Cómo los fabricantes de metal pueden lograr el plasma

Sep 01, 2023

¿Sus piezas cortadas con plasma tienen demasiada escoria o agujeros fuera de redondez? ¿Los agujeros están deformados? ¿Tiene problemas para soldar esos bordes aguas abajo? Estos consejos comprobados pueden ayudar a los fabricantes de metales. imágenes falsas

Combine una fuente de alimentación de plasma de alta calidad con la mesa o el sistema de corte adecuados y podrá cortar piezas con bordes lisos y poca o ninguna angulosidad. Aún así, los fabricantes están obligados a encontrar una calidad de corte menos que satisfactoria de vez en cuando. Aquí hay un vistazo a los desafíos de calidad de corte más comunes y los pasos necesarios para volver a la normalidad.

Con mucho, el problema de calidad de corte más común al que se enfrentan los fabricantes es la escoria. Aunque es relativamente fácil eliminar el exceso de metal que se solidifica a lo largo de los bordes superior e inferior de la pieza, aún agrega trabajo. Cuando alguien tiene que realizar una operación secundaria como moler, astillar o lijar, a menudo es para eliminar la escoria.

La escoria se produce por varias razones. La velocidad de corte, ya sea demasiado lenta o demasiado rápida, es un culpable común, pero está lejos de ser el único. La distancia entre la antorcha y el material que se está cortando, junto con el amperaje, el voltaje y la condición de los consumibles, también afectan la escoria. También está el problema del material que se corta: su grosor y tipo, grado, composición química, condición de la superficie, planitud (o falta de ella) y cambios de temperatura durante el corte, todos afectan el proceso. En total, hay más de una docena de factores en juego, aunque, afortunadamente, solo tres son críticos: la velocidad de corte, el amperaje y la distancia de separación.

Cuando la velocidad de corte es demasiado lenta, el arco de plasma buscará más material para cortar. La columna de arco crece en diámetro, ensanchando la ranura hasta un punto en el que la parte de alta velocidad del chorro de plasma ya no expulsa el metal fundido del corte. En cambio, ese metal se acumula a lo largo del borde inferior de la placa, formando escoria a baja velocidad. Cortar a un amperaje demasiado alto o a un punto muerto demasiado bajo también puede causar escoria a baja velocidad, ya que ambos cambios hacen que más energía del arco de plasma entre en contacto con un área determinada del metal.

La solución es obvia entonces: cortar más rápido. Desafortunadamente, esto trae su propio conjunto de desafíos. Si la velocidad de corte es demasiado rápida, el arco no puede seguir el ritmo. Cae, o se queda atrás, detrás de la antorcha, dejando una gota pequeña y dura de material sin cortar a lo largo de la parte inferior de la placa. En muchos sentidos, esta escoria de alta velocidad es peor que su contraparte de baja velocidad, ya que es más dura y, por lo general, requiere un mecanizado extenso para eliminarla.

A velocidades extremadamente altas, el arco puede incluso volverse inestable. Comenzará a vibrar hacia arriba y hacia abajo, provocando una cola de gallo de chispas y material fundido. A estas velocidades, es posible que el arco no corte el metal y también se detenga. Un amperaje demasiado bajo o un aislamiento demasiado alto también pueden causar escoria de alta velocidad, ya que ambos cambios reducen la cantidad de energía del arco.

Además de la escoria de baja y alta velocidad, hay un tercer tipo llamado escoria de salpicadura superior. Esto sucede cuando el metal resolidificado se rocía a lo largo de la parte superior de la pieza cortada. Suele ser muy fácil de quitar. La causa suele ser una boquilla desgastada, una velocidad de corte excesiva o un punto muerto alto. Es causado por el flujo arremolinado del chorro de plasma, que en cierto ángulo arroja material fundido frente a la ranura en lugar de atravesarla.

Entre los dos extremos de escoria de baja y alta velocidad hay una ventana "perfecta", oficialmente llamada zona libre de escoria. Esto es clave para minimizar las operaciones secundarias en piezas cortadas con plasma. Su ventana variará. Generalmente, cuando se usa nitrógeno o aire como gas de plasma en acero al carbono, encontrará que su ventana libre de escoria es bastante pequeña. Los fabricantes que cortan con plasma de oxígeno tendrán un poco más de libertad de acción. Aunque no siempre es fácil encontrar esta velocidad de corte óptima, hay un par de cosas que puede hacer.

