Выбор правильных параметров резки для станков плазменной резки с ЧПУ | MachineMFG

Выбор правильных параметров резки для станков плазменной резки с ЧПУ

3
(2)

Выбор параметров процесса резки для станков плазменной резки с ЧПУ имеет решающее значение для качества, скорости и эффективности результатов резки.

Чтобы правильно использовать плазменный станок с ЧПУ для качественной и быстрой резки, необходимо глубоко понимать и знать параметры процесса резки.

I. Ток отключения

Это важнейший параметр процесса резания, который напрямую определяет толщину и скорость резания, т.е. способность к резанию. Его влияние проявляется следующим образом:

1. При увеличении тока резки энергия дуги также увеличивается, что приводит к повышению режущей способности и скорости резки.

2. При увеличении тока резки диаметр дуги также увеличивается, делая рез более широким.

3. Если ток резки слишком велик, сопло перегревается, что приводит к преждевременному повреждению и снижению качества резки или даже препятствует нормальному процессу резки. Поэтому необходимо выбрать подходящий ток резки и соответствующую насадку в зависимости от толщины материала перед резкой.

II. Скорость резания

Оптимальный диапазон скорости резки можно определить в соответствии с инструкциями к оборудованию или опытным путем.

Под влиянием таких факторов, как толщина материала, тип материала, температура плавления, теплопроводность и поверхностное натяжение после плавления, скорость резки также изменяется соответствующим образом. Ее основные эффекты заключаются в следующем:

Умеренное увеличение скорости резки может улучшить качество реза, т.е. немного сузить рез, сделать поверхность реза более гладкой и уменьшить деформацию.

Если скорость резки слишком высока, энергия линии резки будет ниже требуемого значения, и струя не сможет сразу сдуть расплавленный расплав, что приведет к увеличению обратного сопротивления и образованию шлака на срезе, что вызовет снижение качества поверхности резки.

При слишком низкой скорости резки, поскольку место резки является анодом плазменной дуги, для поддержания стабильности самой дуги анодное пятно или анодная область должны найти место для проведения тока вблизи ближайшего разреза, что позволит передать больше тепла в радиальном направлении к струе.

Поэтому разрез становится шире, а расплавленный материал с обеих сторон разреза собирается и застывает у нижнего края, образуя трудноочищаемый шлак. Кроме того, верхний край разреза образует закругленный угол из-за чрезмерного нагрева и плавления.

Если скорость очень низкая, дуга может даже погаснуть. Таким образом, хорошее качество резки и скорость резки неразделимы.

III. Напряжение дуги

Нормальное выходное напряжение источника питания обычно считается напряжением резания.

Плазменно-дуговая резка Машины обычно имеют высокое напряжение холостого хода и рабочее напряжение.

При использовании газов с высокой энергией ионизации, таких как азот, водород или воздух, напряжение, необходимое для стабильной плазменной дуги, выше. При постоянном токе увеличение напряжения означает увеличение энтальпии дуги и способности к резке.

Если уменьшить диаметр струи при одновременном увеличении расхода газа и повышении энтальпии, то это часто приводит к увеличению скорости резки и улучшению ее качества.

IV. Рабочий газ и скорость потока

Рабочие газы включают в себя газ для резки, вспомогательный газ, а для некоторых видов оборудования также требуется пусковой газ. Обычно подходящий рабочий газ выбирается в зависимости от типа, толщины и способа резки материала.

Режущий газ должен обеспечивать формирование плазменной струи и одновременно удалять расплавленный металл и окислы из разреза.

Чрезмерный поток газа может отбирать больше тепла дуги, сокращать длину струи, приводить к снижению режущей способности и нестабильности дуги; недостаточный поток газа может привести к тому, что плазменная дуга потеряет свою необходимую прямолинейностьчто приводит к неглубоким разрезам, а также легко вызывает зависание шлака.

Поэтому расход газа должен быть хорошо согласован с силой тока и скоростью резки.

В большинстве современных аппаратов плазменно-дуговой резки расход регулируется давлением газа, поскольку при фиксированном отверстии пистолета регулирование давления газа также контролирует расход.

Давление газа, используемое для резки материала определенной толщины, обычно выбирается в соответствии с данными, предоставленными производителем оборудования.

Если существуют другие особые условия применения, давление газа должно быть определено в ходе реальных испытаний резки.

