Cięcie plazmą CNC – obróbka metali plazmą CNC

Cięcie plazmą to metoda, która w przemyśle znajduje zastosowanie już od kilkudziesięciu lat. Początkowo w ten sposób rozcinano głównie stal nierdzewną i czarną, a także aluminium. Jednak obecnie technika ta umożliwia szybkie cięcie wszystkich materiałów, które przewodzą prąd elektryczny, na co wpłynął rozwój technologiczny. Czym właściwie jest plazma i jak za jej pomocą można przeciąć metal?

Co to jest plazma i cięcie plazmowe?

Plazma to inaczej zjonizowana materia, którą często określa się czwartym stanem skupienia. Pod względem struktury przypomina ona gaz, ale różni się od niego wyższą jonizacją cząstek. Plazma przewodzi prąd elektryczny, co wynika z dużej ilości jonów mających różny ładunek i swobodnych elektronów. Jej opór maleje ze wzrostem temperatury (co odróżnia ją od metali). Możemy wyróżnić trzy stany plazmy, w zależności od natężenia przepływającego w niej prądu:

• czarny prąd – przy bardzo małym natężeniu nie ma emisji światła widzialnego,
• wytwarzanie światła – dzieje się to przy większym natężeniu, takie zjawisko można zaobserwować w lampach jarzeniowych,
• powstanie łuku elektrycznego – dochodzi do tego, kiedy natężenie prądu wzrośnie i przekroczy graniczną wartość. Właściwość tę wykorzystuje się przy spawaniu i cięciu plazmą.

Jak wygląda cięcie plazmą? Proces ten polega na topieniu oraz wyrzucaniu metalu ze szczeliny cięcia za pomocą mocno skoncentrowanego, plazmowego łuku elektrycznego. Ma on dużą energię kinetyczną i jarzy się pomiędzy rozcinanym elementem a nietopliwą elektrodą. Plazma wytwarzana jest przy użyciu specjalnego palnika. Przez jarzący się łuk przepuszczany jest strumień sprężonego gazu, co prowadzi do jego jonizacji, strumień plazmy powstaje za sprawą dużego zagęszczenia mocy, a za jego skupianie odpowiada zamontowana w palniku dysza. Ścianki dyszy są chłodzone, w efekcie czego dochodzi do zawężenia kolumny łuku.

Cięcie plazmowe odbywa się z wykorzystaniem bardzo wysokiej temperatury w jądrze łuku (od 10 000 do 30 000 K) i dużej prędkości strumienia plazmy. Dzięki temu rozcinany materiał topi się i jest wydmuchiwany ze szczeliny. Jako gaz plazmotwórczy powszechnie stosowane jest powietrze, ale w przypadku sprzętów o dużej mocy wykorzystuje się: wodór, argon, dwutlenek węgla, azot lub odpowiednie mieszanki (argon-hel i argon-wodór). Za pomocą plazmy możliwe jest przecięcie takich materiałów jak: stal stopowa i węglowa, mosiądz, żeliwo, miedź czy aluminium i jego stopy.

Przecinarki plazmowe w sklepie allweld.pl

Przy użyciu palnika plazmowego można wykonać różnego rodzaju cięcia:

• Podstawowe – inaczej zwykłe rozcięcie elementu od krawędzi.
• Szablonowe – najpierw przebijamy się przez środek elementu, a następnie prowadzimy palnik wzdłuż szablonu.
• Ukosowanie – palnik jest pochylony pod kątem, aby uzyskać ukośną krawędź po przecięciu.
• Żłobienie – tworzenie regularnych wyżłobień w materiale za pomocą specjalnych części eksploatacyjnych.
• Zmechanizowane – jest możliwe po zainstalowaniu systemu plazmowego na stole CNC.

Jakie są parametry cięcia plazmowego?

Cięcie plazmą to metoda, której rezultat jest w dużej mierze uzależniony od sposobu ustawienia parametrów. Jeśli zostaną one źle dobrane, praca nie będzie komfortowa i uzyskanie oczekiwanego efektu może okazać się bardzo trudne. Podstawowe parametry cięcia plazmowego to:

