در این مقاله، مهم‌ترین عواملی را که به کیفیت برش پلاسما کمک می‌کنند، مرور می‌کنیم.
گاز متوسط
گاز برای فرآیند برش استفاده می شود. این فرآیند ممکن است شامل بیش از یک گاز باشد، به عنوان مثال، یک گاز اولیه و یک گاز دوم. در حال حاضر، هوا به دلیل هزینه نسبتا پایین آن به طور گسترده به عنوان گاز متوسط استفاده می شود. برخی تجهیزات نیز به گاز راه اندازی قوس الکتریکی نیاز دارند. فرآیند واقعی که برای کار انتخاب می شود به مواد و ضخامت قطعه کار و روش برشی که استفاده می شود بستگی دارد.
گاز متوسط برای تشکیل جت پلاسما و حذف فلز مذاب و اکسید تولید شده در فرآیند برش استفاده می شود. جریان بیش از حد گاز، گرمای قوس بیشتری را از بین می‌برد و طول جت را کوتاه‌تر می‌کند و در نتیجه ظرفیت برش و ناپایداری قوس را کاهش می‌دهد. جریان گاز خیلی کم باعث می شود قوس پلاسما صافی و قدرت برش خود را از دست بدهد. برش کم عمق تری ایجاد می کند و احتمال تولید سرباره بیشتر است. بنابراین، جریان گاز باید با جریان و سرعت برش سازگار باشد. ماشین‌های برش قوس پلاسما برای کنترل سرعت جریان بیشتر به فشار گاز متکی هستند زیرا وقتی دیافراگم مشعل ثابت است، فشار گاز نیز سرعت جریان را کنترل می‌کند. فشار گاز مورد استفاده برای برش ضخامت معینی از مواد معمولاً با توجه به مشخصات مورد نیاز مشتری انتخاب می شود. برای کاربردهای خاص خاص، باید آزمایشاتی برای تعیین فشار گاز انجام شود. متداول ترین گازهای مورد استفاده عبارتند از آرگون، نیتروژن، اکسیژن، هوا، H35 و گاز مخلوط آرگون-نیتروژن.
پاسخ: هوا حاوی حدود 78 درصد نیتروژن است. از نظر حجم، برش با هوا نوعی سرباره تولید می کند که بسیار شبیه به برش با نیتروژن است. هوا همچنین حاوی حدود 21 درصد اکسیژن است. وجود اکسیژن می تواند فرآیند برش را سریعتر کند. برش مواد فولادی کم کربن نیز می تواند با سرعت بالا انجام شود. علاوه بر این، هوا یک منبع بسیار قابل دسترس با هزینه های کمتر است. این حقایق، هوا را به گاز متوسطی تبدیل می‌کند. با این حال، استفاده از هوا به تنهایی برای برش دارای معایبی است. مانند سرباره، اکسیداسیون برش و افزایش نیتروژن. علاوه بر این، کاهش عمر الکترود و نازل می تواند بر بهره وری تأثیر منفی بگذارد و هزینه را افزایش دهد.
ب- اکسیژن می تواند سرعت برش مواد فولادی ملایم را افزایش دهد. از این نظر استفاده از اکسیژن برای برش شباهت زیادی به برش شعله ای دارد. قوس پلاسمایی با دمای بالا و انرژی بالا، فرآیند برش را سریعتر می کند. با این حال، برای افزایش عمر الکترود، این فرآیند باید با الکترودی انجام شود که در برابر اکسیداسیون در دمای بالا مقاوم باشد و در برابر ضربه در هنگام قوس الکتریکی محافظت شود.
ج- هیدروژن معمولاً به عنوان گاز کمکی برای مخلوط شدن با گازهای دیگر استفاده می شود. به عنوان مثال، گاز معروف H35، مخلوطی از 35 درصد هیدروژن و 65 درصد آرگون، یکی از گازهایی است که به دلیل وجود هیدروژن، قدرت برش قوس پلاسما قوی دارد. هیدروژن می تواند به طور قابل توجهی ولتاژ قوس را افزایش دهد، بنابراین جت پلاسمای هیدروژن دارای ارزش آنتالپی بالایی است. هنگامی که با آرگون مخلوط می شود، قدرت برش جت پلاسما آن تا حد زیادی بهبود می یابد. به طور کلی، برای مواد فلزی با ضخامت بیش از 70 میلی متر، معمولاً از آرگون + هیدروژن به عنوان گاز استفاده می شود. اگر از جت آب برای فشرده سازی بیشتر قوس پلاسمایی آرگون + هیدروژن استفاده شود، راندمان برش بالاتری نیز حاصل می شود.
