1. گاز کار
گاز کار و دبی پارامتر اصلی است که بر کیفیت برش تاثیر می گذارد. در حال حاضر، استفاده عمومی از برش پلاسمای هوا تنها یکی از بسیاری از گازهای فعال است. به دلیل هزینه نسبتا پایین استفاده از آن به طور گسترده استفاده می شود. این اثر واقعاً کم است. گاز کار شامل گاز و گاز کمکی است. برخی تجهیزات نیز به گاز راه اندازی قوس الکتریکی نیاز دارند. معمولاً با توجه به نوع مواد برش، ضخامت و روش برش، کار مناسب انتخاب می شود. گاز گاز نه تنها باید از تشکیل جت پلاسما اطمینان حاصل کند، بلکه باید اطمینان حاصل کند که فلز مذاب و اکسید موجود در برش حذف شده است. 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 بسیار کم گاز باعث می شود قوس پلاسما صاف و برش خود را از دست بدهد. عمق کمتر میشود و تولید سرباره نیز آسان است. بنابراین، جریان گاز باید به خوبی با جریان و سرعت برش مطابقت داشته باشد. جریان دستگاه های برش پلاسما بیشتر به فشار گاز برای کنترل نرخ جریان تکیه می کنند، زیرا هنگامی که دیافراگم مشعل ثابت است، فشار گاز نیز نرخ جریان را کنترل می کند. فشار گاز مورد استفاده برای برش ضخامت معینی از مواد معمولاً با توجه به داده های ارائه شده توسط مشتری انتخاب می شود. اگر کاربردهای ویژه دیگری وجود دارد، فشار گاز باید توسط آزمایش برش واقعی تعیین شود.
متداول ترین گازهای مورد استفاده عبارتند از: آرگون، نیتروژن، اکسیژن، هوا، H35، گاز مخلوط آرگون-نیتروژن و غیره.
الف. هوا حاوی حدود 78 درصد ازت حجمی است، بنابراین سرباره ای که در اثر برش هوا ایجاد می شود بسیار شبیه به هنگام برش با نیتروژن است. هوا همچنین حاوی حدود 21 درصد از حجم اکسیژن است. به دلیل وجود اکسیژن، هوا برای برش استفاده می شود. سرعت مواد فولادی کم کربن نیز بسیار بالا است. دستگاه برش پلاسما CNC در عین حال هوا نیز مقرون به صرفه ترین گاز کار است. اما در استفاده از برش هوا به تنهایی مشکلاتی مانند آویزان شدن سرباره، اکسیداسیون برش، افزایش نیتروژن و غیره وجود خواهد داشت و عمر کمتر الکترود و نازل نیز بر راندمان کار و هزینه برش تاثیر می گذارد.
ب- اکسیژن می تواند سرعت برش مواد فولادی ملایم را افزایش دهد. هنگام استفاده از اکسیژن برای برش، حالت برش بسیار شبیه است برش شعله. قوس پلاسمایی با دمای بالا و انرژی بالا سرعت برش را سریعتر میکند، اما باید با الکترودی استفاده شود که در برابر اکسیداسیون در دمای بالا مقاومت میکند و در عین حال، الکترود در برابر ضربه در طول قوس الکتریکی محافظت میشود تا عمر الکترود را افزایش دهد. .
ج- هیدروژن معمولاً به عنوان گاز کمکی برای مخلوط شدن با گازهای دیگر استفاده می شود. به عنوان مثال، گاز معروف H35 (کسر حجمی هیدروژن 35٪ است، مابقی آرگون است) یکی از گازهایی با قوی ترین قابلیت برش قوس پلاسما است که عمدتا از هیدروژن بهره می برد. از آنجایی که هیدروژن می تواند ولتاژ قوس را به میزان قابل توجهی افزایش دهد، جت پلاسمای هیدروژن دارای ارزش آنتالپی بالایی است. هنگامی که با آرگون مخلوط می شود، توانایی برش جت پلاسما آن تا حد زیادی بهبود می یابد. عموماً برای مصالح فلزی با ضخامت بیشتر از 70mmآرگون + هیدروژن معمولاً به عنوان گاز برش 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 یک گاز کار رایج است. در شرایط ولتاژ منبع تغذیه بالاتر، قوس پلاسمای نیتروژن پایداری بهتر و انرژی جت بالاتری نسبت به آرگون دارد، حتی در هنگام برش فلز مایع با مواد ویسکوزیته بالا مانند فولاد ضد زنگ و در مورد آلیاژهای مبتنی بر نیکل، میزان تفاله در لبه پایینی برش نیز کم است. نیتروژن را می توان به تنهایی یا مخلوط با گازهای دیگر استفاده کرد. به عنوان مثال، نیتروژن یا هوا اغلب به عنوان گازهای کار در هنگام برش خودکار استفاده می شود. این 2 گاز به گاز استاندارد برای برش سریع فولاد کربن تبدیل شده اند. گاهی اوقات از نیتروژن به عنوان گاز شروع برای برش قوس پلاسمای اکسیژن استفاده می شود.
