Oxigaz, plasmă, laser sau jet de apă
Există mai multe modalități de a debita o placă de oțel moale, unele dintre ele fiind adecvate pentru automatizare, altele nu. Unele sunt potrivite pentru plăci mai subțiri, altele pentru plăci mai groase. Unele sunt rapide, altele lente. Unele sunt ieftine, altele nu. Și unele sunt precise, altele nu. Acest articol prezintă pe scurt patru metode principale utilizate la mașinile CNC de debitare, compară punctele forte și punctele slabe ale fiecărui proces și, apoi, prezintă câteva criterii de care puteți ține cont pentru a decide care proces este cel mai potrivit pentru aplicația dumneavoastră.
Debitare oxigaz
Debitare cu arzător cu oxigaz sau debitare cu flacără este de departe cel mai vechi proces de tăiere care poate fi utilizat în cazul oțelului moale. Este considerat, în general, un proces simplu, iar echipamentul și consumabilele sunt destul de ieftine. Orice arzător cu oxigaz poate tăia o placă foarte groasă, fiind limitat în principal de cantitatea de oxigen care poate fi furnizată. S-au tăiat și plăci de oțel de 36 țoli (914 mm) sau chiar de 48 țoli (1219 mm) cu ajutorul arzătorului cu oxigaz. Cu toate acestea, în ceea ce privește debitarea dintr-o placă de oțel, marea majoritate a lucrărilor sunt efectuate pe plăci de 12 țoli (305 mm) grosime sau mai subțiri.
Când este reglat în mod adecvat, un arzător cu oxigaz conferă o suprafață de tăiere netedă și perpendiculară. Există puțină zgură pe muchia de jos, iar muchia de sus este doar ușor rotunjită de la flăcările de preîncălzire. Această suprafață este ideală pentru aplicații multiple fără tratament suplimentar.
Debitarea oxigaz este ideală pentru plăci mai groase de 1 țol (25 mm) , dar poate fi utilizată și pentru plăci de până la 1/4 țoli (6 mm) grosime, cu un oarecare grad de dificultate. Este un proces relativ lent, atingând circa 20 țoli (501 mm) pe minut în cazul materialelor de 1 țol (25 mm). Un alt aspect deosebit referitor la debitarea oxigaz este că puteți tăia ușor cu mai multe arzătoare deodată, sporind astfel productivitatea.
Debitarea cu plasmă
Debitarea cu arc de plasmă este un proces extraordinar pentru debitrea plăcilor de oțel moale, oferind viteze mult mai mari decât debitarea oxigaz, dar sacrificând întrucâtva calitatea muchiei. Aici pune probleme debitarea cu plasmă. Calitatea muchiei prezintă o zonă optimă care, în funcție de curentul de debitare, variază în general între 1/4 țoli (6 mm) și 1,5 țoli (38 mm). Perpendicularitatea generală a muchiei începe să sufere când placa devine foarte subțire sau foarte groasă (în afara intervalului menționat), chiar dacă netezimea muchiei și performanța zgurii ar putea rămâne destul de bună.
Echipamentul cu plasmă poate fi mai scump în comparație cu arzătorul cu oxigaz, întrucât un sistem complet necesită alimentare electrică, unitate de răcire cu apă (la sisteme de peste 100 de amperi), controlul gazului, cabluri pentru arzător, furtunuri și cabluri de racordare și arzătorul în sine. Însă productivitatea sporită a plasmei față de oxigaz va compensa costul sistemului în cel mai scurt timp.
Puteți debita cu plasmă cu mai multe arzătoare odată, însă din cauza costului suplimentar se utilizează, de obicei, doar două arzătoare. Totuși, unii clienți optează pentru trei sau chiar patru sisteme cu plasmă la o singură mașină, însă aceștia sunt de obicei producători importanți care debitează un volum ridicat de piese identice pentru a susține o linie de producție.
Debitarea cu laser
Procesul de debitarea cu laser este potrivit pentru debitarea oțelului moale de grosime de până la aproximativ 1,25 țoli (32 mm). Peste limita de 1 țol (25 mm), totul trebuie să fie corect pentru a asigura fiabilitatea procesului, inclusiv materialul (oțel de calitate laser), puritatea gazului, starea duzei și calitatea fasciculului.
Debitarea cu laser nu este un proces foarte rapid, întrucât în cazul oțelului moale există doar un proces de ardere care utilizează căldura extremă a unui fascicul de laser concentrat în loc de o flacără de preîncălzire. Prin urmare, viteza este limitată de viteza reacției chimice dintre fier și oxigen. Debitarea cu laser este însă un proces foarte precis. Realizează o lăţime a fantei foarte mică și, prin urmare, poate tăia contururi foarte precise și găuri mici de precizie. Calitatea muchiei este de obicei foarte, foarte bună, cu zimți și linii reziduale extrem de mici, muchii foarte drepte și zgură puțină sau absentă.
Un alt aspect extraordinar legat de procesul de debitarea cu laser este fiabilitatea. Durata de viață a consumabilelor este foarte mare, iar automatizarea mașinii foarte bună, astfel încât multe operații de debitarea cu laser pot fi efectuate fără supraveghere umană. Imaginați-vă că încărcați seara o placă de 10’ x 40’ (3.048 x 12.192 mm) din oțel de 1/2” (13 mm) pe masă, apăsați butonul „Start”, iar apoi plecați acasă. Când vă întoarceți a doua zi dimineața, sute de piese tăiate vă așteaptă gata de a fi descărcate.