• Natężenie prądu – ma wpływ na temperaturę oraz energię łuku plazmowego. Ustawienie zbyt dużego natężenia przyczynia się do pogorszenia jakości cięcia. Pojawia się wówczas odchylenie od prostopadłości, zaokrąglenie górnych krawędzi, zwiększa się też szerokość szczeliny. Z kolei za małe natężenie początkowo prowadzi do powstawania nawisów metalu przy dolnej krawędzi, a później do braku przecięcia. Ustawienie wyższej wartości natężenia prądu wymaga zastosowania dyszy tnącej mającej większą średnicę. Parametr ten regulujemy bezpośrednio w przecinarce.
• Prędkość cięcia – należy dobierać ją do natężenia prądu oraz grubości przecinanego materiału. Ustawienie zbyt małej prędkości powoduje przerywanie łuku plazmowego, a skutkiem tego jest szybsze zużycie elektrod i dysz. Powstają wtedy nacieki usuwanego metalu oraz duża ilość przylegającego żużla. Za wysoka prędkość cięcia prowadzi do pojawienia się dużego ukosu powierzchni cięcia, znacznej ilości przylegającego żużla lub nawet nieprzecięcia elementu. Uważa się, że optymalna prędkość jest ustawiona wtedy, kiedy kąt strumienia plazmy względem elektrody wynosi 45 stopni.
• Napięcie łuku – wpływa na to, jak sprawnie przebiega proces cięcia, dlatego trzeba je precyzyjnie ustawić. Parametr ten mieści się w zakresie od 50 do 200 V, w zależności od natężenia prądu.
• Grubość cięcia – im grubszy jest przecinany element, tym większe powinno być natężenie prądu i mniejsza prędkość cięcia. Każdy producent przecinarek plazmowych podaje maksymalną grubość cięcia danego sprzętu dla określonego materiału, uwzględniając dwie wartości. Są to: maksymalna grubość cięcia jakościowego i maksymalna grubość cięcia rozdzielającego. Ta pierwsza dotyczy cięcia, po którym powierzchnia przedmiotu w miejscu rozcięcia jest dobrej jakości, a druga cięcia bez zachowania dobrej jakości.
• Rodzaj, ciśnienie oraz natężenie przepływu gazu plazmowego – rodzaj zastosowanego gazu i jego ciśnienie mają wpływ na prędkość wypływu strumienia plazmy z palnika. Jak już zostało wspomniane, powszechnie wykorzystywane jest powietrze, jego wymagane ciśnienie określane jest przez producentów przecinarek, zwykle mieści się w zakresie od 4 do 7 barów.
• Położenie palnika względem przecinanego przedmiotu – palnik plazmowy należy prowadzić prostopadle do rozcinanej powierzchni. Zależnie od jego konstrukcji dysza może stykać się bezpośrednio z ciętym materiałem lub zachowywać odstęp za pomocą sprężyny dystansowej. Odległość palnika od elementu musi być dobrana w taki sposób, aby nie doszło do uszkodzenia dyszy plazmowej. Jednocześnie musi być zachowana odpowiednia jakość cięcia.
• Rodzaj oraz konstrukcja elektrody – producenci oferują elektrody do cięcia plazmą różniące się konstrukcją, sposobem mocowania i chłodzenia. Pod względem średnicy dopasowuje się je do natężenia prądu.
• Średnica dyszy tnącej – wybierając dyszę tnącą o odpowiedniej średnicy, należy kierować się zaleceniami producenta.

Jakie są zalety i wady cięcia plazmowego?

Metoda cięcia plazmowego ma kilka istotnych zalet. Za jedną z najważniejszych uznaje się możliwość osiągania bardzo dużej prędkości pracy, często jest ona nawet 7-krotnie wyższa w porównaniu do tempa cięcia tlenowo-gazowego. Bardzo istotne jest też to, że kiedy do przecinania materiału wykorzystujemy plazmę, jego powierzchnia nie jest podgrzewana do bardzo wysokiej temperatury i nie ma ryzyka, że znacząco zmieni się jego struktura. Pozostałe zalety cięcia plazmowego to:

• dobra jakość powierzchni cięcia,
• niewielka szczelina cięcia,
• możliwość szybkiego przebicia się przez materiał,
• łatwa automatyzacja procesu,
• możliwość precyzyjnego cięcia według szablonu,
• szeroki zakres grubości cięcia, od 0,5 mm do nawet 160 mm,
• możliwość cięcia materiałów na skos i w pionie.

Mimo że cięcie plazmą to nowoczesna i skuteczna metoda, nie jest pozbawiona wad. Procesowi przecinania materiału towarzyszy bardzo duży hałas, który jest generowany przez przecinarkę, wytwarzana jest także duża ilość dymu i gazów (choć to można zniwelować, wykonując cięcie plazmowe pod wodą). Operator urządzenia jest ponadto narażony na promieniowanie UV. Ze względu na to, że krawędzie materiału nagrzewają się od plazmy, problemem nierzadko jest utrzymanie ich prostopadłości. Co prawda zmiany strukturalne nie zachodzą na całej powierzchni przecinanego elementu, jednak czasami można zaobserwować je w strefie cięcia. Ponadto są osoby, które uważają, że technologia cięcia plazmowego nie należy do najtańszych. Zakup solidnej przecinarki plazmowej to stosunkowo duży wydatek, ale dzięki niej można uzyskać bardzo dobre efekty, poza tym cięcie materiałów plazmą wiąże się z oszczędnością czasu.

Łatwość automatyzacji procesu cięcia plazmowego

Jedną z zalet cięcia plazmowego jest możliwość łatwej automatyzacji całego procesu. To sprawia, że praca przebiega szybciej, a jednocześnie zachowana zostaje precyzja. Kiedy cięcie plazmą zostaje zautomatyzowane, ryzyko popełnienia pomyłki jest zmniejszone do minimum, gdyż za wszystko odpowiadają komputerowe oraz maszynowe systemy. Ponadto zapewnia to powtarzalność całego procesu, a wszystkie wycięte elementy wyglądają identycznie. Po wykonaniu cięcia plazmą CNC przeważnie nie trzeba już dodatkowo wykańczać krawędzi, gdyż powierzchnia jest gładka i czysta. Za automatyzacją procesu przemawia także to, że możliwe jest zminimalizowanie ilości powstających odpadów (z uwagi na odpowiednie zaplanowanie cięcia).

Stół CNC w sklepie allweld.pl

Jak wygląda obróbka metali plazmą CNC? Najpierw należy przygotować projekt elementów za pomocą specjalnego oprogramowania, a następnie w odpowiedni sposób skonfigurować maszynę. Wymaga to założenia zestawu, czyli właściwie dobranej dyszy oraz elektrody. Jeśli wszystko zostało przygotowane, można już uruchomić proces cięcia. Zazwyczaj jedynym obowiązkiem pracownika wyznaczonego do obsługi maszyny jest kontrolowanie jej pracy.

Stoły do cięcia plazmą - jaki wybrać?

Stoły do cięcia plazmą są wykorzystywane nie tylko w dużych przedsiębiorstwach przemysłowych, ale również w tych średnich i małych, a nawet niewielkich warsztatach. Cechy, jakimi powinien wyróżniać się tego typu sprzęt, to przede wszystkim: wysoka jakość wykonania, solidna konstrukcja i dobrze dobrane wyposażenie. Ponieważ zautomatyzowane cięcie plazmowe to coraz częściej wykorzystywana metoda, pozwalające na to stoły znalazły się również w sklepie Allweld. Oferujemy zaawansowane technologicznie urządzenia wykorzystujące nowoczesne rozwiązania, które są realizowane pod indywidualne zamówienia kupujących. Jednym z godnych uwagi modeli jest Spartus Pro Gladiator 3050 z powierzchnią roboczą 1550 x 3050 mm. Standardowe wyposażenie stołu to m.in. komputer z oprogramowaniem My Plasm CNC, przewody przyłączeniowe oraz aluminiowy zbiornik wody. Sprzęt wykorzystuje technologię Torch Height Control, która automatycznie koryguje wysokość palnika do ustawionych parametrów napięcia łuku. Jego prędkość przejazdowa to 40 m/min, a prędkość cięcia 15 m/min.

Dużą popularnością cieszy się też profesjonalny stół CNC Spartus Pro Gladiator 2050 z powierzchnią roboczą 1050 x 2050 mm. On również ma aluminiowy zbiornik na wodę, za sprawą którego cięciu plazmą nie towarzyszy tak duży hałas, wytwarzana jest też mniejsza ilość dymu. Urządzenie ma kilka ważnych zalet: oparty na bezsmarowych wózkach rolkowych układ jezdny, odpowiadające za napęd silniki krokowe oraz dokładność pozycjonowania +/- 0,02 mm/m. Podobnie jak inne oferowane przez nas stoły CNC do cięcia plazmą, model ten pozwala na pracę ze wszystkimi materiałami przewodzącymi prąd elektryczny, m.in. stalą nierdzewną i aluminium. Istotne jest również to, że urządzenia Spartus z serii Gladiator są wykonywane w Polsce, a ich projekty powstają w oparciu o wieloletnie doświadczenie konstruktorów. Osoby mające wątpliwości, jaki stół do cięcia plazmą kupić, zachęcamy do kontaktu z naszym działem sprzedaży, zapewniamy fachowe doradztwo w tym zakresie.

 

Zobacz inne ciekawe artykuły z naszego bloga:

- Spawanie ocynku - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania ocynku

- Spawanie Mosiądzu - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie aluminium - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie żeliwa - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie elektrodą - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania elektrodą MMA

- Spawarki inwertorowe - Wszystko o spawarkach inwertorowych

- Prostownik do akumulatorów - Zobacz polecane prostowniki do ładowania akumulatorów

- Oznaczenia spoin spawalniczych - Zobacz jakie są rodzaje spoin spawalniczych

 

Poradnik zakupowy: 

- Spawarka dla amatora i początkującego majsterkowicza

- Spawarka inwertorowa do 500 zł

- Spawarka inwertorowa do 1000 zł

- Spawarka inwertorowa od 1000 do 2000 zł

- Jak wybrać odpowiednią spawarkę do swoich potrzeb