção mais econômica do que corte a laser.
O corte a plasma é um processo de corte térmico que utiliza um gás de alta temperatura e eletricamente condutor para derreter e cortar o metal. O processo começa com a ionização de uma mistura de gases (normalmente ar, nitrogênio ou uma mistura de argônio e hidrogênio) por meio de um arco elétrico de alta frequência. Essa ionização cria o plasma, um estado da matéria caracterizado por seu calor extremo e condutividade elétrica.
O arco de plasma é restringido e acelerado por um bocal de cobre de furo fino, criando um jato de plasma de alta velocidade com temperaturas superiores a 30.000°C (54.000°F). Essa temperatura ultrapassa em muito o ponto de fusão de qualquer material conhecido, permitindo o corte rápido e eficiente de vários metais.
Ao colidir com a peça de trabalho, o jato de plasma derrete instantaneamente o material e, ao mesmo tempo, sopra o metal derretido com sua alta energia cinética. Essa ação dupla de fusão e ejeção forçada resulta em um corte limpo e estreito (largura de corte). O processo gera quantidades significativas de fumaça, radiação UV e escória derretida, exigindo sistemas robustos de extração de fumaça e medidas de segurança adequadas.
O desempenho e a qualidade do corte podem ser otimizados com a seleção cuidadosa da composição do gás de plasma. Por exemplo:
O corte a plasma é excelente no processamento de materiais condutores, especialmente metais não ferrosos como alumínio e cobre, onde o corte com oxicombustível é ineficaz. Os modernos sistemas de plasma CNC podem atingir tolerâncias de corte de ±0,5 mm e angularidade de borda de 2 a 4 graus, o que os torna adequados para tarefas de fabricação de precisão.
No processo de operação do CNC (Controle Numérico Computadorizado) com um cortador de plasma, a programação é a etapa inicial. O processo de usinagem segue uma sequência pré-programada.
Nessa fase de programação, fatores como velocidade de corte, sequência de corte e ponto de partida desempenham um papel fundamental na determinação da qualidade do corte.
Seleção do ponto de partida
O ideal é que o ponto de partida para o corte esteja na borda da chapa ou em uma costura previamente cortada. Se o bico estiver muito longe do material, o resultado será um corte incompleto, levando a um desperdício desnecessário de material.
Por outro lado, se o bocal estiver muito próximo, pode causar um curto-circuito. Isso não apenas danifica o material e afeta a qualidade do corte, mas também pode danificar o bocal.
Escolha da direção de corte
A direção do corte deve garantir que a borda final que está sendo cortada esteja quase toda separada do material principal.
Se ela se soltar prematuramente, a estrutura fina ao redor da peça de trabalho pode não suportar o estresse térmico do corte, fazendo com que a peça de trabalho se desloque durante o processo. Esse deslocamento pode levar a imprecisões dimensionais, afetando a qualidade do corte.
Seleção da sequência de corte
Durante a programação, para maximizar a utilização do material, a peça de trabalho é frequentemente aninhada dentro da chapa.
Assim, a sequência de corte determina a ordem de remoção do material. Em geral, a sequência segue o princípio de cortar peças menores antes das maiores e cortar contornos internos antes dos externos.
Caso contrário, a tensão gerada durante o corte de contornos internos ou peças menores pode levar à concentração de tensão, resultando em uma peça de trabalho sucateada.
Escolha da velocidade de corte
A seleção da velocidade de corte é influenciada por vários fatores, como o tipo e a espessura do material, o design do bocal, a corrente de corte e o gás escolhido.
Entretanto, sob a mesma potência e condições, uma velocidade de corte mais rápida resulta em um chanfro maior na peça de trabalho.
Portanto, o bocal deve estar perpendicular ao material durante o corte para facilitar a rápida remoção da escória. Para garantir a eficiência, a velocidade máxima de corte deve ser escolhida sem comprometer a qualidade do corte.