Datorită complexității procesului de orientare a fasciculului, laserele cu CO2 nu se pretează la debitarea cu capete multiple pe aceeași mașină. Totuși, în cazul laserelor cu fibră, debitarea cu capete multiple este posibilă.
Debitarea cu jet de apă
Debitarea cu jet de apă asigură, de asemenea, o lucrare bună de tăiere a oțelului moale, netedă și extrem de precisă. Precizia debităriicu jet de apă o poate depăși pe cea a debitării cu laser, întrucât netezimea muchiei poate fi de calitate mai bună și nu există deformare la cald. De asemenea, jetul de apă nu este limitat în ceea ce privește grosimea, așa cum se întâmplă în cazul debitării cu laser și plasmă. Limita practică în cazul debitării cu jet de apă este de circa 6-8 țoli (152 – 203 mm), datorită intervalului de timp necesar pentru debitarea grosimii respective și a tendinței de deviere a fluxului de apă.
Neajunsul debitării cu jet de apă este costul operației. Echipamentul inițial costă, de obicei, puțin mai mult decât plasma datorită costului ridicat al pompei cu intensificator, dar nu la fel de mult ca laserul. Însă costul pe oră de exploatare a jetului de apă este mult mai mare, în principal din cauza prețului materialului abraziv necesar la debitarea.
Debitarea cu jet de apă se pretează și la tăierea cu capete multiple, iar aceasta se poate efectua chiar cu o singură pompă cu intensificator. Însă pentru fiecare cap de tăiere suplimentar este necesar flux de apă suplimentar care necesită fie o pompă mai mare, fie un orificiu mai mic.
Criterii de analizat în luarea deciziei
Cum puteți lua cea mai bună decizie privind procesul pe care să îl utilizați?
- 1. Începeți cu grosimea:
- Mai subțire de 0,080” (2 mm), utilizați laser.
- Mai subțire de 0,125” (3,2 mm), utilizați plasmă sau laser.
- Mai subțire de 0,250” (6,4 mm), utilizați jet de apă, plasmă sau laser.
- Peste 8” (203 mm), utilizați oxigaz.
- Peste 2” (50 mm), utilizați oxigaz sau jet de apă.
- Peste 1,25” (32 mm), utilizați plasmă, oxigaz sau jet de apă.
- 2. Analizați cerințele privind precizia și calitatea muchiei:
- Puteți accepta calitatea muchiei în cazul plasmei? Majoritatea produselor din placă de oțel pot fi sudate fără probleme prin debitarea cu plasmă.
- Puteți accepta zona afectată termic de oxigaz, plasmă sau laser? În caz contrar, utilizați jet de apă.
- 3. Stabiliți ce este mai important: Productivitatea sau Costul?
- Dacă ritmul de producție este cel mai important, evitați jetul de apă.
- Dacă investiția inițială și costul de exploatare reduse sunt cele mai importante, alegeți oxigazul.
- Puteți tolera zgura ocazională pe partea inferioară a plăcii? Dacă nu, utilizați jet de apă sau laser.
- Necesită operațiile secundare orificii perfect rotunde? În acest caz, utilizați jet de apă sau laser.
Unelte multiple
Se pretează piesele la tăiere cu 2, 4 sau mai multe arzătoare? Atunci oxigazul va fi mai rapid decât plasma sau laserul. Debitarea cu multiple arzătoare cu plasmă este posibilă, însă este mai scumpă dacă luați în calcul investiția inițială pentru tot echipamentul. În cazul jetului cu apă, duzele de tăiere cu jet de apă pot fi utilizate cu o singură pompă cu intensificator, doar dacă achiziționați o pompă cu un debit suficient de mare pentru a susține multiple capete. Debitarea cu laser a fost, prin tradiție, limitată la un singur cap de tăiere, deși laserul cu fibră dă posibilitatea debitării simultane cu capete multiple.
„Cheia universală”
Un alt criteriu care poate constitui o „cheie universală” este ideea de debitarea prin mai multe procedee – utilizarea a două dintre aceste procedee la aceeași piesă. Procedeele cel mai logic combinate sunt jetul de apă și plasma sau jetul de apă și oxigazul. Cu noua tehnologie de laser cu fibră, este acum posibil să combinați laserul și plasma sau laserul și oxigazul. Avantajul debitării prin mai multe procedee este posibilitatea de a utiliza procedeul mai lent și mai precis pentru unele contururi, iar apoi de a trece la procedeul mai rapid și mai ieftin pentru alte contururi. Rezultatul este producerea de piese de precizia necesară, dar, la costuri mult mai mici decât dacă ați fi ales procedeul de precizie înaltă pentru a debita întreaga piesă.
Rezumat
Suprapunerea gamei de grosime cu capacitatea celor patru procese îngreunează alegerea procedeului de debitare în cazul unei anumite piese din oțel moale. Prin urmare, producătorii sau centrele de prelucrare a oțelului care trebuie să taie o gamă largă de materiale exploatează, de obicei, utilaje cu două sau mai multe procedee de tăiere. Există situații când unica modalitate de a vă da seama care procedeu este optim pentru o anumită piesă este de a încerca în mai multe feluri și a decide care este cel mai bun.