د. نیتروژن گازی است که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد. قوس پلاسمای نیتروژن با ولتاژ بالاتر، پایداری بهتر و انرژی جت بالاتری نسبت به آرگون دارد، حتی در هنگام برش فلز مایع با مواد ویسکوزیته بالا مانند فولاد ضد زنگ. برای برش آلیاژهای مبتنی بر نیکل، مقدار تفاله موجود در لبه پایینی برش نیز کم است. نیتروژن را می توان به تنهایی یا مخلوط با گازهای دیگر استفاده کرد. به عنوان مثال، نیتروژن و هوا اغلب به عنوان گازهای متوسط در فرآیندهای برش خودکار استفاده می شوند. این دو گاز به گزینه های پیشنهادی برای برش فولاد کربنی با سرعت بالا تبدیل شده اند. گاهی اوقات از نیتروژن به عنوان گاز شروع برای برش قوس پلاسما اکسیژن استفاده می شود.
E. گاز آرگون به سختی با هیچ فلزی در دماهای بالا واکنش نشان می دهد و قوس پلاسمایی آرگون بسیار پایدار است. علاوه بر این، نازل ها و الکترودهای مورد استفاده عمر طولانی دارند. با این حال، ولتاژ قوس پلاسمایی آرگون کم است، مقدار آنتالپی زیاد نیست و قدرت برش محدود است. در مقایسه با برش هوا، ضخامت برش حدود 25٪ کاهش می یابد. علاوه بر این، در محیط حفاظت از گاز آرگون، کشش سطحی فلز مذاب نسبتاً زیاد است که حدود 30 درصد بیشتر از محیط نیتروژن است، بنابراین سرباره بیشتری تولید خواهد شد. حتی برش با مخلوط آرگون و سایر گازها شانس تولید سرباره را دارد. بنابراین، آرگون خالص به ندرت به تنهایی برای برش پلاسما استفاده می شود.
سرعت برش
سرعت برش نیز در هنگام خرید دستگاه برش پلاسما یکی از نکات مهم است. هر سیستم برش پلاسما دارای محدوده سرعت طراحی شده است. کاربران می توانند سرعت را مطابق دستورالعمل محصول یا با انجام تست تنظیم کنند. به طور کلی سرعت را می توان بر اساس عواملی مانند ضخامت، ماده، نقطه ذوب، هدایت حرارتی و کشش سطحی پس از ذوب قطعه کار تعیین کرد.
افزایش متوسط در سرعت برش می تواند کیفیت برش را بهبود بخشد. برش را کمی باریک تر و سطح برش را صاف تر می کند و احتمال تغییر شکل را کاهش می دهد.
اگر سرعت برش خیلی زیاد باشد، انرژی خطی برش می تواند کمتر از انرژی مورد نیاز باشد. جت در شکاف نمی تواند به سرعت مذاب را فورا منفجر کند، بنابراین مقدار زیادی کشش دنباله دار تشکیل می شود.
اگر سرعت برش خیلی کم باشد، گرمای بیش از حد رخ می دهد. آند قوس پلاسما جایی است که برش در واقع رخ می دهد. بنابراین، برای حفظ ثبات خود قوس، نقطه CNC ناگزیر به یک جریان رسانایی در نزدیکی شکافی که نزدیک‌ترین نقطه به قوس است تبدیل می‌شود. به این ترتیب جت گرمای بیشتری را به صورت شعاعی منتقل می کند. در این حالت برش عریض می شود. مواد مذاب در دو طرف برش جمع شده و در امتداد لبه پایینی جامد می شوند و سرباره ای را تشکیل می دهند که تمیز کردن آن آسان نیست و لبه بالایی برش گرم شده و ذوب می شود تا گوشه ای گرد ایجاد شود.
هنگامی که سرعت بسیار کم است، قوس حتی به دلیل پهن بودن برش خاموش می شود.
جاری
جریان (آمپراژ) ضخامت و سرعت برش را تعیین می کند. بنابراین، جریان یک عامل کلیدی برای انجام برش سریع با کیفیت بالا است. به طور خاص، جریان بر این جنبه ها تأثیر می گذارد:
- با جریان بالاتر، سیستم انرژی قوس بالاتر، قدرت برش بالاتر و سرعت برش بالاتر تولید می کند.
- با جریان بالاتر، سیستم یک قوس با قطر بزرگتر ایجاد می کند و برش ضخیم تری ایجاد می کند.
- با این حال، جریان بیش از حد، بار حرارتی غیرعادی را بر روی نازل وارد می کند. این به نازل عمر کوتاه تری می دهد و بر کیفیت برش تأثیر منفی می گذارد.
منبع تغذیه سیستم برش پلاسما شما باید با آمپری که برای برش در نظر گرفته شده مطابقت داشته باشد. آمپراژ بیش از حد کافی هزینه های غیرضروری را به همراه دارد. با این حال، آمپراژ بسیار کم نه تنها ممکن است بر عملکرد برش تأثیر منفی بگذارد بلکه به سیستم برش نیز آسیب برساند.
ارتفاع نازل
ارتفاع نازل به فاصله بین سطح انتهایی نازل و قطعه کار اشاره دارد که بخشی از کل طول قوس است. برش قوس پلاسما معمولاً از یک منبع تغذیه خارجی ثابت یا افت شدید استفاده می کند.
