Повышение квалификации
Как получить стабильное качество кромок при плазменной резке?
Производители металлических конструкций время от времени сталкиваются с менее чем удовлетворительным качеством реза. В связи с этим интересно рассмотреть наиболее распространенные проблемы качества резки и способы устранения причин их появления.
Проблема №1. Шлак (грат)
Скорость резки является распространенной причиной, но она далеко не единственная.
В настоящее время наиболее распространенной проблемой качества реза, с которой сталкиваются производители, является шлак. Зачастую, довольно легко удалить лишний металл, который затвердевает вдоль верхнего и нижнего края детали, однако данная операция все равно добавляет работы.
Шлак возникает по ряду причин и скорость резки является распространенной причиной, но она далеко не единственная.
Расстояние между резаком и разрезаемым материалом, а также сила тока, напряжение и расходные материалы влияют на образование шлака.
Существует и проблема самого металла — его толщина и тип, марка, химический состав, состояние поверхности, плоскостность (или ее отсутствие) и изменения температуры при резке. В общей сложности влияние оказывает более десятка факторов, хотя, к счастью, только три из них являются критическими: скорость резки, сила тока и сила противостояния.
Когда скорость резки слишком низкая, плазменная дуга будет выдувать больше материала для резки. Дуговая колонна растет в диаметре, расширяя керф до такой степени, что высокоскоростная часть плазменной струи больше не выдувает расплавленный металл из разреза. Вместо этого этот металл накапливается вдоль нижнего края пластины, образуя так называемый «низкоскоростной» шлак.
Резка при слишком высокой силе тока или слишком низком противостоянии также может вызвать низкоскоростной шлак, поскольку оба эти изменения вызывают больше энергии от плазменной дуги для контакта с заданной областью металла.
Шлак возникает по ряду причин и скорость резки является распространенной причиной, но она далеко не единственная.
Расстояние между резаком и разрезаемым материалом, а также сила тока, напряжение и расходные материалы влияют на образование шлака.
Существует и проблема самого металла — его толщина и тип, марка, химический состав, состояние поверхности, плоскостность (или ее отсутствие) и изменения температуры при резке. В общей сложности влияние оказывает более десятка факторов, хотя, к счастью, только три из них являются критическими: скорость резки, сила тока и сила противостояния.
Когда скорость резки слишком низкая, плазменная дуга будет выдувать больше материала для резки. Дуговая колонна растет в диаметре, расширяя керф до такой степени, что высокоскоростная часть плазменной струи больше не выдувает расплавленный металл из разреза. Вместо этого этот металл накапливается вдоль нижнего края пластины, образуя так называемый «низкоскоростной» шлак.
Резка при слишком высокой силе тока или слишком низком противостоянии также может вызвать низкоскоростной шлак, поскольку оба эти изменения вызывают больше энергии от плазменной дуги для контакта с заданной областью металла.
На ум приходит очевидное решение: резать быстрее.
К сожалению, это создает свой собственный набор проблем. Если скорость резания слишком высокая, дуга на выходе может отставать от дуги на входе. Расплавленный металл отстает от факела, оставляя небольшую, твердую бусину из неразрезанного материала вдоль нижней части заготовки
Во многих отношениях этот высокоскоростной шлак хуже, чем его низкоскоростной аналог, поскольку он прочнее, обычно требует больше времени для удаления.
К сожалению, это создает свой собственный набор проблем. Если скорость резания слишком высокая, дуга на выходе может отставать от дуги на входе. Расплавленный металл отстает от факела, оставляя небольшую, твердую бусину из неразрезанного материала вдоль нижней части заготовки
Во многих отношениях этот высокоскоростной шлак хуже, чем его низкоскоростной аналог, поскольку он прочнее, обычно требует больше времени для удаления.
На чрезвычайно высоких скоростях дуга может даже стать нестабильной. Дуга начнет вибрировать, приводя к появлению хвоста искр из расплавленного материала. На этих скоростях дуга может не прорезать металл, а также может прерваться. Слишком низкая сила тока или слишком высокое противостояние также могут вызвать высокоскоростной шлак, поскольку оба изменения уменьшают количество энергии от дуги.
