การปรับปรุงกระบวนตัดพลาสมาสำหรับเหล็กดูเพล็กซ์หนา: พารามิเตอร์สำหรับขอบตัดที่ตรงและพื้นที่ HAZ น้อยที่สุด

การปรับปรุงกระบวนตัดพลาสมาสำหรับเหล็กดูเพล็กซ์หนา: พารามิเตอร์สำหรับขอบตัดที่ตรงและพื้นที่ HAZ น้อยที่สุด

การตัดพลาสมาเป็นกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการตัดวัสดุแผ่นหนาอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ แต่เมื่อวัสดุที่คุณใช้มีค่าสูงและเป็นสแตนเลสเหล็กดูเพล็กซ์ที่ทนต่อการกัดกร่อน การตัดพลาสมาต้องคำนึงถึงคุณสมบัติพิเศษอย่างรอบคอบ การตัดที่ไม่ดีไม่เพียงแต่ส่งผลต่อรูปลักษณ์เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อคุณสมบัติพื้นฐานที่คุณจ่ายเงินซื้อมาอีกด้วย

เหล็กกล้าดูเพล็กซ์ (เช่น 2205 / UNS S32205) ได้รับความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนจากโครงสร้างจุลภาคออสเทนไนต์-เฟอไรต์ที่มีสัดส่วนใกล้เคียง 50/50 การให้ความร้อนมากเกินไปจากการตัดสามารถทำให้สมดุลดังกล่าวเสียไป ทำให้เกิดโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) กว้าง โดยมีขอบที่เกิดการไนเตรตและออกซิเดชัน ซึ่งมีความแข็ง เปราะ และเสี่ยงต่อการกัดกร่อน

คู่มือนี้นำเสนอกรอบแนวทางปฏิบัติสำหรับการปรับแต่งพารามิเตอร์การตัดพลาสมาให้เหมาะสม เพื่อให้ได้รอยตัดที่สะอาด เหลี่ยมตรง และมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) น้อยที่สุดบนเหล็กกล้าดูเพล็กซ์หนา (โดยทั่วไปคือ ½" / 12 มม. ขึ้นไป)

เป้าหมาย: มากกว่าแค่การตัด

สำหรับเหล็กกล้าดูเพล็กซ์ รอยตัดพลาสมาที่ประสบความสำเร็จจะต้องมีลักษณะดังต่อไปนี้:

1. รอยตัดเหลี่ยมตรง ปราศจากสะเก็ดเหล็ก (Dross): มีสะเก็ดเหล็กทนไฟ (Refractory Dross) น้อยมาก หรือไม่มีเลย ซึ่งจะช่วยลดการขัดแต่งที่ต้องใช้เวลานาน

2. โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) น้อยที่สุด: แถบแคบที่เกิดการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างจุลภาค

3. ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนที่ถูกรักษาไว้: รอยตัดไม่ควรเป็นจุดอ่อนที่เสี่ยงต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุม (Pitting) หรือแบบแยกชั้น (Crevice Corrosion)

4. ความเสถียรของแสงอาร์ก: การตัดที่เรียบเนียนสม่ำเสมอโดยไม่มีลักษณะเอียงหรือขอบด้านบนมน

การบรรลุผลลัพธ์เช่นนี้ขึ้นอยู่กับการปรับสมดุลระหว่างกำลังไฟฟ้า ความเร็ว แก๊ส และอุปกรณ์อย่างแม่นยำ

สี่เสาหลักของการปรับแต่ง

1. อุปกรณ์และอะไหล่สิ้นเปลือง: ฐานที่ไม่สามารถละเลยได้

คุณไม่สามารถปรับแต่งการตัดให้ดีขึ้นได้หากชิ้นส่วนสึกหรอ นี่คือขั้นตอนที่สำคัญที่สุด

• ระบบพลาสมา: A แบบความละเอียดสูง (HD) หรือ แบบความละเอียดพิเศษ (XD) ระบบพลาสมาที่แนะนำเป็นอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีความหนามากกว่า 1 นิ้ว (25 มม.) ระบบเหล่านี้ใช้แสงอาร์กที่ถูกบีบอัดและลำดับแก๊สขั้นสูงเพื่อให้การตัดคมชัดและสะอาดมากขึ้น พลาสมาอากาศแบบทั่วไปสามารถใช้งานได้แต่จะให้รอยชอร์กที่กว้างกว่าและมุมตัดเอียงมากกว่า

• วัสดุส秏เปลือง:  ใช้อะไหล่สิ้นเปลืองของผู้ผลิต (OEM) และเปลี่ยนอะไหล่เหล่านั้น ก่อนหน้านี้ เมื่ออะไหล่สึกหรอหมดสภาพ หัวไฟฟ้าหรือหัวฉีดที่สึกหรอจะทำให้เกิดการอาร์กไฟฟ้าผิดรูป เพิ่มความกว้างของรอยตัด และสะสมความร้อนมากเกินไปในวัสดุ

• ระบบควบคุมความสูงของหัวพลาสมา (THC): ระยะห่างระหว่างหัวพลาสมาและวัสดุที่คงที่และสม่ำเสมอ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพของรอยตัดที่ตรงและเรียบ การตัดด้วยมือไม่แนะนำสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง

2. การเลือกใช้ก๊าซ: กุญแจสำคัญของปฏิกิริยาเคมีและการระบายความร้อน

ก๊าซไม่ได้ใช้เพียงเพื่อสร้างอาร์กพลาสมาเท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อปกป้องบริเวณตัดด้วย สำหรับเหล็กกล้าสองชั้น (duplex steel) คุณควร ไม่ใช้ก๊าซอากาศอัด (compressed air) เป็นก๊าซพลาสมา เพราะออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศจะปนเปื้อนขอบที่ตัด

การตั้งค่ามาตรฐานของก๊าซสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าสองชั้น คือ ไนโตรเจน หรือ อาร์กอน-ไฮโดรเจน สำหรับแก๊สพลาสมาและ CO2 หรือ อากาศ สำหรับแก๊สป้องกันขั้นที่สอง

• แก๊สพลาสมา (หลัก):

  • ไนโตรเจน (N₂): ทางเลือกที่พบได้ทั่วไปที่สุดและมีต้นทุนประหยัด มีคุณภาพการตัดและอัตราเร็วที่ดี อาจทำให้เกิดไนไตรด์ที่ขอบบ้าง แต่สามารถควบคุมได้ด้วยการตั้งค่าพารามิเตอร์ให้เหมาะสม

  • อาร์กอน-ไฮโดรเจน (H-35 หรือคล้ายกัน เช่น 65% Ar / 35% H₂): ทางเลือกระดับพรีเมียมที่ให้คุณภาพขอบที่ดีที่สุดบนวัสดุหนา ไฮโดรเจนช่วยเพิ่มการนำความร้อน ทำให้แรงดูดอาร์กไฟฟ้าร้อนและมีจุดโฟกัสที่ชัดเจนมากขึ้น ซึ่งให้ขอบตัดที่ตรงและกำจัดสะเก็ดโลหะได้ดีขึ้น ต้องใช้ระบบที่รองรับการทำงานกับหลายแก๊ส

• แก๊สป้องกัน (ขั้นที่สอง):

  • คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) หรือบางครั้ง อากาศ ถูกนำมาใช้ หน้าที่ของก๊าซป้องกันคือการเป่าโลหะหลอมเหลวให้ปลิวไปและช่วยระบายความร้อนที่ขอบด้านบน ลดการเกิดออกซิเดชันและพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ)

3. การปรับค่าพารามิเตอร์: ศิลปะแห่งความสมดุล

พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสัมพันธ์ต่อกัน ค่าที่แสดงด้านล่างเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับระบบพลาสมาแบบ HD รุ่นใหม่ (เช่น Hypertherm, ESAB, Lincoln) ที่ใช้ก๊าซพลาสมาไนโตรเจน โปรดศึกษาคู่มือเครื่องของคุณเสมอ

อินเตอร์เพลย์

• อ่อนเกินไป / แอมเปียร์มากเกินไป: ทําให้มีความร้อนมากเกินไปในวัสดุ ผลคือ HAZ ที่กว้างขวาง มีการกลมกลมด้านบน และมีขยะที่หนักและยากที่จะถอด

