1

Plasma

Plasma este un gaz încălzit la o temperatură extrem de ridicată și ionizat astfel încât să

devină un conductor electric. Debitarea cu arc de plasmă utilizează plasma ca un electrod pentru

a transfera un arc electric la piesa de lucru. Căldura arcului topește piesa de lucru și forța plasmei

și a gazelor scut îndepărtează metalul topit pentru a tăia piesa de lucru.

Diverse metale reacționează diferit la tăierea cu plasmă. Oțelul cu carbon poate fi oxidat

și este, de obicei, tăiat cu o plasmă care conține oxigen pentru a profita de procesul exoterm. Cu

cât nivelul de oxigen este mai ridicat în plasmă, cu atât căldura și rata de oxidare va fi mai mari.

O debitare mai rapidă și mai curată este rezultatul obținut. Oțelul inoxidabil și aluminiul nu sunt

supuse la oxidarea rapidă și depind în întregime de căldura plasmei pentru procesul de tăiere.

Deoarece plasma produce căldură mai mare decât procesul de tăiere cu oxigaz, plasma poate tăia

rapid și curat oțel inoxidabil și aluminiu.

Se alege plasma și consumabilele în funcție de materialul folosit în procesul de debitare

(figura 1).

Proces Utilizată pentru Avantaje

Plasmă Scut

O2 Aer Debitarea cu precizie a oțelului cu

conținut scăzut de carbon, cu curent

50300 A și cu proces de oxigen de

mare viteză.

Suprafață debitată pregătită pentru

sudură

O2 O2 Debitarea cu precizie a oțelului cu

conținut scăzut de carbon, cu curent

de 30 A.

Suprafață debitată pregătită pentru

sudură.

N2 H2O Debitarea cu precizie a materialelor

neferoase.

Cea mai bună calitate de debitare

pentru Aluminiu și Inox la grosimea

3/4”.

N2 N2 Debitarea materialelor neferoase

convenționale cu grosime mică.

Viață mai lungă a pieselor rezultate în

acest proces decât a pieselor rezultate

din procesul în care se utilizează aer;

Suprafață debitată mai bună decât cea

obținută în procesul în care se

2

utilizează aer.

H35 N2 Debitarea materialelor neferoase cu

grosime mai mare de:

3/4” Aluminiu;

3/4” Inox.

Debitare mai rapidă pe materiale de

aluminiu și oțel inoxidabil;

Suprafață pregătită pentru sudură.

H35=65% Ar/ 35% H2

Aer Aer Debitarea oțelului convențional, cu

conținut scăzut de carbon.

Cost redus de funcționare;

Calitatea bună de tăiere.

Aer Aer Debitarea materialelor neferoase

convenționale.

Cost redus de funcționare.

Figura 1. Specificații pentru procesul de tăiere

Notă: Valorile specificațiilor sunt diferite pentru diverși producători de plasmă.

3

Durata de viață a consumabilelor

Duzele și electrozii se uzează sub utilizare normală. Duzele și electrozii ar trebui

schimbați înainte de eșec pentru a evita deterioarea altor consumabile sau a materialului care

urmează a fi tăiat. Durata de viață optimă va varia în funcție de condițiile specifice de tăiere.

Păstrați o înregistrare a numărului de tăieri pe un set de vârfuri și electrozi într-o anumită

aplicație pentru a stabili timpul efectiv de schimbare a setului de consumabile. Arcul pilot este

mai eroziv la vârf și electrod decât este arcul de tăiere, deci o aplicație care cere mai multe

secvențe de perforare și pilot va eroda consumabilele mai repede decât o aplicație care utilizează

debitări mai lungi, dar mai puține începeri cu arc.

Duza-Duzele se uzează în timp ce arcul erodează orificiul duzei. În cazul în care duza nu

mai este rotundă sau a devenit prea largă, ar trebui să fie înlocuită. Durata de viață a duzei este

optimă atunci când se fac debitări la viteză optimă. Debitarea prea rapidă sau prea lentă face ca

arcul să se îndoaie și deviază eroziunea, rezultând un orificiu care este de formă ovală.