Наиболее часто используемыми рабочими газами являются аргон, азот, кислород, воздух, H35, смешанный газ аргон-азот и др.

1. Газ аргон практически не вступает в реакцию ни с одним металлом при высоких температурах, а плазменная дуга из газа аргона очень стабильна.

Кроме того, используемые сопло и электрод имеют относительно долгий срок службы. Однако напряжение аргоновой плазменной дуги ниже, а значение энтальпии невысоко, что приводит к ограниченной способности к резке.

По сравнению с воздушная резкатолщина реза уменьшится примерно на 25%.

Кроме того, в защитной среде аргона поверхностное натяжение расплавленного металла выше, примерно на 30% выше, чем в среде азота.

Поэтому может возникнуть больше проблем с зависанием шлака.

Даже при резке смешанным газом, состоящим из аргона и других газов, будет наблюдаться тенденция к образованию липкого шлака. Поэтому чистый газ аргон теперь редко используется только для плазменная резка.

2. Водородный газ обычно используется в качестве вспомогательного газа в смеси с другими газами.

Например, хорошо известный газ H35 (объемная доля водорода 35%, остальное - аргон) является одним из самых сильных газов в способности плазменно-дуговой резки, которая в основном обусловлена газообразным водородом.

Газообразный водород может значительно увеличить напряжение дуги, благодаря чему водородная плазменная струя имеет высокое значение энтальпии. При смешивании с аргоном способность плазменной струи к резке значительно повышается.

Как правило, для металлических материалов толщиной более 70 мм в качестве режущего газа обычно используется аргон + водород. Если использовать водяную струю для дополнительного сжатия аргонно-водородной плазменной дуги, можно добиться еще более высокой эффективности резки.

3. Азот - широко используемый рабочий газ.

В условиях высокого напряжения питания азотная плазменная дуга обладает лучшей стабильностью и более высокой энергией струи, чем аргоновая.

Даже когда режущие материалы с высокой вязкостью, таких как нержавеющая сталь и сплавы на основе никеля, количество шлака, скапливающегося под надрезом, также очень мало. Азот можно использовать отдельно или в смеси с другими газами.

При автоматизированной резке в качестве рабочего газа часто используется азот или воздух, и эти два газа стали стандартными для высокоскоростной резки углеродистой стали. Иногда азот также используется в качестве газа для запуска дуги при кислородно-плазменной резке.

4. Кислород может увеличить скорость резки низких материалы из углеродистой стали.

При использовании кислорода для резки режим резки аналогичен режиму газовая резка. Высокотемпературная и высокоэнергетическая плазменная дуга позволяет увеличить скорость резки, но она должна использоваться в сочетании с электродами, устойчивыми к высокотемпературному окислению.

В то же время, чтобы продлить срок службы электрода, его следует защитить от ударов во время возникновения дуги.

5. Воздух содержит около 78% объемной доли азота, поэтому ситуация с зависанием шлака, образующаяся при использовании воздуха для резки, аналогична ситуации при использовании азота для резки.

Воздух также содержит около 21% объемной доли кислорода, и из-за присутствия кислорода скорость резки низкоуглеродистых стальной материал при использовании воздуха также высока. В то же время воздух является самым экономичным рабочим газом.

Однако, если для резки используется только воздух, возникают проблемы с зависанием шлака, а также окислением и увеличением азота в местах разреза. Низкий срок службы электродов и сопел также может повлиять на эффективность работы и стоимость резки.

V. Высота сопла

относится к расстоянию между торцом сопла и поверхностью резки, которое составляет часть всей длины дуги. Поскольку для плазменно-дуговой резки обычно используются источники питания с постоянным током или характеристикой крутого спада, ток изменяется очень незначительно после увеличения высоты сопла.

Однако это увеличит длину дуги и приведет к повышению напряжения дуги, что увеличит ее мощность. Но в то же время это приведет к увеличению потерь энергии дугового столба, подвергающегося воздействию окружающей среды.

При совместном воздействии этих двух факторов эффект первого часто полностью нивелируется эффектом второго, что может привести к снижению эффективной энергии резания и ухудшению режущей способности.

Обычно это проявляется в ослаблении силы режущей струи, увеличении количества остаточного шлака на дне надреза и скруглении верхнего края.