A mesa de corte da máquina de corte a plasma CNC é suportada por uma série de diafragmas, que desempenham um papel fundamental no suporte da peça de trabalho e no gerenciamento da escória. Conforme ilustrado na Figura 1, o espaçamento entre os diafragmas é de precisamente 110 mm, uma dimensão que equilibra a capacidade de suporte com a queda de escória.
Fig. 1 Máquina de corte a plasma CNC com mesa de corte
Ao processar componentes pequenos, surge um desafio comum: as peças cortadas geralmente caem entre os diafragmas, complicando a recuperação e podendo causar atrasos na produção. Cada diafragma é fabricado a partir de uma placa de aço plana e reta com dimensões de 8 mm × 190 mm × 4600 mm, selecionada por sua integridade estrutural e resistência ao calor.
A parte inferior dos diafragmas é particularmente suscetível ao acúmulo de escória de óxido devido ao processo de corte a plasma de alta temperatura. Esse acúmulo pode afetar significativamente a qualidade do corte:
Para manter o desempenho ideal de corte, a manutenção regular é essencial. Isso inclui a limpeza frequente dos diafragmas ou, quando o desgaste for excessivo, a substituição completa. A implementação de uma programação de manutenção sistemática pode ajudar a equilibrar a eficiência operacional com a qualidade do corte.
As possíveis melhorias para enfrentar esses desafios podem incluir:
No setor, as estruturas e os lotes de produtos geralmente não são fixos, o que leva ao uso de aninhamento para economizar materiais. Isso envolve a correspondência entre a composição de materiais grandes e pequenos.
Atualmente, precisamos abordar a questão de como aumentar a taxa de utilização das máquinas de corte a plasma e prolongar a vida útil das bancadas de corte por meio da inovação do processo da bancada de plasma.
Para enfrentar esse desafio, primeiro analisamos e categorizamos os produtos de corte existentes. Em seguida, selecionamos a menor peça de corte, determinamos seu tamanho e projetamos um novo conjunto de bancada de trabalho de acordo com as condições do local, conforme demonstrado na Figura 2.
Fig. 2 Modelo de tabela após a otimização da máquina de corte a plasma CNC
Fig. 3 Desenho físico da mesa de trabalho após a otimização da máquina de corte a plasma CNC
Durante o processo de corte, há um movimento relativo entre a peça usinada e o material restante devido à expansão térmica e ao efeito de contração a frio da placa.
O movimento relativo pode ser categorizado em três situações com base na diferença entre o peso da peça usinada e o peso do material restante:
A prática tem mostrado que o erro dimensional das peças usinadas normalmente varia de 0,3 a 4 mm devido ao movimento relativo da peça usinada ou do material restante em relação à plataforma.
A seleção de um processo de corte razoável pode resultar em vários graus de deformação durante o processo de corte a plasma CNC.
Ao cortar a placa mostrada na Figura 4, se o ponto A for escolhido como o ponto inicial do arco, a sequência e a direção do corte deverão ser: A → D → C → B → A (veja a Figura 4a).
Fig. 4 Trajetória de corte e deformação de um lado da peça de trabalho
Quando a seção AD é cortada e a seção DC é processada, o material residual estreito na seção DC é alongado linearmente devido à alta temperatura durante o corte, fazendo com que a seção CB se desvie para fora.
Após o corte, o tamanho da seção CC é reduzido em δ (conforme mostrado na Fig. 4b). O valor de δ é proporcional ao tamanho da seção CC.
Se a sequência de corte A → B → C → D → A for selecionada, a peça de trabalho poderá ser separada da placa-mãe por meio de DA, o que pode reduzir efetivamente a deformação do corte.
Ao cortar as peças finas mostradas na Figura 5, seguindo a sequência A→B→C→D→A, a expansão da seção BC pode impedir a expansão da seção CD ao cortar a seção DA.
Fig. 5 Corte de peças finas
Após o processo de corte e resfriamento, a seção DA deve sofrer mais contração do que a seção BC para dobrar a peça de trabalho em direção ao lado DA.
A quantidade de curvatura lateral δ depende da relação comprimento-largura Y/X da peça usinada. À medida que a relação comprimento-largura aumenta, também aumenta a quantidade de flexão lateral δ.