Electrozi - Electrodul se uzează de la inserția de hafniu sau tungsten aflată la sfârșitul

electrodului. Fața inserției este lichefiată de căldura arcului și picăturile erodează din inserție în

timpul ce tăierea progresează. Fluxul de gaz adecvat va sprijini viața mai lungă a electrodului.

Un electrod trebuie înlocuit atunci când inserția electrodului este corodată punctiform la o

adâncime de 1/16 inch (a se vedea graficul de mai jos).

Figura 2. Starea duzelor/electrozilor

4

Curent Gazul plasmei Adâncimea de uzură recomandată pentru înlocuire

inch mm

30 O2 0.04 1

Aer 0.04 2

50 O2 0.04 1

Aer 0.08 2

70 O2 0.04 1

Aer 0.08 2

100 O2 0.04 1

H35 0.08 2

Figura 3. Electrozii pistoletului

Caracteristici de debitare

5

Suprafața debitată- este influențată mai mult de proces și de precizia poziționării decât

de alți parametrii. Pentru o suprafață debitată cât mai netedă pe materiale diferite, se recomandă

utilizarea: plasmei cu oxigen pentru oțel cu conținut scăzut de carbon, a azotului/WMS pentru

oțel inoxidabil cu grosimea mai mică de 3/4”, a H35/azot pentru oțel inoxidabil cu grosimea mai

mare de 3/4”, a azotului/WMS pentru aluminiu cu grosimea mai mică de 3/4”, a H35/azot pentru

aluminiu cu grosimea mai mare de 3/4”.

Direcția debitării- Plasma are o rotire în sensul acelor de ceasornic pe măsură ce iese din

duza pistoletului. Luând în considerare direcția deplasării pistoletului, partea dreaptă a debitării

va prezenta întotdeauna mai puțină șanfrenare și rotunjire a muchiei superioare decât partea

stângă.

Rotunjirea muchiei superioare- este cauzată de căldura arcului de plasmă pe suprafața

superioară a tăieturii. Un control adecvat al înălțimii poate minimiza sau elimina rotunjirea

muchiei superioare. Rotunjirea excesivă a muchiei superioare este de multe ori semnul că

înălțimea de tăiere a pistoletului trebuie redusă.

Stropirea superioară- este cauzată de debitarea rapidă sau prea înaltă. Scăderea vitezei

de tăiere sau coborârea înălțimii de debitare a pistoletului va reduce acest fenomen. Stropirea

superioară este ușor de îndepărtat.

Zgura acumulată- Metalul topit se poate acumula pe partea inferioară a plăcii. Vitezele

mari de tăiere reduc zgura acumulată deoarece mai puțin material este topit. Zgura care este ușor

de îndepărtat este o indicație a vitezei mici de tăiere. Zgura care este dificil de îndepărtat sau care

necesită șlefuire este o indicație a vitezei prea mari de tăiere.

Kerful- Lățimea kerfului este specificată în graficele de tăiere și poate fi calculată în

programele de debitare. Lățimea kerfului se referă la mărimea orificiului duzei. Un curent mai

mare de debitare va produce un kerf mai lat.

6

Unghi de șanfrenare- Procesele de debitare cu precizie produc un unghi de șanfrenare în

intervalul 0-30. Debitarea convențională cu plasmă va produce unghiuri mai mari de șanfrenare.

Controlul adecvat al înălțimii va produce cel mai mic unghi de șanfrenare, dar și o lățime mai

mică a kerfului și o rotunjire minimă a muchiei superioare. O viteză mai mică de debitare poate

fi folosită pentru a reduce șanfrenarea atunci când se debitează cercuri și colțuri.

Efectul setărilor de control al înălțimii-Debitare de uz general

TENSIUNE CORECTĂ

Contaminarea cu nitrură- Debitarea cu plasma și aer va realiza contaminarea cu nitrură

a suprafeței debitate pe materiale de tip oțel carbon și oțel inoxidabil. Suprafețele contaminate cu

nitrură vor necesita șlefuire înainte de sudare pentru a elimina porozitatea. Adâncimea de

contaminare va fi aproape de zona afectată de căldură, între 0.005 și 0.010" în profunzime.

Contaminarea cu nitrură poate fi eliminată prin utilizarea unui alt proces decât plasma cu

aer; plasma cu oxigen pentru oțel carbon, H35 sau azot/WMS pentru materiale neferoase.

Viteza de debitare- graficele de debitare specifică o viteză de debitare care va produce o

performanță de tăiere de înaltă calitate. Orice sistem cu plasmă poate tăia cu viteze mari sau

mici, dar performanța de tăiere va fi afectată. Viteza de tăiere trebuie redusă la colțuri și curbe

strânse pentru a reduce șanfrenarea și rotunjirea colțului.

Vitezele de tăiere optime produc un arc posterior, care va fi vizibil în linii mici de arc,

vizibile în suprafața de tăiere. Liniile de arc sunt utile pentru evaluarea vitezei de tăiere pe oțel cu

conținut redus de carbon, dar mai puțin pe aluminiu și oțel inoxidabil. Liniile de arc care lasă

urme la mai puțin de 15° indică faptul că viteza de tăiere este în intervalul optim atunci când sunt

utilizate procesele cu plasmă și aer sau oxigen. Calitatea de tăiere optimă în procesele de debitare

cu precizie va produce linii de arc care sunt aproape verticale. O viteză tăiere lentă poate

7

prezenta linii de arc aplecate înainte și o viteză de tăiere rapidă va arăta linii de arc la un unghi

ascuțit față de partea de sus a plăcii.

ALUMINIU

Viteză de debitare ridicată

Liniile de debitare sunt la mai mult de 15 grade (pistoletul se mișcă de la dreapta la stânga).

Zgura formată în partea inferioară la viteză mare este ușor de îndepărtat.

Viteză de debitare corectă

Liniile de debitare rămase în urmă sunt vizibile, dar suprafața de debitare este netedă. Zgura nu

este prezentă.

Viteză de debitare redusă

Liniile de debitare sunt mai pronunțate și suprafața debitată este aspră.

8

OȚEL INOXIDABIL (plasmă cu H35)

Viteză de debitare ridicată

Este prezentă decolorarea de căldură aurie întinsă în ambele direcții. Liniile de debitare au un

unghi mai mare de 15 de grade la dreapta. Zgura se găsește în partea inferioară, este de mare

viteză și greu de eliminat.

Viteză de debitare corectă

Suprafața debitată este netedă. Nu este prezentă zgura.

Viteză de debitare redusă

Decolorarea de căldură este concentrată în jumătatea părții inferioare a debitării. Este prezentă

multă zgură pe partea inferioară și este greu de îndepărtat.

9

OȚEL CU CONȚINUT SCĂZUT DE CARBON (plasmă cu oxigen)

Viteză de debitare ridicată

Sunt prezente linii de debitare și o ușoară depunere de zgură pe partea inferioară, care

este greu de îndepărtat. De asemenea, pe partea superioară se găsesc stropi.

Viteză de debitare corectă

Liniile de debitare sunt aproape verticale și nu există nici o zgură.

Viteză de debitare redusă

Liniile de debitare urmăresc pistoletul și există multă zgură pe suprafața inferioară și este ușor de

îndepărtat.

10

OȚEL CU CONȚINUT SCĂZUT DE CARBON (Plasmă cu aer)

Viteză de debitare ridicată

Liniile de debitare se curbează și urmăresc mișcarea pistoletului. Este prezentă multă zgură pe

partea inferioară și este greu de îndepărtat.

Viteză de debitare corectă

Liniile de debitare sunt aproape verticale și zgura este minimă.

Viteză de debitare redusă

Liniile de debitare sunt verticale sau conduc capul pistoletului. Zgura în partea inferioară este

mai groasă și este ușor de îndepărtat.