В дополнение к низко- и высокоскоростному шлаку есть третий тип, называемый верхним разбрызгивающим шлаком. Это происходит при распыленном металле вдоль верхней части заготовки. Обычно его очень легко удалить. Причиной обычно является изношенное сопло, чрезмерная скорость резания или высокое противостояние. Эта проблема вызвана потоком плазменной струи, которая под определенным углом выбрасывает расплавленный материал перед линией реза, а не вниз.
Между двумя крайностями низко- и высокоскоростного шлака находится окно, называемое зоной резки, свободной от шлаков. Проведение резки в рамках данного окна является ключом к минимизации вторичных операций на металлических изделиях. Как правило, при использовании азота или воздуха в качестве плазмообразующего газа на углеродистой стали вы обнаружите, что окно резки без шлака довольно узкое. Производители, режущие кислородом в качестве плазмообразующего газа, будут иметь немного больше свободы действий. Хотя не всегда легко найти оптимальную скорость резания, есть несколько советов, которым вы можете следовать.
В дополнение к низко- и высокоскоростному шлаку есть третий тип, называемый верхним разбрызгивающим шлаком. Это происходит при распыленном металле вдоль верхней части заготовки. Обычно его очень легко удалить. Причиной обычно является изношенное сопло, чрезмерная скорость резания или высокое противостояние. Эта проблема вызвана потоком плазменной струи, которая под определенным углом выбрасывает расплавленный материал перед линией реза, а не вниз.
Между двумя крайностями низко- и высокоскоростного шлака находится окно, называемое зоной резки, свободной от шлаков. Проведение резки в рамках данного окна является ключом к минимизации вторичных операций на металлических изделиях. Как правило, при использовании азота или воздуха в качестве плазмообразующего газа на углеродистой стали вы обнаружите, что окно резки без шлака довольно узкое. Производители, режущие кислородом в качестве плазмообразующего газа, будут иметь немного больше свободы действий. Хотя не всегда легко найти оптимальную скорость резания, есть несколько советов, которым вы можете следовать.
Сделайте несколько резов с разной скоростью и выберите скорость, которая обеспечивает наиболее чистую резку.
Линии лагов (небольшие гребни на поверхности среза) — хороший способ судить о скорости резания. Если вы режете слишком медленно, вы увидите линии запаздывания, которые перпендикулярны плоскости пластины. Если резать слишком быстро, вы увидите наклонные S-образные линии запаздывания, которые проходят параллельно пластине вдоль нижнего края.
Линии лагов (небольшие гребни на поверхности среза) — хороший способ судить о скорости резания. Если вы режете слишком медленно, вы увидите линии запаздывания, которые перпендикулярны плоскости пластины. Если резать слишком быстро, вы увидите наклонные S-образные линии запаздывания, которые проходят параллельно пластине вдоль нижнего края.
Кроме того, следите за дугой во время разреза и изменяйте скорость, чтобы получить оптимальные характеристики дуги. Для этого соблюдайте угол дуги, как она выходит из нижней части заготовки. Если вы режете воздушной плазмой, дуга должна быть вертикальной, так как она выходит из нижней части разреза. С азотом или аргоном / водородом лучше всего использовать небольшую запаздывающую дугу, в то время как небольшая обгоняющая выходная дуга лучше при резке кислородом.
Последний совет, когда дело доходит до шлака: обратитесь к руководству по эксплуатации, которое поставляется с вашей системой резки.
Инженеры по плазменным процессам проводят месяцы в лаборатории, экспериментируя с различными параметрами, чтобы создать всеобъемлющие диаграммы резки, перечисляющие рекомендуемые скорости резки, высоту резки и силы тока для многих типов материалов и толщин.
Всегда начинайте с этих точек и корректируйте с шагом 10%, как вверх, так и вниз.