Realice varios cortes a varias velocidades de corte y elija la velocidad que produce el corte más limpio. Las líneas de retraso (pequeñas crestas en la superficie del corte) son una buena forma de evaluar la velocidad de corte. Si está cortando demasiado lento, verá líneas de retraso que son perpendiculares al plano de la placa. Si corta demasiado rápido, verá líneas de retraso inclinadas en forma de S que corren paralelas a la placa a lo largo del borde inferior.

Además, observe el arco (usando la protección ocular adecuada) durante el corte y cambie dinámicamente la velocidad para producir las características óptimas del arco. Para hacer esto, observe el ángulo del arco cuando sale por la parte inferior de la pieza de trabajo. Si está cortando con plasma de aire, el arco debe ser vertical al salir por la parte inferior del corte. Con nitrógeno o argón/hidrógeno, lo mejor es un ligero arco de salida, mientras que un ligero arco de avance es mejor con oxígeno.

Figura 1 La distancia entre la antorcha y la pieza de trabajo es crítica. Cuando la antorcha está colocada correctamente (arriba), el arco permanecerá angosto. Si está demasiado cerca (abajo) o lejos de la placa, el arco se ensanchará, creando una parte con un ángulo exagerado.

Un consejo final cuando se trata de escoria: Consulte el manual del propietario que vino con su sistema de corte. Los ingenieros de procesos de plasma pasan meses en un laboratorio experimentando con varios parámetros para crear tablas de corte integrales que enumeran las velocidades de corte recomendadas, las alturas de corte y los amperajes para muchos tipos de materiales y espesores. Siempre comience con estos puntos de referencia y ajuste desde allí en incrementos del 10 %, tanto hacia arriba como hacia abajo.

Cortar piezas con la menor angularidad de borde posible es otro desafío para los fabricantes. Esto sucede porque un arco de plasma no es perfectamente recto. Esto significa que cualquier corte de metal con plasma tendrá cierto grado de angularidad, pero hay formas de minimizarlo.

Una forma es hacer coincidir los consumibles y el nivel de potencia con el grosor del material que necesita cortar, teniendo en cuenta que los niveles de amperaje más bajos y las velocidades de corte más lentas le darán menos angularidad. Además, inspeccione cuidadosamente sus consumibles, especialmente la boquilla y el protector, en busca de daños. Incluso una pequeña abolladura o muesca puede afectar la calidad del corte. Finalmente, asegúrese de que su antorcha esté a la distancia correcta de la placa, después de la perforación y durante todo el corte (verFigura 1).

Aquí hay algunas cosas que puede hacer para evitar terminar con material y piezas deformadas. Primero, programe su software CAM para crear rutas de corte que controlen la entrada de calor al permitir que las secciones se enfríen antes de cortar las partes adyacentes. Esto es especialmente útil cuando se corta material muy delgado.

A continuación, utilice el amperaje más bajo posible y los consumibles correspondientes a la velocidad de corte más rápida posible para el grosor del material. Finalmente, si tiene una mesa de agua, mantenga el agua en contacto con el material. Solo tenga en cuenta que en muchos materiales, el agua puede afectar la suavidad de los bordes y, en algunos casos, la dureza de los bordes.

Cualquier material cortado con un arco de plasma mostrará efectos metalúrgicos en los bordes. Después de todo, está introduciendo una cantidad extremadamente grande de calor en el metal. Afortunadamente, puede disminuir estos efectos mediante la selección de gases.

Si está cortando acero al carbono, usar oxígeno tanto para el plasma como para el gas de protección le brindará la mejor metalurgia de vanguardia. Un proceso de oxígeno/oxígeno es especialmente beneficioso cuando se cortan orificios de menos de 2,5 pulgadas de diámetro. De hecho, los efectos de la metalurgia son tan menores que este proceso suele ser adecuado para el roscado con macho.

Además, las piezas cortadas con oxígeno son 100% soldables y mecanizables, y rara vez se agrietan durante las operaciones de conformado. El plasma de aire o nitrógeno causa cierto endurecimiento de los bordes y nitruración en la mayoría de los aceros, lo que puede hacer que los bordes se vuelvan quebradizos y crear porosidad durante algunos procesos de soldadura. Afortunadamente, esta capa de nitruro es generalmente delgada, entre 0,006 y 0,010 pulgadas de espesor, y es fácil de quitar.

Si necesita cortar acero inoxidable, se recomienda una mezcla de gases. Es posible cortar acero inoxidable de menos de 1/4 pulg. de espesor con un borde muy puro utilizando una mezcla de 5 % de hidrógeno y 95 % de nitrógeno para el gas de plasma. Las secciones de acero inoxidable más gruesas suelen funcionar mejor cuando se cortan con una mezcla de 35 % de hidrógeno y 65 % de argón. No importa el espesor, se recomienda un gas de protección de nitrógeno. Otra opción es cortar acero inoxidable bajo el agua usando nitrógeno tanto para el plasma como para el gas de protección, eliminando la capa de óxido que se forma al cortar en el aire ambiente.

