Cómo los fabricantes de metales pueden optimizar la calidad del corte por plasma

Mar 07, 2023

En el corte por plasma, las diferentes combinaciones de gases reaccionan de manera diferente con el borde del metal cortado y afectan la soldabilidad de la superficie. Seleccionar la combinación de gas y el amperaje adecuados para los tipos y espesores de material es clave para garantizar soldaduras de alta calidad.

Cuando se utiliza el corte por plasma automatizado, es crucial entregar piezas cortadas con precisión de manera uniforme, con un bisel mínimo y poca o ninguna escoria. Los sistemas automatizados de corte por plasma pueden producir piezas cortadas con precisión con una variedad de combinaciones de gases, pero es lo que está debajo de la superficie lo que afectará la calidad del producto final.

Las diferentes combinaciones de gases reaccionan de manera diferente con el borde de metal cortado y afectan la soldabilidad de la superficie. Seleccionar la combinación de gas y el amperaje adecuados para los tipos y espesores de material es clave para garantizar soldaduras de alta calidad. Los gases que se pueden utilizar para el corte por plasma automatizado dependen del tipo de soplete utilizado.

Los sistemas de corte por plasma automatizados de bajo costo están configurados con sopletes de un solo gas diseñados para cortar todo tipo de metales usando aire comprimido en el taller. Este tipo de sistema de plasma se ha vuelto extremadamente popular entre los fabricantes de metal que realizan trabajo de metal ornamental y producción de corte de placa de propósito general de volumen relativamente bajo.

Sin embargo, la calidad de corte que ofrece el plasma de aire puede ser inferior a la que requiere un trabajo. Por ejemplo, la cara de una placa de acero cortada con aire a menudo incluye grandes cantidades de nitruros disueltos. El aire de la tienda es aproximadamente un 78 % de nitrógeno y un 21 % de oxígeno. Cuando se aplica GMAW directamente a la superficie cortada, los nitruros a menudo quedan atrapados dentro de la soldadura a medida que el metal se solidifica; rectificar la superficie del borde cortado antes de soldar elimina ese problema de nitruración.

Cuando el aluminio se corta con plasma de aire, la cara cortada está muy oxidada y tiene un aspecto muy granulado. La cara de corte de aluminio requerirá esmerilado antes de soldar. La superficie cortada del acero inoxidable también está muy oxidada. La superficie será de color gris oscuro y bastante costrosa por la formación de óxidos de níquel. Estas superficies no se pueden soldar sin esmerilarlas primero.

Los gases del cilindro como nitrógeno o nitrógeno/hidrógeno (95 % nitrógeno/5 % hidrógeno) se pueden utilizar con algunos sistemas de soplete de un solo gas en metales no ferrosos para mejorar la calidad de la superficie de corte. Sin embargo, el índice de flujo total requerido para una antorcha de plasma de un solo gas de 125 amperios es de 550 pies cúbicos/hora (CFH). Esto aumentará los costos de gasolina porque un cilindro con una capacidad de 330 CFH estará vacío en 36 minutos.

Los sistemas de plasma configurados con sopletes de un solo gas tienen una vida útil de los consumibles significativamente más corta y costos operativos más altos que los sistemas de plasma configurados con sopletes de dos gases refrigerados por líquido. Los sistemas de plasma de aire no están equipados con tecnología de larga duración.

Los sistemas de corte por plasma de precisión de producción de alto volumen están configurados con sopletes de gas dual enfriados por líquido, sofisticados sistemas automáticos de suministro de gas y selección de procesos. Las tablas de corte integradas en el CNC ajustan los parámetros de corte y seleccionan los gases requeridos según el material y el grosor seleccionados.

Además, la mayoría de estos sistemas están equipados con tecnología que aumenta el amperaje y el flujo de gas al comienzo y al final de cada corte. Esto asegura un rendimiento de corte consistente y extiende significativamente la vida útil de los consumibles. Sin él, la calidad del corte cambia drásticamente durante la vida útil de un juego de consumibles.

El tipo de metal a cortar, el espesor del material y la soldabilidad de la cara de corte requerida para determinar qué combinaciones de gases se recomiendan.

Combinaciones de gases. El corte por plasma, láser y oxicorte utiliza oxígeno para cortar acero. Los tres procesos dejan una película muy delgada de óxido de hierro en la superficie cortada. Esta película se puede quitar fácilmente con un tratamiento abrasivo. Sin embargo, si no se quita la película, la pintura aplicada a la superficie cortada puede simplemente desprenderse (vea la Figura 2).

Amperaje, Espesor. Seleccionar el amperaje de corte apropiado para el grosor del material es tan importante para producir excelentes resultados de corte por plasma como elegir el gas apropiado (consulte las Figuras 1 y 3).