E. گاز آرگون به سختی با هر فلزی در دمای 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 پلاسما آرگون کم است، مقدار آنتالپی زیاد نیست و توانایی 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 در حدود 30% بالاتر از آن در محیط نیتروژن، بنابراین مشکلات آویزان سرباره بیشتر خواهد بود. حتی برش با مخلوط آرگون و سایر گازها تمایل به چسبیدن به سرباره خواهد داشت. بنابراین، اکنون به ندرت می توان از آرگون خالص به تنهایی برای برش پلاسما استفاده کرد.
2. سرعت برش پلاسما
علاوه بر تأثیر گاز کار بر کیفیت برش، تأثیر سرعت برش بر کیفیت پردازش دستگاه برش پلاسما CNC نیز بسیار مهم است. سرعت برش: محدوده سرعت برش بهینه را می توان با توجه به توضیحات تجهیزات انتخاب کرد یا با آزمایش تعیین کرد. با توجه به ضخامت مواد، مواد مختلف، نقطه ذوب، هدایت حرارتی و کشش سطحی پس از ذوب، سرعت برش نیز مطابقت دارد. تنوع. عملکرد اصلی:
الف) افزایش متوسط در سرعت برش می تواند کیفیت برش را بهبود بخشد، یعنی برش کمی باریک تر، سطح برش صاف تر است و تغییر شکل می تواند کاهش یابد.
ب- سرعت برش خیلی سریع است به طوری که انرژی خطی برش کمتر از مقدار لازم است. جت در شکاف نمی تواند به سرعت مذاب برش مذاب را فوراً منفجر کند تا مقدار زیادی کشش دنباله دار تشکیل شود. کاهش می یابد.
ج) هنگامی که سرعت برش خیلی کم است، زیرا محل برش آند قوس پلاسما است، برای حفظ ثبات خود قوس، نقطه CNC ناگزیر باید جریان رسانایی را در نزدیکی شکاف نزدیک به قوس پیدا کند. جهت شعاعی جت گرمای بیشتری را منتقل می کند، به طوری که برش عریض می شود. مواد مذاب در دو طرف برش جمع شده و در 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.
د) هنگامی که سرعت بسیار کم است، قوس حتی به دلیل پهن بودن برش خاموش می شود. این نشان می دهد که کیفیت برش خوب و سرعت برش از هم جدا نیستند.
3. جریان برش پلاسما
جریان برش یک پارامتر مهم فرآیند برش است که به طور مستقیم ضخامت و سرعت برش را تعیین می کند، یعنی توانایی برش، که بر استفاده صحیح از دستگاه برش پلاسما برای برش سریع با کیفیت بالا تأثیر می گذارد، پارامترهای فرآیند برش باید باشد. عمیقا فهمیده و تسلط یافته است.
الف. با افزایش جریان برش، انرژی قوس افزایش می یابد، ظرفیت برش افزایش می یابد و سرعت برش متناسب با آن افزایش می یابد.
ب- با افزایش جریان برش، قطر قوس افزایش می یابد و قوس ضخیم تر می شود و برش را گسترده تر می کند.
ج- جریان برش بیش از حد باعث افزایش بار حرارتی نازل می شود، نازل زودتر از موعد آسیب می بیند و کیفیت برش به طور طبیعی کاهش می یابد و حتی برش معمولی را نمی توان انجام داد.
هنگام انتخاب منبع تغذیه قبل از برش پلاسما، نمی توانید منبع تغذیه ای را انتخاب کنید که خیلی بزرگ یا خیلی کوچک باشد. برای منبع تغذیه ای که بیش از حد بزرگ است، در نظر گرفتن هزینه برش هدر است، زیرا اصلاً نمی توان از چنین جریان بزرگی استفاده کرد. همچنین، به دلیل صرفه جویی در بودجه هزینه برش، هنگام انتخاب منبع تغذیه پلاسما، انتخاب فعلی بسیار کم است، به طوری که نمی تواند نیازهای برش خود را در حین برش واقعی برآورده کند، که آسیب بزرگی برای خود دستگاه برش CNC است. . Gabortech به شما یادآوری می کند که جریان برش و نازل مربوطه را با توجه به ضخامت مواد انتخاب کنید.
