Tối Ưu Hóa Cắt Plasma Thép Đúc Dày: Thông Số Kỹ Thuật cho Mép Vuông và Vùng Ảnh Hưởng Nhiệt Tối Thiểu

Tối Ưu Hóa Cắt Plasma Thép Đúc Dày: Thông Số Kỹ Thuật cho Mép Vuông và Vùng Ảnh Hưởng Nhiệt Tối Thiểu

Cắt plasma là phương pháp lý tưởng để cắt nhanh và hiệu quả các tấm vật liệu dày. Tuy nhiên, khi vật liệu của bạn là thép không gỉ duplex chống ăn mòn có giá trị cao, yêu cầu kỹ thuật sẽ cao hơn rất nhiều. Một đường cắt kém không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ—nó còn có thể làm mất đi những tính chất mà bạn đã trả giá để có được.

Thép duplex (như 2205 / UNS S32205) đạt được độ bền và khả năng chống ăn mòn từ cấu trúc vi mô austenite-ferrite gần cân bằng 50/50. Nhiệt lượng quá mức từ quá trình cắt có thể làm mất cân bằng này, tạo ra một vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) lớn với các mép bị nitrid hóa, oxy hóa, cứng, giòn và dễ bị ăn mòn.

Tài liệu này cung cấp một khuôn khổ thực tế để tối ưu hóa các thông số cắt plasma nhằm đạt được các mép cắt sạch, vuông góc với vùng HAZ tối thiểu trên thép duplex dày (thông thường từ ½" / 12mm trở lên).

Mục tiêu: Hơn cả một đường cắt

Đối với thép duplex, một đường cắt plasma thành công được xác định bởi:

1. Mép cắt vuông góc, không có xỉ: Ít hoặc không có xỉ chịu lửa đòi hỏi phải mài nhiều.

2. Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) tối thiểu: Dải hẹp của sự thay đổi cấu trúc vi mô.

3. Giữ nguyên khả năng chống ăn mòn: Mép cắt không nên là điểm yếu cho ăn mòn lỗ và ăn mòn khe hở.

4. Độ ổn định hồ quang: Đường cắt mịn, đồng đều mà không bị vát mép hoặc mép trên bị cong tròn.

Việc đạt được điều này phụ thuộc vào sự cân bằng chính xác giữa công suất, tốc độ, khí và thiết bị.

Bốn trụ cột của tối ưu hóa

1. Thiết bị và vật tư tiêu hao: Nền tảng không thể thiếu

Bạn không thể tối ưu hóa đường cắt với các bộ phận đã mòn cũ. Đây là bước quan trọng nhất.

• Hệ thống Plasma: A Độ phân giải cao (HD) hoặc XTRA-Definition (XD) hệ thống plasma được khuyến nghị mạnh mẽ cho độ dày trên 1" (25mm). Các hệ thống này sử dụng hồ quang bị nén và trình tự khí tiên tiến để tạo ra đường cắt sắc và sạch hơn. Hệ thống plasma không khí thông thường cũng hoạt động được nhưng sẽ tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) rộng hơn và độ vát nhiều hơn.

• Nguyên liệu tiêu hao:  Sử dụng vật tư chính hãng và thay thế chúng trước đây khi chúng đã mòn hoàn toàn. Điện cực hoặc đầu phun bị mòn sẽ làm méo hồ quang, tăng chiều rộng rãnh cắt và truyền nhiệt dư thừa vào vật liệu.

• Điều khiển chiều cao mỏ (THC): Khoảng cách giữa mỏ và vật liệu ổn định và đồng đều là rất quan trọng để đảm bảo mép cắt vuông vắn. Cắt bằng tay không được khuyến khích cho những công việc quan trọng.

2. Lựa chọn khí: Chìa khóa cho phản ứng hóa học và làm mát

Khí không chỉ dùng để tạo hồ quang plasma; nó còn dùng để bảo vệ. Đối với thép duplex, bạn nên không bao giờ sử dụng khí nén làm khí plasma. Oxy và nitơ trong không khí sẽ gây nhiễm bẩn mép cắt.

Thiết lập khí tiêu chuẩn cho thép không gỉ và thép duplex là Nitơ hoặc Argon-Hydrogen cho khí plasma và CO2 hoặc Không khí cho khí bảo vệ thứ cấp.

• Khí Plasma (Chính):

  • Nitơ (N₂): Lựa chọn phổ biến nhất và hiệu quả về chi phí. Nó mang lại chất lượng và tốc độ cắt tốt. Nó có thể gây ra hiện tượng nitriding ở mép cắt, nhưng có thể kiểm soát được nếu sử dụng các thông số phù hợp.