Ao usar dois pares para cortar, como mostrado na Figura 6, escolha o ponto A como o ponto inicial do arco e siga a direção e a sequência de corte: A → B → C → D → E → A → F.
Fig. 6 Corte em pares de duas peças finas
Ao trabalhar na seção DE, removê-la da placa-mãe é comparável a diminuir a relação comprimento-largura da peça de trabalho pela metade, resultando em uma redução da quantidade de curvatura lateral.
Ao cortar a seção AF, a expansão e a contração em ambos os lados da peça de trabalho são uniformes, levando a uma redução considerável na deformação δ de peças finas.
Para o corte de peças especiais (Fig. 7), os seguintes processos de corte podem ser selecionados de acordo com os métodos de processamento acima e com as diferentes peças de formato especial.
Fig. 7 Corte de peças especiais
(1) Para peças côncavas, são adotados dois métodos de corte emparelhados.
Primeiro cortando a borda interna, depois cortando a borda externa e, por fim, separando as duas partes de fora para dentro.
A sequência de corte é mostrada na Fig. 8.
A borda interna: A1 → B1 → C1 → D1 → A1;
Fora: A → B → C → D → A e, finalmente, E → F, H → G.
Fig. 8 Corte emparelhado de duas peças côncavas
(2) Para peças ocas deslocadas, duas peças devem ser cortadas em pares e, por fim, as duas peças devem ser separadas.
A sequência de corte é mostrada na Fig. 9.
O lado interno: A1 → B1 → C1 → D1 → A1, A2 → B2 → C2 → D2 → A2
O lado externo: A → B → C → D → A e, finalmente, E → F.
Fig. 9 Corte em pares de duas peças ocas deslocadas
Durante o processo de corte com plasma de ar, a parte superior do núcleo do eletrodo passa por uma reação de oxidação em alta temperatura com o oxigênio do ar e, portanto, o desgaste do eletrodo é inevitável.
A vida útil de um eletrodo está relacionada ao número de aberturas de arco; sob as mesmas condições, quanto mais aberturas de arco, mais o eletrodo se desgasta. O início frequente do arco reduz significativamente a vida útil do eletrodo.
No entanto, o processo de corte contínuo reduz o número de pontos de partida para peças de borda não comum, fazendo com que as peças de borda compartilhada tenham apenas um ponto de partida de corte.
Isso reduz o número de aberturas de arco durante o corte, aumentando assim a vida útil do eletrodo.
A inovação do processo tem vários efeitos benéficos. Em primeiro lugar, ela melhora muito a taxa de utilização da máquina de corte a plasma. Em segundo lugar, a substituição do diafragma da mesa de trabalho é conveniente e reduz a taxa de substituição pela metade, reduzindo assim o custo de substituição. Em terceiro lugar, ela pode atender aos requisitos de corte de peças pequenas.
Atualmente, essa inovação de processo é amplamente utilizada no corte de estruturas de aço para vagões ferroviários de passageiros. Como cada vagão tem muitas peças pequenas que precisam ser cortadas e apagadas, essa inovação melhora a eficiência do trabalho e economiza custos.
Ao usar o corte a plasma, os seguintes problemas devem ser considerados: a lei de deformação e a influência das peças de corte das máquinas de corte a plasma CNC devem ser analisadas. Antes do corte, deve ser realizado o tratamento adequado de nivelamento da placa, e a placa deve ser fixada para evitar o movimento das peças usinadas durante o corte.
Ao compilar o programa de corte, deve-se selecionar um processo de corte razoável para separar a superfície de tamanho máximo da peça de trabalho da placa-mãe. Para o corte de peças finas ou de formato especial, os métodos de controle, como o corte em pares de duas peças, podem evitar ou reduzir a deformação das peças de corte.
Em comparação com corte por chamaO corte a plasma CNC é superior em termos de qualidade de corte e benefícios no setor de processamento. Ele pode cortar todos os tipos de metais com diferentes gases de trabalho, especialmente metais não ferrosos.
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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