Кроме того, учитывая форму плазменной струи, диаметр струи после выхода из пистолета расширяется наружу, и увеличение высоты сопла неизбежно приведет к увеличению ширины надреза.

Поэтому выбор минимально возможной высоты сопла выгоден для повышения скорости и качества резки.

Однако при слишком малой высоте сопла могут возникать двойные дуги. Использование керамических внешних сопел позволяет установить высоту сопла на ноль, то есть торцевая поверхность сопла непосредственно соприкасается с поверхностью реза, что позволяет достичь хороших результатов.

VI. Плотность мощности резания

Чтобы получить плазменную дугу высокого давления для резки, необходимо режущая насадка используется небольшое отверстие сопла, большая длина отверстия и усиленный эффект охлаждения. Это позволяет увеличить ток, проходящий через эффективную площадь поперечного сечения сопла, то есть повысить плотность мощности дуги.

Однако сжатие также увеличивает потери мощности дуги, поэтому фактическая энергия, используемая для резки, меньше мощности источника питания, а уровень потерь обычно составляет от 25% до 50%.

Некоторые методы, такие как плазменно-дуговая резка с водяным сжатием, могут иметь более высокий уровень потерь энергии. Этот вопрос следует учитывать при разработке параметров процесса резки или при экономическом расчете затрат на резку.

Например, толщина металлического листа, обычно используемого в промышленности, чаще всего не превышает 50 мм.

В этом диапазоне толщин обычная плазменно-дуговая резка часто образует разрез с большим верхним краем и меньшим нижним краем, и верхний край разреза может привести к снижению точности размера разреза и увеличению последующей работы по обработке.

При использовании кислородной и азотной плазменной дуговой резки углеродистой стали, алюминия и нержавеющей стали, когда толщина листа находится в диапазоне 10-25 мм, материал толще, вертикальность кромки лучше, а угловая погрешность режущей кромки составляет от 1 градуса до 4 градусов.

При толщине пластины менее 1 мм, по мере уменьшения толщины пластины, угловая погрешность разреза увеличивается с 3-4 градусов до 15-25 градусов.

Принято считать, что причина этого явления кроется в неравномерном подводе тепла плазменной струи к поверхности реза, то есть выделение энергии плазменной дуги в верхней части разреза больше, чем в нижней.

Этот дисбаланс энерговыделения тесно связан со многими параметрами процесса, такими как степень сжатия плазменной дуги, скорость резки и расстояние от сопла до заготовки.

Увеличение степени сжатия дуги позволяет расширить струю высокотемпературной плазмы для формирования более равномерной высокотемпературной области, и в то же время увеличить скорость струи, что позволяет уменьшить разницу в ширине верхнего и нижнего краев разреза.

Однако чрезмерное сжатие обычных сопел часто вызывает двойные дуги, которые не только расходуют электроды и сопла, делая невозможным дальнейший процесс резки, но и приводят к снижению качества разреза.

Кроме того, чрезмерная скорость резки и высота насадки могут увеличить разницу в ширине между верхним и нижним краями разреза.

VII. Таблица параметров процесса плазменной резки

Воздушно-плазменная резка низкоуглеродистой стали/воздушная защита ток резки 130A

Выберите газ
Настройка потока воздуха для резкиТолщина материалаНапряжение дугиРасстояние от резака до заготовкиСкорость резкиНачальная высота проколаПронзительная задержка
ПлазмаЗащитный газПлазмаЗащитный газ.ммНапряжениемммм/минммКоэффициент
%
Второй
ВоздухВоздух723531363.160006.22000.1
41373.149306.22000.2
61383.638507.22000.3
101424.124508.22000.5
121444.120508.22000.5
151504.614509.22000.8
201534.681010.52301.2
251634.6410Начните с края
321705.1250

Ток резки кислородно-плазменной/воздушной защиты низкоуглеродистой стали 130A.

Выберите газНастройка потока воздуха для резкиТолщина материалаНапряжение дугиРасстояние от резака до заготовкиСкорость резкиНачальная высота проколаПронзительная задержка
ПлазмаЗащитный газПлазмаЗащитный газммНапряжениемммм/минммКоэффициент%Второй
КислородВоздух654831282.5 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 480Начните с края
381604.5 305

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 3 / 5. Количество оценок: 2

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх