Optimering af plasmaskæring af tykt duplexstål: Parametre for lige kanter og minimal HAZ

Optimering af plasmaskæring af tykt duplexstål: Parametre for lige kanter og minimal HAZ

Plasmaskæring er den mest anvendte proces til at skære tykke plader hurtigt og effektivt. Men når dit materiale er høværdigt, korrosionsbestandigt duplexrustfrit stål, er indsatsen meget større. Et dårligt skær ser ikke bare dårligt ud – det kan kompromittere de egenskaber, du har betalt for.

Duplex-stål (som 2205 / UNS S32205) opnår deres styrke og korrosionsbestandighed fra en næsten 50/50 austenit-ferrit mikrostruktur. Overskydende varme fra skæring kan forskyde denne balance og danne en stor varmepåvirket zone (HAZ) med nitriderede, oxiderede kanter, som er hårde, sprøde og modtagelige for korrosion.

Denne guide giver en praktisk ramme til at optimere dine plasmaskæree parametre for at opnå rene, lige kanter med minimal HAZ på tykt duplex-stål (typisk ½" / 12 mm og derover).

Målet: Mere end blot en skæring

For duplex-stål defineres en vellykket plasmaskæring ved:

1. Lige, uden dross kanter: Minimal til ingen refraktær dross, som kræver omfattende slibning.

2. Minimal varmepåvirket zone (HAZ): Et smalt bånd af mikrostrukturmæssige ændringer.

3. Bevaret korrosionsbestandighed: Skærekanterne bør ikke være et svagt punkt for pitting eller spaltekorrosion.

4. Stabil lysbue: En jævn, ensartet skæring uden fælleskæring eller afrunding af kanten.

Dette opnås ved en præcis balance mellem effekt, hastighed, gas og udstyr.

De fire søjler til optimering

1. Udstyr og forbrugsdele: Den ufravigelige grundlæggelse

Du kan ikke optimere en skæring med slidte dele. Dette er det vigtigste trin.

• Plasmasystem: A Høj Definition (HD) eller XTRA-Definition (XD) plasmasystem anbefales stærkt til materialer over 1" (25 mm). Disse systemer bruger en konstrueret lysbue og avanceret gas sekventering til en skarpere, renere skæring. Almindelig luftplasma vil virke, men vil producere en bredere varmepåvirket zone og mere fælleskæring.

• Forbrugsmaterialer:  Brug originale forbrugsvarer og udskift dem før når de er helt slidte. En slidt elektrode eller dyse vil forvrænge buen, øge skærevinkelbredden og lede overskydende varme til materialet.

• Brænderhøjdekontrol (THC): En stabil og ensartet afstand er afgørende for korrekt kantvinkel. Manuelt skæring anbefales ikke til kritiske opgaver.

2. Valg af gas: Nøglen til kemien og køling

Gassen bruges ikke kun til plasma-buen; den bruges også til skærmning. Til duplexstål bør du aldrig bruge komprimeret luft som plasmagas. Sauerstoffet og nitrogenet i luften vil forurene skærekanterne.

Standardgassystemet til rustfrit og duplexstål er Nitrogen eller Argon-hydrogen til plasmagassen og CO2 eller Luft til den sekundære skjoldgassen.

• Plasmagas (primær):

  • Nitrogen (N₂): Det mest almindelige og økonomisk fordelagtige valg. Det giver god skære-kvalitet og hastighed. Det kan føre til nitrering ved kanterne, men dette kan håndteres med korrekte parametre.

  • Argon-hydrogen (H-35 eller lignende, f.eks. 65 % Ar / 35 % H₂): Det mest avancerede valg for den bedste kanterkvalitet på tykt materiale. Hydrogen tilføjer termisk ledningsevne, hvilket gør buen varmere og mere fokuseret, og giver derved mere lodrette kanter og fjerner smeltet metal mere effektivt. Kræver et system, der er certificeret til brug med flere gasser.

• Skjoldgas (sekundær):

  • Kuldioxid (CO₂) eller nogle gange Luft bliver brugt. Formålet med beskyttelsesgassen er at blæse det smeltede metal væk og hjælpe med at køle den øverste kant, hvilket reducerer oxidation og HAZ.

3. Indstilling af parametre: Kunsten at skabe balance

Disse parametre er indbyrdes afhængige. De nedenstående værdier er et udgangspunkt for et moderne HD-plasma system (f.eks. Hypertherm, ESAB, Lincoln), der bruger nitrogenplasmagas. Rådfør dig altid med din maskines brugermanual.

Samspil:

• For langsomt / for meget ampere: Indfører overdreven varme i materialet. Medfører en bred HAZ, afrundede kanter i toppen og tung, svær at fjerne lavhastigheds-slagge.

• For hurtigt / for lidt ampere: Buen vil ikke penetrere helt, hvilket fører til en afrundet kant og vedholdende højhastigheds-slagge, der smelter fast til bunden af pladen.

• Forkert gastryk: Lavt tryk svækkker buen; højt tryk kan forårsage sprøjt og en ustabilt bue.

4. Bedste praksis efter skæring: Færdiggørelse af arbejdet

Selv et perfekt snit kræver lidt opmærksomhed.

• Køling: Efterspil pladen til at køle af naturligt. Mæsk den ikke med vand, da dette kan inducere uønskede spændinger.

• Fjernelse af smeltet brænderesidu: Et godt optimeret snit i duplex vil have meget lidt eller slet ingen brænderesidu, som ofte kan fjernes med hånden eller med et enkelt slag med en hammer. Undgå aggressiv slibning af skærekanterne.

• Rengøring: Fjern varmefarvningen (den blå/orange oxidationslag) fra de øverste og nederste kanter. Dette lag er udtømt for krom og modtageligt for korrosion. Brug en dedikeret rustfri stålbørste (aldrig en, der er brugt på kulstål) eller passende slibende flappskiver.

• Kritiske anvendelser: Ved dele, der er udsat for stærkt ætsende miljø, bør du overveje at lette slibning eller maskinbearbejdning af snitkanten for at fjerne hele HAZ og genskabe en upåvirket, korrosionsbestandig overflade.

Fejlfinding af almindelige problemer på Duplex

Konklusion: Præcision er afgørende

At skære tykt duplexstål er et bevis på principperne i 'dåselig input, dåselig output'. Du kan ikke kompensere for slidt udstyr eller forkert gas ved at justere parametre.

Opskriften til succes er:

1. Start med et velvedligeholdt HD-plasma-system og nye forbrugsvarer.

2. Brug de korrekte gasser – Nitrogen eller Argon-Hydrogen, aldrig luft.

3. Find det optimale punkt mellem strømstyrke og skærehastighed til din specifikke pladetykkelse. Brug producentens tabeller som udgangspunkt.

4. Afslut korrekt ved at fjerne varmefarvning fra skærekanterne for at genskabe korrosionsbestandigheden.

Ved at behandle plasmaprocessen som en præcis termisk operation frem for blot et groft skæreredskab, sikrer du, at dine højtydende duplexstålkomponenter fungerer som designet, fra deres kerne til deres yderste kant.