Инженеры по плазменным процессам проводят месяцы в лаборатории, экспериментируя с различными параметрами, чтобы создать всеобъемлющие диаграммы резки, перечисляющие рекомендуемые скорости резки, высоту резки и силы тока для многих типов материалов и толщин.
Всегда начинайте с этих точек и корректируйте с шагом 10%, как вверх, так и вниз.
Проблема № 2. Угловатость края
Резка деталей с как можно меньшей угловатостью кромок является еще одной проблемой для производителей. Угловатость появляется потому, что плазменная дуга не идеально прямая. Это означает, что любой рез металла плазмой будет иметь некоторую степень угловатости, но есть способы минимизировать ее.
Один из способов — это сопоставить ваши расходные материалы и уровень мощности с толщиной материала, который вам нужно разрезать, имея в виду, что более низкие уровни тока и более медленные скорости резки дадут вам меньшую угловатость. Кроме того, тщательно осмотрите расходные материалы, особенно сопло и экран, на предмет любых повреждений.
Даже отклонение в геометрии выходной дюзы могут повлиять на качество реза. Наконец, убедитесь, что резак находится на правильном расстоянии от заготовки, после прокола и на протяжении всего реза (см. Рисунок 1).
Один из способов — это сопоставить ваши расходные материалы и уровень мощности с толщиной материала, который вам нужно разрезать, имея в виду, что более низкие уровни тока и более медленные скорости резки дадут вам меньшую угловатость. Кроме того, тщательно осмотрите расходные материалы, особенно сопло и экран, на предмет любых повреждений.
Даже отклонение в геометрии выходной дюзы могут повлиять на качество реза. Наконец, убедитесь, что резак находится на правильном расстоянии от заготовки, после прокола и на протяжении всего реза (см. Рисунок 1).
Рисунок 1.
Расстояние между горелкой и заготовкой имеет решающее значение. Когда факел правильно расположен (сверху), дуга останется узкой. Если она находится слишком близко (снизу) или далеко от плиты, дуга будет расширяться, создавая деталь с увеличенным углом
Расстояние между горелкой и заготовкой имеет решающее значение. Когда факел правильно расположен (сверху), дуга останется узкой. Если она находится слишком близко (снизу) или далеко от плиты, дуга будет расширяться, создавая деталь с увеличенным углом
Проблема № 3. Деформация материала
Несколько вещей, чтобы предотвратить термическую деформацию материала.
Вот несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы предотвратить термическую деформацию материала и деталей. Во-первых, внесите коррективы в программное обеспечение CAM на создание контуров резки, которые «контролируют поступление тепла», позволяя секциям охлаждаться перед резкой соседних частей. Это особенно полезно при резке очень тонкого материала.
Используйте минимально возможную силу тока и соответствующие расходные материалы с максимально возможной скоростью резки для нужной в данный момент толщины материала. Наконец, если у вас водоналивной стол, держите воду в контакте с материалом. Имейте в виду, что на многих материалах вода может влиять на гладкость кромок и, в некоторых случаях, на жесткость кромки.
Используйте минимально возможную силу тока и соответствующие расходные материалы с максимально возможной скоростью резки для нужной в данный момент толщины материала. Наконец, если у вас водоналивной стол, держите воду в контакте с материалом. Имейте в виду, что на многих материалах вода может влиять на гладкость кромок и, в некоторых случаях, на жесткость кромки.
Проблема № 4. Краевая металлургия
Вы можете уменьшить эти эффекты с помощью выбора газа.
Любой материал, разрезанный плазмой, покажет металлургические эффекты по кромке. В конце концов, вы вводите чрезвычайно большое количество тепла в металл. К счастью, вы можете уменьшить эти эффекты с помощью выбора газа.
Если вы режете углеродистую сталь, использование кислорода как для плазмы, так и для защитного газа даст вам более мягкую кромку. Кислородно-кислородный процесс особенно полезен при вырезании отверстий диаметром менее 60 мм.