11

Perforarea

Perforarea face ca materialul topit să formeze o baltă pe partea de sus a plăcii. Pe placă

mai groasă, înălțimea de perforare este calculată pentru a ține pistoletul departe de placă, astfel

încât metalul topit să nu adere la părțile consumabile și să nu scurteze durata de viață a pieselor.

Intrarea și ieșirea

Intrarea și ieșirea ar trebui să fie calculată pentru a permite pistoletului să se deplaseze la

înălțimea de debitare înainte să înceapă contorul piesei finale din procesul de debitare și să se

îndepărteze de piesa finală înainte de începutul pantei descrescătoare a curentului de debitare.

Colțuri

Arcul de tăiere urmărește normal orificiul duzei pistoletului. Când pistoletul face o

schimbare bruscă în direcție, acest arc de urmărire nu poate schimba direcția la fel de repede atât

la partea inferioară, cât și la partea superioară a debitării. Acest lucru conduce la tăierea incorectă

a colțurilor ascuțite. Două tehnici pot fi utilizate pentru a minimaliza acest efect:

1. Folosirea debitării în exterior- Se continuă debitarea după ce s-a trecut de colțul piesei, apoi se

întoarce și se trece peste linia de tăiere pentru a obține un colț pătrat. Debitările exterioare

triunghiulare sau buclate sunt utilizate în mod obișnuit.

12

2. Se utilizează funcția de încetinire la colțuri a CNC-ului pentru a menține înălțimea pistoletului

atunci când intră/iese în/din colț. Tensiunea arcului va crește atunci când viteza scade și va duce

la coborârea pistoletului. Astfel, încetinirea la colț va bloca controlerul înălțimii pe parcursul

debitării colțului, menținând pistoletul la înălțimea programată, indiferent de variațiile tensiunii

de arc.

Debitarea cercurilor

Debitarea cercurilor cere un control precis al mișcării și calitatea debitării cercului va

varia pe măsură ce diametrul cercului se apropie de grosimea tablei. În general, un cerc care este

egal în diametru cu grosimea plăcii care urmează a fi prelucrată este diametrul cercului minim

posibil. Calitatea debitării va decrește atunci când diametrul cercului este mai mic de 1.5 ori

decât grosimea plăcii care urmează a fi prelucrată.

Pentru a obține calitatea ridicată a debitării cercului:

1. Reduceți viteza de debitare. Cercurile mici pot să aibă o viteză de debitare de aproximativ 60-

50% din viteza specificată în graficele de debitare ale sistemului. O mai mică viteză de debitare

va elimina arcul de urmărire și va permite arcului să debiteze aproape de unghiul de șanfrenare

de 00.

2. Mențineți o înălțime constantă de tăiere în timpul debitării cercului. Acest lucru poate necesita

blocarea controlerului înălțimii. Pe măsură ce viteza de debitare scade, tensiunea arcului va

crește și controlerul de înălțime va avea tendința de a lăsa în jos pistoletul, schimbând

șanfrenarea debitării. Evitați mișcarea înălțimii pistoletului prin blocarea controlerului de

înălțime în timpul debitării cercului.

3. Începeți debitarea în centrul cercului și utilizați o intrare de 900 în cerc. Atunci când elementul

de poziționare este în condiția de rulare maximă, o intrare de 900 va produce mai puțină

deformare atunci când se inițiază cercul. O masă de debitare cu reacție poate produce o mai bună

debitare atunci când o intrare radială este utilizată.

4. Încheiați debitarea prin rearderea liniei de debitare a cercului decât să utilizați o ieșire.

Temporizați debitarea la final atunci când arcul completează cercul. O ieșire sau o reardere prea

mare va cauza ca arcul să taie mai mult din exteriorul cercului și va produce o deformare în

punctul în care debitarea cercului este completă. Multe sisteme cu CNC-uri utilizează o

13

caracteristică care scade intensitatea curentului pe măsură ce debitarea se apropie de final.

Utilizarea acestei caracteristici va îmbunătăți debitarea cercului.