Para recapitular, use oxígeno, si su sistema lo admite, para obtener la mejor metalurgia de borde en acero al carbono. Para acero inoxidable, use una mezcla de hidrógeno/nitrógeno en material de menos de 1/4 pulg. y una mezcla de hidrógeno/argón en material más grueso que eso; utilice siempre nitrógeno como gas de protección, independientemente del espesor.

Figura 2El corte de orificios puede requerir algo de prueba y error, ya que los operadores se esfuerzan por evitar orificios cónicos o fuera de la redondez, así como orificios con exceso de metal a lo largo del radio interior.

Aunque los consejos anteriores mejorarán la calidad del corte en la mayoría de las piezas y formas, el corte de orificios requerirá un poco más de trabajo. La regla general es que el diámetro del orificio no debe ser más pequeño que el grosor de la placa, por lo que si está cortando una placa de 1/2 pulgada de espesor, querrá cortar agujeros de 1/2 pulgada de pulgada. diámetro o mayor. Sin embargo, incluso cuando hacen esto, los operadores a menudo luchan con agujeros fuera de la redondez o cónicos, en los que la parte superior del agujero es más grande que la parte inferior (verFigura 2).

El plasma de aire siempre producirá un agujero con algo de conicidad natural, aunque muy pequeña, debido al ángulo de arco retrasado del chorro de plasma. Los sistemas de plasma de alta definición y definición X producirán una disminución casi inexistente.

Como práctica recomendada general al cortar orificios con plasma, perfore la placa a la altura de corte recomendada y utilice un tiempo de retraso de perforación. El manual del propietario de su plasma por lo general le dirá cuánto tiempo de demora se necesita. Esto evitará o al menos disminuirá el retroceso del metal fundido en el escudo y la boquilla.

Un segundo consejo es jugar con la entrada a tu hoyo. Comience su entrada cerca del centro del agujero en lugar del radio. Esto asegurará que la muesca que se forma durante la perforación se produzca en el metal que se está cortando y no en el borde del agujero. Comenzar en el centro tiene una segunda ventaja, ya que le da al arco más tiempo para estabilizarse y le da al control de altura de la antorcha más tiempo para bajar a la altura de corte antes de alcanzar el radio. Aunque la mayoría de las máquinas pueden producir orificios excelentes cuando las formas de entrada son rectas y perpendiculares al orificio, las máquinas más lentas se beneficiarán del uso de una entrada radial o curva (verfigura 3).

Idealmente, desea que el arco se detenga o se apague en o más allá de la ranura de entrada de 360 ​​grados. Algunos programas pueden apagar el arco de plasma en el cruce de la sangría de entrada mientras mantienen el movimiento activo, que es la mejor manera de cortar agujeros, ya que permite una transición más suave al final del corte y una muesca muy pequeña cuando el arco gira. apagado.

La velocidad de corte debe ser aproximadamente el 60% de la velocidad que usa para cortar el contorno exterior de la pieza. Este ajuste de la velocidad de corte generará algo de escoria a baja velocidad, pero la compensación vale la pena, ya que minimizará la conicidad del orificio. Cuando se cortan orificios de menos de 11/4 pulg. de diámetro, es mejor desactivar el control de voltaje del arco y la corrección de altura de voltaje y, en su lugar, habilitar la altura de perforación y la función de altura de indexación a corte. Esto se recomienda porque la velocidad más lenta utilizada para cortar orificios hará que el control de voltaje del arco mueva la antorcha demasiado cerca de la placa.

Estos consejos son un buen punto de partida. Aún así, como se mencionó anteriormente, su sistema específico afectará sus resultados finales en gran medida. Esto se debe a que la capacidad del proceso entre los fabricantes de plasma y mesas varía ampliamente. Las diferencias en el tipo de control de altura de la antorcha, el software CAM, junto con el movimiento de la mesa y las capacidades de aceleración pueden tener un gran impacto en el resultado final. Aun así, estos consejos y sugerencias seguramente mejorarán la calidad del corte y la forma del orificio para cualquier persona que use plasma, independientemente del tipo (aire, convencional, alta definición, definición X) o marca.

figura 3Aunque una entrada perpendicular (izquierda) funciona con la mayoría de las máquinas, una entrada curva (derecha) es útil cuando se utiliza una máquina más lenta.