Кроме того, детали, разрезанные кислородом, на 100% свариваемы и обрабатываемы, и они редко разрушаются во время формовочных операций. Воздушная или азотная плазма вызывает некоторое упрочнение и азотирование кромок на большинстве сталей, что может сделать края хрупкими и создать пористость во время некоторых сварочных процессов. К счастью, этот слой нитрида, как правило, тонкий, до 0,25 мм толщиной и легко удаляется.
Если вам нужно резать нержавеющую сталь, рекомендуется использовать смесь газов. Можно резать нержавеющую сталь толщиной менее 6,5 мм с очень чистым краем, используя смесь 5% водорода и 95% азота в качестве плазмообразующего газа.
Более толстые нержавеющие стали часто лучше работают при резке с использованием смеси 35% водорода и 65% аргона. Независимо от толщины, рекомендуется азотный защитный газ.
Другим вариантом является резка нержавеющей стали под водой с использованием азота как для плазмы, так и для защитного газа, тем самым устраняя оксидный слой, который образуется при резке в окружающем воздухе.
Если вы режете углеродистую сталь, использование кислорода как для плазмы, так и для защитного газа даст вам более мягкую кромку. Кислородно-кислородный процесс особенно полезен при вырезании отверстий диаметром менее 60 мм.
Кроме того, детали, разрезанные кислородом, на 100% свариваемы и обрабатываемы, и они редко разрушаются во время формовочных операций. Воздушная или азотная плазма вызывает некоторое упрочнение и азотирование кромок на большинстве сталей, что может сделать края хрупкими и создать пористость во время некоторых сварочных процессов. К счастью, этот слой нитрида, как правило, тонкий, до 0,25 мм толщиной и легко удаляется.
Если вам нужно резать нержавеющую сталь, рекомендуется использовать смесь газов. Можно резать нержавеющую сталь толщиной менее 6,5 мм с очень чистым краем, используя смесь 5% водорода и 95% азота в качестве плазмообразующего газа.
Более толстые нержавеющие стали часто лучше работают при резке с использованием смеси 35% водорода и 65% аргона. Независимо от толщины, рекомендуется азотный защитный газ.
Другим вариантом является резка нержавеющей стали под водой с использованием азота как для плазмы, так и для защитного газа, тем самым устраняя оксидный слой, который образуется при резке в окружающем воздухе.
Итог: используйте кислород, если ваша система поддерживает его, для лучшей краевой металлургии на углеродистой стали.
Для нержавеющей стали используйте смесь водорода/азота на материале менее 6,5 мм и смесь водорода/аргона на материале большей толщины; всегда используйте азот в качестве защитного газа, независимо от толщины.
Для нержавеющей стали используйте смесь водорода/азота на материале менее 6,5 мм и смесь водорода/аргона на материале большей толщины; всегда используйте азот в качестве защитного газа, независимо от толщины.
Проблема № 5. Отверстия
Хотя предыдущие советы улучшат качество резки на большинстве деталей и форм, вырезание отверстий потребует немного больше работы. Эмпирическое правило на современных системах плазменной резки заключается в том, что диаметр отверстия должен быть не меньше толщины пластины, поэтому, если вы режете пластину толщиной 6 мм, вам нужно делать отверстия диаметром 6 мм или больше.
Однако даже при этом операторы часто борются с некруглыми или коническими отверстиями, в которых верхняя часть отверстия больше нижней (см. Рисунок 2).
Однако даже при этом операторы часто борются с некруглыми или коническими отверстиями, в которых верхняя часть отверстия больше нижней (см. Рисунок 2).
Рисунок 2.
Вырезание отверстий может потребовать некоторых проб и ошибок, поскольку операторы изо всех сил пытаются предотвратить некруглые или конические отверстия, а также отверстия с избытком металла вдоль внутреннего радиуса.
Вырезание отверстий может потребовать некоторых проб и ошибок, поскольку операторы изо всех сил пытаются предотвратить некруглые или конические отверстия, а также отверстия с избытком металла вдоль внутреннего радиуса.
