Optymalizacja cięcia plazmowego grubej stali podwójnej: parametry zapewniające proste krawędzie i minimalną strefę wpływu ciepła (HAZ)

Optymalizacja cięcia plazmowego grubej stali podwójnej: parametry zapewniające proste krawędzie i minimalną strefę wpływu ciepła (HAZ)

Cięcie plazmowe to podstawowa metoda szybkiego i skutecznego przecinania grubych blach. Jednak gdy materiał jest drogocenną, odporną na korozję stalą nierdzewną podwójną, stawki są znacznie wyższe. Zła jakość cięcia nie tylko wygląda nieestetycznie – może naruszyć właściwości, za które zapłacono.

Stale dwufazowe (takie jak 2205 / UNS S32205) czerpią swoją wytrzymałość i odporność na korozję z mikrostruktury austenitu i ferrytu w stosunku bliskim 50/50. Nadmierna ilość ciepła pochodząca od cięcia może zaburzyć ten balans, tworząc dużą strefę wpływu ciepła (HAZ), z krawędziami azotowanymi, utlenionymi, które są twarde, kruche i narażone na korozję.

Niniejszy przewodnik oferuje praktyczną ramę do optymalizacji parametrów cięcia plazmą w celu uzyskania czystych, równych krawędzi z minimalną strefą wpływu ciepła na grube stali dwufazowe (zwykle ½ cala / 12 mm i więcej).

Cel: Więcej niż tylko cięcie

Dla stali dwufazowej, skuteczne cięcie plazmą definiuje się jako:

1. Równe, bezgruszkowe krawędzie: Minimalna lub brak trudnotopliwej gruszki, która wymaga intensywnego szlifowania.

2. Minimalna strefa wpływu ciepła (HAZ): Wąski pas zmiany mikrostrukturalnej.

3. Zachowana odporność na korozję: Krawędź cięcia nie powinna być słabym punktem pod względem korozji szczelinowej lub korozyjnej.

4. Stabilność Łuku: Gładkie, spójne cięcie bez skośnych krawędzi i zaokrąglenia górnej krawędzi.

Osiągnięcie tego wynika z precyzyjnego balansu mocy, prędkości, gazu i sprzętu.

Cztery filary optymalizacji

1. Sprzęt i materiały eksploatacyjne: Niepodlegająca dyskusji podstawa

Nie można zoptymalizować cięcia zużytymi częściami. To najważniejszy krok.

• System plazmowy: A Wysoka definicja (HD) lub Dodatkowa definicja (XD) system plazmowy jest zdecydowanie zalecany dla grubości powyżej 1 cala (25 mm). Systemy te wykorzystują skumulowany łuk i zaawansowane sekwencjonowanie gazowe do ostrzejszego i czystsze cięcia. Konwencjonalna plazma powietrzna również zadziała, ale wyprodukuje szerszą strefę wpływu ciepła oraz większe skośne krawędzie.

• Materiały zużywcze:  Stosuj oryginalne materiały eksploatacyjne i wymieniaj je przedtem gdy są całkowicie zużyte. Zużyty elektroda lub dysza będące zniekształcać łuk, zwiększać szerokość cięcia i powodować nadmierne nagrzewanie materiału.

• Sterowanie wysokością palnika (THC): Stały i spójny odstęp jest kluczowy dla prostopadłości krawędzi. Ręczne cięcie nie jest zalecane do prac krytycznych.

2. Wybór gazu: Klucz do reakcji chemicznych i chłodzenia

Gaz nie służy tylko do tworzenia łuku plazmowego; pełni również funkcję osłony. Dla stali dwufaznej nigdy nie stosuj powietrza technicznego jako gazu plazmowego. Tlen i azot zawarte w powietrzu zanieczącają krawędź cięcia.

Standardowe ustawienie gazu dla stali nierdzewnych i dwufaznych to Azot lub Argon-Wodór do gazu plazmowego i CO2 lub Powietrze do gazowego osłonowego wtórnej.

• Gaz plazmowy (pierwotny):

  • Azot (N₂): Najczęściej stosowany i najtańszy wybór. Zapewnia dobrą jakość i szybkość cięcia. Może prowadzić do lekkiego azotowania krawędzi, jednak jest to możliwe do uniknięcia przy prawidłowych parametrach.

