Оптимизация плазменной резки толстой дуплексной стали: параметры для ровных краев и минимальной зоны термического влияния

Оптимизация плазменной резки толстой дуплексной стали: параметры для ровных краев и минимальной зоны термического влияния

Плазменная резка является основным методом для быстрой и эффективной резки толстых листов. Но когда ваш материал – дорогостоящая коррозионностойкая двухфазная нержавеющая сталь, требования становятся намного выше. Плохой рез не только выглядит плохо – он может нарушить те самые свойства, за которые вы заплатили.

Дуплексные стали (например, 2205 / UNS S32205) получают свою прочность и коррозионную стойкость благодаря микроструктуре, состоящей приблизительно наполовину из аустенита и феррита. Избыточное тепло от резки может нарушить это соотношение, создавая большую зону термического влияния (HAZ) с нитридными и окисленными краями, которые становятся твердыми, хрупкими и подверженными коррозии.

Это руководство предлагает практическую основу для оптимизации параметров плазменной резки с целью получения чистых, ровных кромок с минимальной зоной термического влияния (HAZ) на толстой дуплексной стали (обычно ½" / 12 мм и более).

Цель: Больше, чем просто резка

Для дуплексной стали успешная плазменная резка характеризуется следующими критериями:

1. Ровные, безгребешковые кромки: Минимальное или отсутствующее образование огнеупорного шлака, требующее интенсивной шлифовки.

2. Минимальная зона термического влияния (HAZ): Узкая полоса микроструктурных изменений.

3. Сохраненная коррозионная стойкость: Кромка реза не должна быть слабым местом для точечной коррозии или коррозии под покровом.

4. Стабильность дуги: Ровный, чистый рез без скосов и закругления верхнего края.

Добиться этого можно лишь при точном балансе мощности, скорости, газа и оборудования.

Четыре столпа оптимизации

1. Оборудование и расходные материалы: Несомненная основа

Вы не сможете оптимизировать рез при использовании изношенных деталей. Это самый важный шаг.

• Плазменная система: A Высокая четкость (HD) или Сверхвысокая четкость (XD) плазменная система настоятельно рекомендуется для толщины свыше 1 дюйма (25 мм). Эти системы используют суженую дугу и усовершенствованную последовательность подачи газа для более точного и чистого реза. Обычная воздушно-плазменная система также подходит, но обеспечивает более широкую зону термического влияния и больший скос.

• Расходные материалы:  Используйте оригинальные расходные материалы и заменяйте их до этого когда они полностью износятся. Изношенный электрод или сопло будут искажать дугу, увеличивать ширину реза и передавать избыточное тепло в материал.

• Регулятор высоты резака (THC): Стабильное и постоянное расстояние до среза критически важно для получения ровных краев. Ручную резку не рекомендуется применять при ответственных работах.

2. Выбор газа: Ключ к химическим реакциям и охлаждению

Газ нужен не только для поддержания плазменной дуги, он также служит защитной средой. Для резки дуплексной стали вы никогда не должны использовать сжатый воздух в качестве плазмообразующего газа. Кислород и азот, содержащиеся в воздухе, будут загрязнять кромку среза.

Стандартной газовой установкой для нержавеющей и дуплексной стали является Азот или Аргон-водород для плазмообразующего газа и СО2 или Воздух для вторичного защитного газа.

• Плазмообразующий газ (первичный):

  • Азот (N₂): Самый распространенный и экономичный вариант. Обеспечивает хорошее качество и скорость резки. Может вызывать некоторое насыщение края азотом, но это можно компенсировать правильными параметрами.

  • Аргон-водород (H-35 или аналогичный, например, 65% Ar / 35% H₂): Премиум-вариант для достижения наилучшего качества кромки на толстом материале. Водород повышает теплопроводность, делая дугу более горячей и сфокусированной, что обеспечивает более ровную кромку и эффективное удаление шлака. Требуется система, рассчитанная на использование нескольких газов.

• Защитный газ (вторичный):

  • Диоксид углерода (CO₂) или иногда Воздух используется. Задача защитного газа — отдувать расплавленный металл и способствовать охлаждению верхней кромки, уменьшая окисление и зону термического влияния.

3. Настройка параметров: искусство баланса

Эти параметры взаимозависимы. Приведенные ниже значения служат отправной точкой для современной высококачественной плазменной системы (например, Hypertherm, ESAB, Lincoln), использующей азот в качестве плазмообразующего газа. Всегда обращайтесь к руководству вашей машины.

Взаимодействие:

• Слишком медленно / Слишком высокая сила тока: Выделяет избыточное количество тепла в материале. Приводит к широкой зоне термического влияния, закруглению верхних кромок и образованию тяжелого шлака, который трудно удалить при резке на низкой скорости.

• Слишком быстро / Слишком низкая сила тока: Дуга не сможет полностью проникнуть в материал, что приведет к скосу кромки и образованию стойкого шлака при резке на высокой скорости, который повторно приваривается к нижней части пластины.

• Неправильное давление газа: Низкое давление ослабляет дугу; высокое давление может вызвать разбрызгивание и нестабильную дугу.

4. Рекомендации после резки: Завершение работы

Даже идеальная резка требует некоторого внимания.

• Охлаждение: Дайте плите остыть естественным образом. Не охлаждайте ее водой, так как это может вызвать нежелательные напряжения.

• Удаление шлака: Хорошо оптимизированная резка на дуплексе оставит мало шлака или вообще без него, который можно удалить вручную или одним ударом молотка. Избегайте агрессивной шлифовки кромки реза.

• Очистка: Удалите цвета побежалости (синий/оранжевый оксидный слой) с верхней и нижней кромок. В этом слое отсутствует хром и он подвержен коррозии. Используйте специальную щетку из нержавеющей стали (никогда не используйте ту, которой обрабатывали углеродистую сталь) или подходящие абразивные лепестковые диски.

• Критические применения: Для деталей, подверженных воздействию сильно коррозионной среды, рекомендуется слегка зашлифовать или обработать кромку реза, чтобы удалить всю зону термического влияния и восстановить чистую, устойчивую к коррозии поверхность.

Устранение распространенных проблем на установке Duplex

Вывод: Точность имеет первостепенное значение

Резка толстого дуплексного металла служит подтверждением принципа "мусор на входе, мусор на выходе". Параметры не помогут компенсировать изношенное оборудование или неправильные газы.

Рецепт успеха:

1. Используйте хорошо отлаженную систему плазменной резки высокой точности и новые расходные материалы.

2. Используйте правильные газы — Азот или Аргон-Водород, ни в коем случае воздух.

3. Найдите золотую середину между силой тока и скоростью резания для вашей конкретной толщины. Используйте таблицы производителя в качестве отправной точки.

4. Завершите работу правильно удалив тепловой оттенок с кромки реза для восстановления коррозионной стойкости.

Рассматривая плазменный процесс как точную тепловую операцию, а не просто грубый инструмент для резки, вы гарантируете, что компоненты из высокопрочной дуплексной стали будут работать так, как задумано, от их сердцевины до самой кромки.