Воздушная плазма всегда будет производить отверстие с некоторым естественным, хотя и очень небольшим, конусом из-за отстающего угла дуги от плазменной струи. Плазменные системы высокой и XD-четкости будут производить почти несуществующий конус.
В качестве общей передовой практики при плазменной резке отверстий прокалывайте заготовку на рекомендуемой высоте и используйте время задержки прокалывания. В руководстве по эксплуатации вашей плазмы обычно сказано, какая требуется задержка. Это предотвратит или, по крайней мере, уменьшит возврат расплавленного металла на экран и сопло.
Второй совет — пробовать различные геометрии захода при резке отверстий. Начинайте вход как можно ближе к центру отверстия. Это гарантирует, что раковина, которая образуется во время прокалывания, будет находится в отрезаемом металле, а не на краю отверстия. Запуск в центре имеет второе преимущество в том, что он дает дуге больше времени для стабилизации и дает регулятору высоты факела больше времени для индексации до высоты среза до достижения края радиуса.
Хотя большинство машин могут производить отличные отверстия, когда формы ввода прямые и перпендикулярны отверстию, более инерционные машины выиграют от использования радиального или изогнутого ввода (см. Рисунок 3).
В качестве общей передовой практики при плазменной резке отверстий прокалывайте заготовку на рекомендуемой высоте и используйте время задержки прокалывания. В руководстве по эксплуатации вашей плазмы обычно сказано, какая требуется задержка. Это предотвратит или, по крайней мере, уменьшит возврат расплавленного металла на экран и сопло.
Второй совет — пробовать различные геометрии захода при резке отверстий. Начинайте вход как можно ближе к центру отверстия. Это гарантирует, что раковина, которая образуется во время прокалывания, будет находится в отрезаемом металле, а не на краю отверстия. Запуск в центре имеет второе преимущество в том, что он дает дуге больше времени для стабилизации и дает регулятору высоты факела больше времени для индексации до высоты среза до достижения края радиуса.
Хотя большинство машин могут производить отличные отверстия, когда формы ввода прямые и перпендикулярны отверстию, более инерционные машины выиграют от использования радиального или изогнутого ввода (см. Рисунок 3).
Рисунок 3.
Хотя перпендикулярный ввод (слева) работает с большинством машин, изогнутый ввод (справа) полезен при использовании более медленной машины .
Хотя перпендикулярный ввод (слева) работает с большинством машин, изогнутый ввод (справа) полезен при использовании более медленной машины .
Скорость резки должна составлять около 60% от скорости, которую вы используете для резки внешнего контура детали. Эта регулировка скорости резки даст вам низкоскоростной шлак, но компромисс того стоит, поскольку он минимизирует конус отверстий. При вырезании отверстий диаметром менее 70 мм лучше всего отключить контроль напряжения дуги и коррекцию высоты напряжения.
Это рекомендуется, потому что более медленная скорость, используемая для резки отверстий, приведет к тому, что регулятор напряжения дуги переместит резак слишком близко к заготовке.
Это рекомендуется, потому что более медленная скорость, используемая для резки отверстий, приведет к тому, что регулятор напряжения дуги переместит резак слишком близко к заготовке.
ОТПРАВНАЯ ТОЧКА
Ваша конкретная система будет влиять на ваши конечные результаты.
Перечисленные выше советы являются хорошей отправной точкой. Тем не менее, как упоминалось ранее, ваша конкретная система будет влиять на ваши конечные результаты в значительной степени. Дело в том, что технологические возможности среди производителей плазмы и столов сильно различаются. Различия в типе управления высотой реза, программном обеспечении CAM, а также возможностях движения и ускорения могут действительно повлиять на ваш конечный результат. Тем не менее, эти советы и предложения, несомненно, улучшат качество резки и форму отверстий для всех, кто использует плазму, независимо от типа.
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних новостей нашей компании