• เร็วเกินไป / แอมเปียร์น้อยเกินไป: อาร์คจะไม่เจาะเข้าไปเต็มที่ ส่งผลให้มีขอบที่บีวิว และมีขยะที่กระชับกระชับเร็วที่เชื่อมต่อกันอีกครั้ง

• ความดันก๊าซที่ผิด แรงดันต่ำทำให้เกิดการอาร์กอ่อนแอ ขณะที่แรงดันสูงอาจทำให้เกิดสะเก็ดไฟกระเด็นและอาร์กไม่เสถียร

4. แนวทางปฏิบัติที่ดีหลังการตัด: ขั้นตอนการจบงาน

แม้การตัดที่สมบูรณ์แบบจะต้องได้รับการดูแลเล็กน้อย

• การเย็น: ปล่อยให้แผ่นโลหะเย็นตัวตามธรรมชาติ ห้ามใช้น้ำดับความร้อนทันที เนื่องจากอาจทำให้เกิดแรงดันภายในที่ไม่ต้องการ

• การกำจัดเศษโลหะ (Dross Removal): การตัดที่เหมาะสมบนวัสดุ duplex จะมีเศษโลหะเพียงเล็กน้อยหรือแทบไม่มีเลย สามารถกำจัดออกได้โดยใช้มือหรือเคาะเบาๆ ด้วยค้อน หลีกเลี่ยงการขัดหรือเจียด้วยความรุนแรงบนขอบที่ตัด

• การทําความสะอาด: กำจัดคราบสีน้ำเงิน/สีส้มที่เกิดจากการออกซิเดชัน (Heat tint) ที่ขอบด้านบนและล่าง ชั้นนี้มีโครเมียมลดลงและเสี่ยงต่อการกัดกร่อน ควรใช้แปรงลวดที่ทำจากสแตนเลส เหล็กกล้าไร้สนิมโดยเฉพาะ (ห้ามใช้แปรงลวดที่เคยใช้กับเหล็กกล้าคาร์บอน) หรือใช้จานขัดที่เหมาะสม

• แอปพลิเคชันที่สำคัญ: สำหรับชิ้นส่วนที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความกัดกร่อนสูง พิจารณาทำการขัดหรือกลึงเบาๆ ที่ขอบที่ตัด เพื่อกำจัด Heat Affected Zone (HAZ) ทั้งหมด และฟื้นฟูพื้นผิวให้กลับมาปราศจากสนิมและทนต่อการกัดกร่อนอีกครั้ง

การแก้ปัญหาทั่วไปบนเครื่องดูเพล็กซ์

สรุป: ความแม่นยำมีความสำคัญสูงสุด

การตัดเหล็กดูเพล็กซ์หนาเป็นเครื่องพิสูจน์ถึงหลักการ "ข้อมูลเข้าแบบไหน ได้ข้อมูลออกแบบนั้น" (garbage in, garbage out) คุณไม่สามารถแก้ไขปัญหาอุปกรณ์สึกหรอหรือก๊าซไม่ถูกต้องด้วยการปรับค่าพารามิเตอร์ใดๆ

สูตรสู่ความสำเร็จคือ

1. เริ่มต้นด้วยระบบพลาสมา HD ที่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างดี และชิ้นส่วนสิ้นเปลืองใหม่

2. ใช้ก๊าซที่ถูกต้อง— ไนโตรเจนหรืออาร์กอน-ไฮโดรเจน ห้ามใช้อากาศ

3. ค้นหาจุดที่เหมาะสมที่สุด ระหว่างกระแสไฟฟ้าและความเร็วในการตัดสำหรับความหนาเฉพาะของคุณ ใช้แผนภูมิของผู้ผลิตเป็นจุดเริ่มต้น

4. ทำงานให้เสร็จสมบูรณ์ โดยการกำจัดคราบความร้อนที่เกิดจากการตัดขอบ เพื่อฟื้นฟูความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อน

ด้วยการมองกระบวนการพลาสมาเป็นการดำเนินการทางความร้อนที่แม่นยำ มากกว่าจะมองเป็นเพียงเครื่องมือตัดหยาบๆ คุณจะมั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนเหล็กกล้าดูเพล็กซ์ประสิทธิภาพสูงของคุณจะทำงานได้ตามแบบที่ออกแบบมา ตั้งแต่แกนกลางไปจนถึงขอบสุดท้าย