Combinaciones de gases. Para el corte de uso general, la mayoría de los sistemas de plasma de precisión automatizados están diseñados para cortar acero inoxidable, desde calibre delgado hasta 1½ pulgadas de espesor, con plasma de nitrógeno. Se puede utilizar nitrógeno o aire comprimido de taller como gas de protección. El corte debe estar libre de escoria superior e inferior, tener una superficie de corte relativamente suave y tener un bisel mínimo.

Si el metal de soldadura se va a aplicar directamente a las superficies cortadas desde un calibre delgado hasta ½ pulg. material, es probable que gases como el plasma F5 (95 % nitrógeno/5 % hidrógeno) y un escudo de nitrógeno produzcan cortes soldables. Se requiere pulido superficial. Algunos sistemas de plasma incluyen suministro de gas que puede mezclar argón, hidrógeno y nitrógeno para obtener mezclas de gas de plasma personalizadas, según el grosor y el amperaje de corte.

Para cortar placas de ½ a 1 ½ pulgadas, las mezclas de gas de plasma de argón/hidrógeno/nitrógeno con protección de nitrógeno producen resultados superiores. Los bordes cortados con estas combinaciones suelen ser muy suaves, muy cuadrados y tienen un color dorado. Algunos sistemas pueden usar plasma de nitrógeno y agua del grifo como escudo. El proceso de corte con nitrógeno/agua produce un borde muy cuadrado y soldable a bajo costo para cortar calibres delgados de 1 ½ pulgadas. lámina.

Tenga en cuenta que las combinaciones de gases como el plasma F5 con protección de nitrógeno y el plasma de argón/hidrógeno/nitrógeno con protección de nitrógeno requieren una ventana estrecha de parámetros (velocidad y voltaje) para producir resultados óptimos. Es posible que se requieran algunos ajustes en la velocidad de corte y el voltaje.

Consulte la Figura 4 para obtener resultados representativos de varias combinaciones de gases.

Amperaje, Espesor. Al igual que con el acero dulce, la selección del amperaje de corte adecuado es igualmente importante para producir excelentes resultados de corte por plasma (consulte la Figura 5).

Combinaciones de gases. Para el corte de propósito general, la mayoría de los sistemas automatizados de corte por plasma de precisión cortan aluminio de calibre delgado a 1 ½ pulgadas utilizando aire comprimido o plasma de nitrógeno. Como gas de protección se utiliza nitrógeno o aire comprimido del taller. Nuevamente, el corte debe estar libre de escoria superior e inferior y tener una superficie de corte relativamente suave con un mínimo de bisel. Sin embargo, es probable que la cara cortada esté muy oxidada, áspera y bastante granulosa. Se requerirá esmerilado para la soldadura de superficie cortada.

Las mezclas de plasma de argón/hidrógeno/nitrógeno y escudo de nitrógeno que brindan resultados de primera calidad deben usarse solo si el metal de soldadura se aplicará directamente a las superficies cortadas de aluminio de ¼ a 1 ½ pulgadas para lograr bordes lisos, cuadrados y soldables. Algunos sistemas permiten escudos de plasma de nitrógeno y agua del grifo. En calibre delgado a 1 pulg. placa, el proceso de nitrógeno/agua produce un borde cuadrado y soldable a bajo costo.

FIGURA 1. La tabla para cada proceso de corte contiene un rango de espesores posibles. Los ingenieros de procesos trabajan para optimizar un rango de espesores (generalmente en el medio del rango general de espesores). Este rango optimizado se denomina grosor del núcleo del proceso (PCT). Los espesores mayores o menores que el PCT pueden tener resultados variados en relación con la calidad de corte, la velocidad de corte y la capacidad de perforación. Cada categoría tiene un número de categoría de proceso único (del 1 al 5) que se correlaciona con el rendimiento que puede esperar cuando selecciona este proceso. El número de categoría de proceso para el proceso que elija cambia el equilibrio calidad-velocidad.

La figura 6 muestra resultados representativos de las combinaciones de gases enumeradas.

Amperaje, Espesor. Una vez más, la selección de un amperaje de corte adecuado es igualmente importante para producir excelentes resultados de corte por plasma como las combinaciones de gases (consulte la Figura 5).

Los talleres que utilicen corte por plasma también competirán con los procesos de corte por láser y chorro de agua. Hoy en día, los clientes de los fabricantes exigen que las piezas cortadas con plasma sean precisas con un bisel mínimo, que tengan poca o ninguna escoria y que tengan bordes de corte soldables.

La tecnología de corte de perfiles metálicos ha experimentado cambios increíbles en los últimos 50 años. La mayoría de los talleres que realizan corte por plasma están configurados con sistemas de plasma de precisión de alta definición. Los fabricantes de equipos de plasma de precisión continúan invirtiendo en su búsqueda de la mejora continua del corte por plasma. La variedad de opciones de gas que se pueden usar con los sistemas de corte por plasma permite a los fabricantes seleccionar el gas que tenga más sentido para una aplicación específica.

Los fabricantes deben evaluar las especificaciones del proyecto antes de decidir qué combinación de gases es la más adecuada para el trabajo.