  • Argon-Wodór (H-35 lub podobny, np. 65% Ar / 35% H₂): Wybór premium dla najlepszej możliwej jakości krawędzi na grubych materiałach. Wodór zwiększa przewodność cieplną, co sprawia, że łuk jest gorętszy i bardziej skoncentrowany, dając prostsze krawędzie i skuteczniej usuwając zalewy. Wymaga systemu przystosowanego do pracy z wieloma gazami.

• Gaz osłonowy (wtórny):

  • Dwutlenek węgla (CO₂) lub czasami Powietrze jest używany. Zadaniem gazu osłonowego jest odrzucenie roztopionego metalu i pomoc w ostudzeniu górnego brzegu, zmniejszając utlenianie i strefę wpływu ciepła (HAZ).

3. Dobór parametrów: Sztuka równowagi

Te parametry są wzajemnie zależne. Poniższe wartości stanowią punkt wyjścia dla nowoczesnego systemu plazmowego HD (np. Hypertherm, ESAB, Lincoln) z zastosowaniem azotu jako gazu plazmotwórczego. Zawsze należy konsultować się z instrukcją obsługi maszyny.

Wzajemne oddziaływanie:

• Zbyt wolno / Zbyt duży prąd: Powoduje nadmierne nagrzewanie materiału. Skutkuje szerokim obszarem wpływu ciepła, zaokrągleniem krawędzi górnych oraz ciężkim, trudnym do usunięcia szlakiem przy niskiej prędkości.

• Zbyt szybko / Zbyt mały prąd: Łuk nie zapewni pełnego przejścia, co prowadzi do skośnej krawędzi i uporczywego szlaku przy wysokiej prędkości, który przyspawa się ponownie do dolnej części płyty.

• Nieprawidłowe ciśnienie gazu: Niskie ciśnienie osłabia łuk; zbyt wysokie może powodować rozpryskiwanie i niestabilność łuku.

4. Najlepsze praktyki po cięciu: Zakończenie pracy

Nawet idealne cięcie wymaga pewnej uwagi.

• Chłodzenie: Zezwól, aby płyta ostygła naturalnie. Nie gasź jej wodą, ponieważ może to powodować niepożądane naprężenia.

• Usuwanie gruzu po cięciu: Dobrze zoptymalizowane cięcie na materiale duplex powinno pozostawiać niewielką ilę gruzu lub nie powinno go być wcale; zazwyczaj można go usunąć ręcznie lub jednym uderzeniem młotka. Unikaj agresywnego szlifowania krawędzi cięcia.

• Czyszczenie: Usuń warstwę utlenioną (niebiesko-pomarańczową) z górnej i dolnej krawędzi. Warstwa ta jest uboższa w chrom i podatna na korozję. Użyj dedykowanej szczotki stalowej nierdzewnej (nigdy takiej, która była używana do stali węglowej) lub odpowiednich ściernych tarcz szlifierki.

• Aplikacje krytyczne: W przypadku części narażonych na bardzo agresywne środowisko rozważ lekkie przeszlifowanie lub toczenie krawędzi cięcia w celu usunięcia całego obszaru wpływu ciepła (HAZ) i przywrócenia czystej, odpornej na korozję powierzchni.

Rozwiązywanie typowych problemów na Duplex

Wniosek: Precyzja ma pierwszorzędne znaczenie

Cięcie grubej stali podwójnej to potwierdzenie zasady "śmieci na wejściu, śmieci na wyjściu". Nie da się zniwelować skutków zniszczonego sprzętu lub niewłaściwych gazów poprzez korektę parametrów.

Przepis na sukces to:

1. Zacznij od dobrze utrzymanego systemu plazmowego HD i nowe materiały eksploatacyjne.

2. Używaj odpowiednich gazów— Azotu lub Argonu z wodorem, nigdy powietrza.

3. Znajdź optymalny punkt pomiędzy natężeniem prądu a prędkością cięcia dla konkretnej grubości materiału. Jako punkt wyjścia wykorzystaj tabele producenta.

4. Dokończ poprawnie usuwsząc odcień cieplny z krawędzi cięcia, aby przywrócić odporność na korozję.

Traktując proces plazmowy jako precyzyjną operację termiczną, a nie tylko surowe narzędzie cięcia, zapewniasz, że elementy ze stali podwójnej osiągają parametry zaprojektowane od rdzenia po sam koniec krawędzi.