  • Argon-Hydrogen (H-35 hoặc tương tự, ví dụ: 65% Ar / 35% H₂): Lựa chọn cao cấp nhất để đạt được chất lượng mép cắt tốt nhất trên vật liệu dày. Hydro tăng cường khả năng dẫn nhiệt, làm cho hồ quang nóng và tập trung hơn, mang lại mép cắt vuông hơn và loại bỏ xỉ hàn hiệu quả hơn. Yêu cầu hệ thống có khả năng sử dụng nhiều loại khí.

• Khí Bảo Vệ (Thứ cấp):

  • Khí Carbon Dioxide (CO₂) hoặc đôi khi Không khí được sử dụng. Nhiệm vụ của khí bảo vệ là thổi bay kim loại nóng chảy và giúp làm nguội mép trên, giảm thiểu hiện tượng oxy hóa và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).

3. Điều chỉnh Thông số: Nghệ thuật của Sự cân bằng

Các thông số này có sự phụ thuộc lẫn nhau. Các giá trị dưới đây là điểm khởi đầu cho một hệ thống máy plasma hiện đại loại HD (ví dụ: Hypertherm, ESAB, Lincoln) sử dụng khí plasma Nitơ. Luôn tham khảo sách hướng dẫn của máy.

Sự Tương Tác:

• Quá Chậm / Cường Độ Dòng Điện Quá Cao: Gây ra quá nhiều nhiệt vào vật liệu. Kết quả là vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) rộng, mép trên bị cong tròn và xỉ dính nhiều, khó loại bỏ ở tốc độ thấp.

• Quá Nhanh / Cường Độ Dòng Điện Quá Thấp: Cung điện không thể xuyên sâu hoàn toàn, dẫn đến mép cắt bị vát và xỉ dính bám dai dẳng ở tốc độ cao, có xu hướng hàn lại vào mặt dưới tấm vật liệu.

• Áp Suất Khí Không Đúng: Áp suất thấp làm suy yếu hồ quang; áp suất cao có thể gây bắn tóe và hồ quang không ổn định.

4. Các Nguyên Tắc Tối Ưu Sau Khi Cắt: Hoàn Thiện Công Việc

Ngay cả đường cắt hoàn hảo cũng cần một chút chú ý.

• Làm mát: Hãy để tấm nguội tự nhiên. Không được dội nước làm nguội vì điều này có thể gây ra ứng suất không mong muốn.

• Loại Bỏ Xỉ Cắt: Một đường cắt được tối ưu hóa tốt trên vật liệu duplex sẽ có rất ít hoặc không có xỉ, thường có thể loại bỏ bằng tay hoặc chỉ cần gõ nhẹ bằng búa. Tránh mài mạnh ở mép cắt.

• Làm sạch: Loại bỏ lớp oxy hóa do nhiệt (lớp oxy hóa màu xanh/cam) ở các mép trên và dưới. Lớp này bị mất crom và dễ bị ăn mòn. Sử dụng một cây chổi sắt inox chuyên dụng (không dùng chổi đã sử dụng trên thép carbon) hoặc đĩa mài phù hợp.

• Ứng dụng quan trọng: Đối với các bộ phận tiếp xúc với môi trường ăn mòn cao, hãy cân nhắc việc mài nhẹ hoặc tiện lại mép cắt để loại bỏ toàn bộ vùng ảnh hưởng bởi nhiệt (HAZ) và khôi phục bề mặt nguyên bản, chống ăn mòn.

Xử lý sự cố thường gặp trên máy cắt Duplex

Kết luận: Độ chính xác là tối quan trọng

Cắt thép duplex dày là minh chứng cho nguyên lý "đầu vào rác, đầu ra rác". Bạn không thể bù đắp cho thiết bị bị mài mòn hoặc khí sử dụng không đúng bằng cách điều chỉnh thông số.

Công thức cho thành công là:

1. Bắt đầu với hệ thống plasma HD được bảo trì tốt và vật tư tiêu hao mới.

2. Sử dụng đúng loại khí— Nitơ hoặc Argon- Hydro, không bao giờ dùng không khí.

3. Tìm điểm tối ưu giữa cường độ dòng điện và tốc độ cắt cho độ dày vật liệu cụ thể của bạn. Sử dụng biểu đồ của nhà sản xuất làm điểm khởi đầu.

4. Hoàn thiện đúng cách bằng cách loại bỏ vết đổi màu nhiệt trên mép cắt để khôi phục khả năng chống ăn mòn.

Bằng cách xem quy trình plasma như một phép gia công nhiệt chính xác thay vì chỉ là một công cụ cắt thô, bạn đảm bảo rằng các bộ phận thép duplex hiệu suất cao của bạn hoạt động đúng như thiết kế, từ lõi đến chính các mép của chúng.