Optimalisering av plasmaskjæring av tykt duplexstål: Parametere for rette kanter og minimal HAZ

Optimalisering av plasmaskjæring av tykt duplexstål: Parametere for rette kanter og minimal HAZ

Plasmaskjæring er den mest brukte metoden for å kutte gjennom tykke plater raskt og effektivt. Men når materialet ditt er høyverdig, korrosjonsbestandig duplex rustfritt stål, er innsatsen mye høyere. En dårlig skjæring ser ikke bare dårlig ut – den kan kompromittere de egenskapene du har betalt for.

Duplexstål (som 2205 / UNS S32205) får sin styrke og korrosjonsbestandighet fra en nesten 50/50 austenitt-ferritt mikrostruktur. Overskytende varme fra skjæring kan forskyve denne balansen og skape en stor varmepåvirket sone (HAZ) med nitriderte, okserede kanter som er harde, skrøpelig og mottagelig for korrosjon.

Denne veiledningen gir en praktisk ramme for å optimere plasmaskjæreparametrene dine for å oppnå rene, rettvinklede kanter med minimal HAZ på tykk duplexstål (vanligvis ½" / 12 mm og over).

Målet: Mer enn bare en skjæring

For duplexstål defineres en vellykket pluteskjæring av:

1. Rektangulære, renne kanter: Minimal eller ingen refraktær slagg som krever omfattende sliping.

2. Minimal varmepåvirket sone (HAZ): En smal bånd av mikrostrukturendring.

3. Bevart korrosjonsbestandighet: Skjærekanter bør ikke være et svakt punkt for pitting eller sprekkekorrosjon.

4. Stabil lysbue: En jevn, konsistent skjæring uten avskriving eller rundkant på toppen.

Dette oppnås ved en nøyaktig balanse mellom effekt, hastighet, gass og utstyr.

De fire søylene for optimalisering

1. Utstyr og forbruksdeler: Den uunnværlige grunnsteinen

Du kan ikke optimalisere et skjær med slitte deler. Dette er det viktigste trinnet.

• Plasmasystem: A Høydefinisjon (HD) eller XTRA-definisjon (XD) plasmasystem anbefales sterkt for tykkelser over 1" (25 mm). Disse systemene bruker en innsnevret lysbue og avansert gasssekvensering for et skarpere og renere skjær. Konvensjonell luftplasma vil fungere, men vil produsere et bredere varmepåvirkningsområde og mer avskriving.

• Forbruksgoder:  Bruk originale forbruksvarer og erstatt dem før når de er helt slitte. En slitt elektrode eller dys vil forringe buen, øke kappbredden og føre til overskuddsvarme i materialet.

• Torch Height Control (THC): En stabil og konstant avstand er avgjørende for nøyaktige kanter. Manuell skjæring anbefales ikke for kritisk arbeid.

2. Gassvalg: Nøkkelen til kjemi og kjøling

Gassen er ikke bare til plasma-buen; den er også til skjerming. For duplexstål bør du aldri bruke komprimert luft som plasmagass. Oksygenet og nitrogenet i luften vil forurense skjærekanter.

Standard gassoppsett for rustfritt og duplexstål er Nitrogen eller Argon-hydrogen for plasma gassen og CO2 eller Luft for den sekundære skjermgassen.

• Plasmagass (primær):

  • Nitrogen (N₂): Det mest vanlige og kostnadseffektive valget. Det gir god kuttkvalitet og hastighet. Det kan føre til noe nitridannelse på kanten, men dette er håndterlig med riktige parametere.

  • Argon-hydrogen (H-35 eller lignende, f.eks. 65 % Ar / 35 % H₂): Det premiumvalget for best mulig kantkvalitet på tykt materiale. Hydrogenen øker varmeledningsevnen, noe som gjør buen varmere og mer fokusert, noe som gir en kvadratiskere kant og fjerner smeltebraun mer effektivt. Krever et system som er klassifisert for bruk med flere gasser.

• Skjermgass (sekundær):

  • Karbon Dioxide (CO₂) eller noen ganger Luft brukes. Oppgaven til skjoldgassen er å blåse bort smeltet metall og hjelpe til med å kjøle toppkanten, slik at oksidasjon og HAZ reduseres.

3. Justering av parametrene: Kunsten å finne balansen

Disse parameterne er avhengige av hverandre. Verdiene nedenfor er et utgangspunkt for et moderne HD-plasma-system (f.eks. Hypertherm, ESAB, Lincoln) som bruker nitrogenplasmagass. Sjekk alltid maskinens manual.

Samspillet:

• For Sakte / For Høy Ampèr: Setter inn overflødig varme i materialet. Fører til en bred sveisesone (HAZ), avrundede kanter og tung, vanskelig å fjerne slagg ved lav hastighet.

• For raskt / for lav ampere: Sveisen vil ikke trenge godt nok inn, noe som fører til en avskrå skjærekant og motstandskraftig slagg ved høy hastighet som smelter seg fast igjen under platen.

• Feil gasspressur: Lavt trykk svekker sveiselysbuen; høyt trykk kan føre til sprut og en ustabilt sveiselys.

4. Beste praksis etter skjæring: Fullføre jobben

Selv en perfekt skjæring krever litt omsorg.

• Kjøling: La platen kjøles naturlig. Ikke slukk den med vann, da dette kan føre til uønskede spenninger.

• Fjerning av slagg: En godt optimalisert skjæring på duplex gir lite eller ingen slagg, ofte mulig å fjerne med hånden eller med ett enkelt slag fra en hammer. Unngå kraftig sliping langs skjærekanter.

• Rengjøring: Fjern varmetonen (den blå/oransje oksidasjonslaget) fra topp- og bunnkanter. Dette laget er tapt for krom og utsatt for korrosjon. Bruk en dedikert rustfri stålbørste (aldri en som er brukt på karbonstål) eller egnet slipeskiver.

• Kritiske anvendelser: For deler som er utsatt for svært korrosive miljøer, vurder å lette slipeskive eller maskinere skjærekanter for å fjerne hele HAZ-området og gjenopprette en ren, korrosjonsbestandig overflate.

Feilsøking av vanlige problemer på Duplex

Konklusjon: Presisjon er viktigst

Å kutte tykk duplexstål er et bevis på prinsippet om «dårlig inn, dårlig ut». Du kan ikke kompensere for slitt utstyr eller feil gasser med justeringer av parametere.

Oppskriften for suksess er:

1. Start med et godt vedlikeholdt HD-plasma system og nye forbruksdeler.

2. Bruk de riktige gassene – Nitrogen eller Argon-Hydrogen, aldri luft.

3. Finn den optimale innstillingen mellom ampere og kuttetakt for din spesifikke plate. Bruk produsentens tabeller som utgangspunkt.

4. Fullfør riktig ved å fjerne varmetone fra kantene etter tilbakeføring for å gjenopprette korrosjonsbestandigheten.

Ved å behandle plasmaprosessen som en nøyaktig termisk operasjon i stedet for bare et grovt skjæreverktøy, sikrer du at dine høytytende duplexstålkomponenter fungerer som de er designet, fra kjernen og ut til kanten.