اثرات ارتفاع بیشتر:
هنگامی که ارتفاع نازل افزایش می یابد، آمپراژ کمی تغییر می کند. اما افزایش طول قوس باعث افزایش ولتاژ قوس و در نتیجه افزایش توان قوس می شود. در عین حال، قوس بلندتر به معنای قرار گرفتن بیشتر در محیط اطراف و در نتیجه اتلاف انرژی بیشتر است. این اتلاف انرژی به طور اجتناب ناپذیری باعث کاهش انرژی موثر برش و در نتیجه کاهش قدرت برش می شود. در این حالت، چون نیروی دمیدن جت برش ضعیف شده است، ممکن است سرباره باقیمانده بیشتری در لبه پایینی برش پیدا کنید و لبه بالایی بیش از حد ذوب شود تا گوشه های گرد ایجاد شود. علاوه بر این با توجه به شکل جت پلاسما، قطر جت پس از خروج از دهانه مشعل به سمت بیرون منبسط می شود و افزایش ارتفاع نازل به ناچار باعث افزایش عرض برش می شود. بنابراین، برای بهبود سرعت برش و کیفیت برش، کاربران معمولاً ارتفاع نازل را تا حد امکان کوچک انتخاب می کنند.
اثرات ارتفاع کمتر
با این حال، زمانی که ارتفاع نازل خیلی کم است، ممکن است یک پدیده قوس دوگانه ایجاد کند. با استفاده از یک نازل بیرونی سرامیکی، می توانید ارتفاع نازل را روی صفر تنظیم کنید. یعنی سطح انتهایی نازل مستقیماً با قطعه کار تماس می گیرد و برشی با کیفیت بالا ایجاد می کند.
قدرت قوس
برای تشکیل یک قوس پلاسمایی بسیار فشرده، نازل از دهانه نازل کوچکتر و طول سوراخ بیشتری استفاده می کند و اثر خنک کننده را تقویت می کند. این می تواند جریان عبوری از سطح مقطع موثر نازل را افزایش دهد تا چگالی توان قوس افزایش یابد. با این حال، فشردگی بیشتر باعث افزایش اتلاف توان قوس نیز می شود. بنابراین انرژی موثری که برای برش استفاده می شود کمتر از توان خروجی منبع تغذیه است. نرخ ضرر عموماً بین 25 تا 50 درصد است. با روش های خاصی مانند قوس پلاسمایی فشرده سازی آب، میزان تلفات انرژی بیشتر خواهد بود. شما همچنین باید این را در هنگام طراحی فرآیند برش و برنامه ریزی هزینه های خود در نظر بگیرید.
در بیشتر کاربردهای صنعتی از برش پلاسما برای برش صفحات فلزی با ضخامت کمتر از 50 میلی متر استفاده می شود. برش با قوس های پلاسما معمولی در این محدوده ضخامت اغلب منجر به انحراف در اندازه های برش در امتداد لبه بالایی برش می شود و بنابراین میزان پردازش اضافی مورد نیاز را افزایش می دهد. هنگام استفاده از قوس های پلاسمایی اکسیژن و نیتروژن برای برش فولاد کربنی، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ، اگر ضخامت صفحه در محدوده 10 تا 25 میلی متر باشد، معمولاً هرچه مواد ضخیم تر باشد، عمود بودن لبه انتهایی بهتر است. تحمل زاویه لبه برش 1-4 درجه است. اگر ضخامت صفحه کمتر از 1 میلی متر باشد، با کاهش ضخامت صفحه، انحراف زاویه برش از 3 تا 4 درجه به 15 درجه تا 25 درجه افزایش می یابد.
عموماً اعتقاد بر این است که انرژی قوس پلاسما بیشتر به قسمت بالای برش آزاد می شود تا قسمت پایین. این عدم تعادل آزادسازی انرژی با بسیاری از پارامترهای فرآیند مانند درجه فشرده سازی قوس پلاسما، سرعت برش و فاصله بین نازل و قطعه کار ارتباط نزدیکی دارد. افزایش فشردگی قوس می تواند جت پلاسما با دمای بالا را گسترش دهد تا ناحیه دمای بالا یکنواخت تر ایجاد کند و در عین حال سرعت جت را افزایش دهد که می تواند اختلاف عرض بین برش های بالا و پایین را کاهش دهد. با این حال، فشرده سازی بیش از حد نازل های معمولی اغلب منجر به ایجاد قوس مضاعف می شود که نه تنها الکترودها و نازل ها را مصرف می کند و این فرآیند را غیرممکن می کند، بلکه منجر به کاهش کیفیت برش نیز می شود. علاوه بر این، سرعت بیش از حد بالا و ارتفاع بیش از حد نازل بالا باعث افزایش اختلاف بین عرض بالا و پایین برش می شود.
منبع از Stylecnc
سلب مسئولیت: اطلاعات ذکر شده در بالا توسط Stylecnc مستقل از Chovm.com ارائه شده است. Chovm.com هیچ گونه نمایندگی و ضمانتی در مورد کیفیت و قابلیت اطمینان فروشنده و محصولات نمی دهد.
