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

En el corte por plasma, 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 gases y el amperaje adecuados para los tipos y espesores de materiales 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 consistente, 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 hay debajo de la superficie lo que afectará la calidad del producto final.

Las distintas combinaciones de gases reaccionan de forma diferente con el borde de metal cortado y afectan a la soldabilidad de la superficie. Seleccionar la combinación de gases y el amperaje adecuados para los tipos y espesores de materiales es clave para garantizar soldaduras de alta calidad. Los gases que se pueden utilizar para el corte por plasma automatizado dependen del tipo de antorcha utilizada.

Los sistemas automatizados de corte por plasma de bajo costo están configurados con sopletes de un solo gas diseñados para cortar todo tipo de metales utilizando aire comprimido. Este tipo de sistema de plasma se ha vuelto extremadamente popular entre los fabricantes de metales que realizan trabajos en metal ornamental y producción de corte de placas de uso general en 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 suele incluir grandes cantidades de nitruros disueltos. El aire del taller está compuesto aproximadamente por 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; pulir 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 cortada de aluminio deberá pulirse antes de soldar. La superficie cortada del acero inoxidable también está muy oxidada. La superficie será de color gris oscuro y bastante crujiente debido a la formación de óxidos de níquel. Estas superficies no se pueden soldar sin pulirlas primero.

Se pueden utilizar gases cilíndricos como nitrógeno o nitrógeno/hidrógeno (95% nitrógeno/5% hidrógeno) 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 caudal total requerido para una antorcha de plasma monogas de 125 amperios es de hasta 550 pies cúbicos/hora (CFH). Esto aumentará los costos del gas porque un cilindro con una capacidad de 330 CFH estará vacío en 36 minutos.

Los sistemas de plasma configurados con antorchas 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 antorchas de doble gas enfriadas 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 doble gas refrigerados 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 necesarios según el material y el espesor seleccionados.

Además, la mayoría de estos sistemas están equipados con tecnología que aumenta el amperaje y el flujo de gas al inicio y al final de cada corte. Esto garantiza un rendimiento de corte constante y prolonga significativamente la vida útil de los consumibles. Sin él, la calidad de 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 cortada son necesarios 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 fina de óxido de hierro en la superficie cortada. Esta película se puede eliminar fácilmente con un tratamiento abrasivo. Sin embargo, si no se retira la película, la pintura aplicada a la superficie cortada simplemente puede desprenderse (consulte la Figura 2).

Amperaje, Espesor. Seleccionar el amperaje de corte apropiado para el espesor 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 cortes de uso general, la mayoría de los sistemas de plasma de precisión automatizados están diseñados para cortar acero inoxidable, desde calibre fino hasta 1½ pulgadas de espesor, con plasma de nitrógeno. Como gas protector se puede utilizar nitrógeno o aire comprimido de taller. El corte debe estar libre de escoria superior e inferior, tener una superficie de corte relativamente lisa y un bisel mínimo.

Si el metal de soldadura se va a aplicar directamente a las superficies cortadas desde un calibre delgado hasta ½ pulgada. material, es probable que gases como el plasma F5 (95% nitrógeno/5% hidrógeno) y una protección de nitrógeno produzcan cortes soldables. Es necesario pulir la superficie. 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 espesor y el amperaje de corte.

Para cortar placas de ½ a 1 ½ pulgadas, las mezclas de gases de plasma de argón/hidrógeno/nitrógeno con protección de nitrógeno producen resultados excelentes. Los bordes cortados con estas combinaciones suelen ser muy lisos, muy cuadrados y de color dorado. Algunos sistemas pueden utilizar plasma de nitrógeno y agua del grifo como protección. El proceso de corte con nitrógeno/agua produce un borde muy cuadrado y soldable a bajo costo para cortes de calibre fino a 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 el acero dulce, seleccionar el amperaje de corte adecuado es igualmente importante para producir excelentes resultados de corte por plasma (consulte la Figura 5).

Combinaciones de gases. Para cortes de uso general, la mayoría de los sistemas automatizados de corte por plasma de precisión cortan aluminio desde un calibre fino hasta 1 ½ pulgadas utilizando aire comprimido o plasma de nitrógeno. Como gas protector se utiliza nitrógeno o aire comprimido de taller. Nuevamente, el corte debe estar libre de escoria superior e inferior y tener una superficie de corte relativamente lisa con un bisel mínimo. Sin embargo, es probable que la cara cortada esté muy oxidada, áspera y bastante granulada. Se requerirá esmerilado para soldar la superficie de corte.

Las mezclas de plasma de argón/hidrógeno/nitrógeno y protección de nitrógeno que brindan resultados excelentes 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 una gama de espesores posibles. Los ingenieros de procesos trabajan para optimizar una variedad de espesores (generalmente en el medio del rango general de espesores). Este rango optimizado se denomina espesor del núcleo del proceso (PCT). Los espesores mayores o menores que el PCT pueden tener resultados variados en relación con la calidad del 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 al seleccionar 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. Nuevamente, seleccionar un amperaje de corte apropiado es tan importante como las combinaciones de gases para producir excelentes resultados de corte por plasma (consulte la Figura 5).

Los talleres que utilizan 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, tengan poca o ninguna escoria y tengan bordes cortados soldables.

La tecnología de corte de perfiles de metal 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 alta definición y precisión. 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 utilizar con los sistemas de corte por plasma permite a los fabricantes seleccionar el gas que tiene 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.