4. ارتفاع نازل
نازل h8 به فاصله بین سطح انتهایی نازل و سطح برش اشاره دارد که بخشی از کل طول قوس را تشکیل می دهد. برش قوس پلاسما معمولاً از یک منبع تغذیه خارجی ثابت یا افت شدید استفاده می کند. پس از افزایش نازل h8، جریان کمی تغییر می کند، اما طول قوس را افزایش می دهد و باعث افزایش ولتاژ قوس می شود و در نتیجه قدرت قوس را افزایش می دهد. اما همزمان با افزایش طول قوس در معرض محیط، انرژی از دست رفته توسط ستون قوس افزایش می یابد.
در مورد اثر ترکیبی دو عامل، نقش اولی اغلب به طور کامل توسط دومی لغو می شود، اما انرژی موثر برش کاهش می یابد و در نتیجه ظرفیت برش کاهش می یابد. معمولاً نشان می دهد که نیروی دمیدن جت برش ضعیف شده است، سرباره باقیمانده در قسمت پایینی برش افزایش می یابد، و لبه بالایی بیش از حد ذوب می 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 h2 نازل ناگزیر باعث افزایش عرض برش می شود. بنابراین، بهبود سرعت برش و کیفیت برش با انتخاب نازل h8 تا حد امکان مفید است. با این حال، هنگامی که نازل h8 خیلی کم است، ممکن است باعث ایجاد پدیده قوس دوگانه شود. با استفاده از نازل بیرونی سرامیکی میتوان نازل h8 را روی صفر قرار داد، یعنی سطح انتهایی نازل مستقیماً با سطحی که قرار است برش داده شود تماس پیدا میکند و میتوان اثر خوبی به دست آورد.
5. آرک پاور
برای به دست آوردن یک قوس برش قوس پلاسما با فشار بالا، نازل برش از دهانه نازل کوچکتر، طول سوراخ بیشتر استفاده می کند و اثر خنک کننده را تقویت می کند، که می تواند جریان عبوری از سطح مقطع موثر نازل را افزایش دهد، یعنی چگالی توان قوس را افزایش دهد. اما در عین حال فشرده سازی باعث افزایش اتلاف توان قوس نیز می شود. بنابراین، انرژی موثر واقعی که برای برش استفاده می شود، کمتر از توان خروجی توسط منبع تغذیه است. نرخ ضرر عموماً بین 25 درصد و 50%. برخی از روش ها مانند برش قوس پلاسمایی فشرده سازی آب میزان تلفات انرژی بیشتر خواهد بود، این موضوع باید در هنگام انجام طراحی پارامترهای فرآیند برش یا محاسبه اقتصادی هزینه های برش در نظر گرفته شود.
ضخامت صفحات فلزی مورد استفاده در صنعت بیشتر در زیر می باشد 50mm. برش با قوس های پلاسما معمولی در این محدوده ضخامت اغلب منجر به برش های بزرگ و کوچک می شود و لبه بالایی برش نیز باعث کاهش دقت اندازه برش و افزایش میزان پردازش بعدی می شود. هنگام استفاده از قوس پلاسمایی اکسیژن و نیتروژن برای برش فولاد کربنی، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ، زمانی که ضخامت صفحه در محدوده 10 ~ است. 25mmمعمولاً هرچه مواد ضخیم تر باشد، عمود بودن لبه انتهایی بهتر است و خطای زاویه لبه برش 1 درجه ~ 4 درجه است. زمانی که ضخامت صفحه کمتر از 1mmبا کاهش ضخامت صفحه، خطای زاویه برش از 3 ° ~ 4 ° به 15 ° ~ 25 ° افزایش می یابد.
عموماً اعتقاد بر این است که علت این پدیده به دلیل عدم تعادل گرمای ورودی جت پلاسما در سطح برش است، یعنی انرژی قوس پلاسما در قسمت بالایی برش بیشتر از قسمت پایین آزاد می شود. 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 میتواند جت پلاسما با دمای بالا را گسترش دهد تا ناحیهای با دمای بالا یکنواختتر ایجاد کند و در عین حال سرعت جت را افزایش دهد که میتواند اختلاف عرض بین برشهای 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 نازل بیش از حد بالا h8 باعث افزایش اختلاف بین عرض بالا و پایین برش می شود.
