Optimering av plasmaskärning av tjockt duplexstål: Parametrar för kvadratiska kanter och minimal HAZ

Optimering av plasmaskärning av tjockt duplexstål: Parametrar för kvadratiska kanter och minimal HAZ

Plasmaskärning är den vanligaste metoden för att snabbt och effektivt skära igenom tjock plåt. Men när ditt material är högvärdigt, korrosionsbeständigt dubbelstål, är konsekvenserna mycket större. En dålig skärning ser inte bara dålig ut – den kan kompromissa de egenskaper du betalat för.

Duplex-stål (t.ex. 2205 / UNS S32205) får sin styrka och korrosionsbeständighet från en nästan 50/50 austenit-ferrit-mikrostruktur. Överskott av värme från skärning kan rubba denna balans och skapa en stor värmeinverkningszon (HAZ) med nitriderade, oxiderade kanter som är hårda, spröda och mottagliga för korrosion.

Denna guide ger en praktisk ram för att optimera dina plasmaskärningsparametrar för att uppnå rena, lodräta kanter med minimal HAZ på tjockt duplexstål (vanligtvis ½" / 12 mm och uppåt).

Målet: Mer än bara en skärning

För duplexstål definieras en lyckad plasmaskärning av:

1. Lodräta, fräsa kanter: Minimal eller ingen motståndsdross som kräver omfattande slipning.

2. Minimal värmeinverkningszon (HAZ): En smal band av mikrostrukturförändring.

3. Bevarad korrosionsbeständighet: Den skurna kanten bör inte vara en svag punkt för gropbildning eller spaltkorrosion.

4. Lågström: Stabilitet: En jämn, konsekvent skärning utan fasning eller avrundning av ovankanten.

För att uppnå detta krävs en exakt balans mellan effekt, hastighet, gas och utrustning.

De fyra pelarna för optimering

1. Utrustning och förbrukningsdelar: Den oumbärliga grunden

Du kan inte optimera en skärning med slitna delar. Detta är det mest kritiska steget.

• Plasmasystem: A Högdefinition (HD) eller XTRA-definition (XD) plasmasystem rekommenderas starkt för tjocklekar över 1 tum (25 mm). Dessa system använder en konstriktad ljusbåge och avancerad gasserie för en skarpare, renare skärning. Konventionell luftplasma fungerar men ger en bredare värmepåverkanszon och mer fasning.

• Förbrukningsmaterial:  Använd originaltillbehör och byt dem i tid före de är helt nerslitna. En nersliten elektrod eller dysa kommer att förvränga ljusbågen, öka skärspaltens bredd och leda överflödigt värme till materialet.

• Brännarhöjdreglering (THC): En stabil och konsekvent avståndsnivå är avgörande för att uppnå kvadratiska kanter. Manuellt skärning rekommenderas inte för kritiska arbeten.

2. Gassortens val: Nyckeln till kemi och kylning

Gas används inte bara för plasmabågen; den används också för skydd. För dubbelstål bör du aldrig använda komprimerad luft som plasmagas. Syre och kväve i luften kommer att förorena skärkanten.

Standardgassättet för rostfritt och dubbelstål är Kväve eller Argon-väte för plasmagassen och Koldioxid eller Luft för den sekundära skyddsgassen.

• Plasmagas (Primär):

  • Kväve (N₂): Det vanligaste och mest kostnadseffektiva valet. Det ger god snittkvalitet och hastighet. Det kan leda till viss nitrering vid kanterna, men detta är hanterbart med rätt parametrar.

  • Argon-väte (H-35 eller liknande, t.ex. 65 % Ar / 35 % H₂): Premiumvalet för bästa möjliga kantkvalitet på tjockt material. Vätet förbättrar värmeledningsförmågan, vilket gör ljusbågen varmare och mer koncentrerad, och ger därmed kvadratiskare kanter och bättre avlägsnande av slagg. Kräver ett system som är godkänt för användning av flera gaser.

• Skyddsgas (Sekundär):

  • Koldioxid (CO₂) eller ibland Luft används. Skyddsgasens uppgift är att blåsa bort det smälta metallet och hjälpa till att kyla den övre kanten, vilket minskar oxidation och HAZ.

3. Justera parametrarna: Konsten att balansera

Dessa parametrar är beroende av varandra. Värdena nedan är en utgångspunkt för ett modern HD-plasmasystem (t.ex. Hypertherm, ESAB, Lincoln) som använder kväve som plasmatyp. Konsultera alltid din maskins manual.

Samverkan:

• För långsam / för mycket ampere: Lägger till för mycket värme i materialet. Ger en bred HAZ, avrundade kanter och tung, svår att ta bort låg hastighet dross.

• För snabb / för lite ampere: Lågen kommer inte att tränga igenom fullt ut, vilket leder till en avfasad kant och envis dross i hög fart som återsvetsar under plattans botten.

• Felaktigt gasfläcktryck: Lågt tryck försvagar ljusbågen; högt tryck kan orsaka sprakning och en instabil ljusbåge.

4. Bästa metoder efter skärning: Avsluta arbetet

Även en perfekt skärning kräver viss uppmärksamhet.

• Kylning: Låt plåten svalna naturligt. Skölj den inte med vatten, eftersom detta kan orsaka oönskade spänningar.

• Borttagning av slagg: En väl optimerad skärning på duplex ger liten eller ingen slagg, som ofta går att ta bort för hand eller med ett enstaka slag med en hammare. Undvik aggressiv slipning på skärkanten.

• Rengöring: Ta bort värmefärgningen (den blå/orange oxidationslagret) från topp- och kantkanterna. Denna lagret är kromfattigt och mottagligt för korrosion. Använd en dedikerad rostfri stålbürst (aldrig en som använts på kolstål) eller lämpliga slipskivor.

• Kritiska tillämpningar: För delar som utsätts för mycket korrosiva miljöer bör man överväga att lätt slipa eller maskinbearbeta skärkanten för att ta bort hela HAZ-zonen och återställa en ren yta med god korrosionsbeständighet.

Felsökning av vanliga problem på Duplex

Slutsats: Precision är avgörande

Att skära tjock duplexstål är ett bevis på principen "dålig indata ger dålig utdata". Du kan inte kompensera för slitna utrustningar eller felaktiga gaser med parameterjusteringar.

Receptet för framgång är:

1. Börja med ett väl underhållet HD-plasma-system och nya förbrukningsvaror.

2. Använd rätt gaser— Kväve eller Argon-väte, aldrig luft.

3. Hitta den optimala punkten mellan ström och skärhastighet för din specifika tjocklek. Använd tillverkarens diagram som utgångspunkt.

4. Avsluta korrekt genom att ta bort värmefärg från skärkanten för att återställa korrosionsbeständigheten.

Genom att behandla plasmatester som en exakt termisk operation snarare än bara ett grovt skärverktyg, säkerställer du att dina högpresterande duplexståldelar fungerar som de är konstruerade, från sin kärna till sin yttersta kant.