قطع الصفائح الفولاذية المقاومة للصدأ بالبلازما: تحسين المعلمات للحواف النظيفة - المعرفة

يظل القطع بالبلازما هو أسرع طريقة للفصللوحة الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن "سريع" و"نظيف" يتعايشان فقط عندما تكون مجموعة المعلمات صحيحة للسمك والسبيكة المحددة. الخبث،-تقريب الحافة العلوية، والشطبة المفرطة، والحرارة الزرقاء-الصبغة على الوجه المقطوع ليست عيوبًا عشوائية - ترجع كل واحدة منها إلى معلمة محددة يمكن التعرف عليها وتقع خارج النطاق.

Plasma Cutting Stainless Steel Plate

يتناول هذا الدليل المعلمات الخمس التي تحكم جودة الحافة، ويعطي قيمًا أولية تعتمد على السُمك-، ويشرح كيفية تشخيص عيوب القطع الأكثر شيوعًا وتصحيحها. تعكس التوصيات الواردة أدناه ممارسة القطع بالبلازما الميكانيكية القياسية (CNC)-للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (سلسلة 300) وهي نقطة بداية عملية لسبائك النيكل، التي يتم قطعها بشكل مماثل ولكنها تعمل بشكل أبطأ بنسبة 10-15% بسبب ارتفاع مقاومة التوصيل الحراري.

هناك خمسة متغيرات تتحكم في جودة الحافة على الفولاذ المقاوم للصدأ: اختيار التدريع/غاز البلازما، والأمبيرية، وسرعة القطع، وارتفاع الشعلة (القطع)، وارتفاع الثقب. يؤدي وضع هذه العناصر الخمسة ضمن النطاقات الصحيحة لسمك اللوحة إلى التخلص من 90% تقريبًا من مشاكل الخبث والشطبة والحرارة-المتأثرة-بالمنطقة (HAZ) التي تظهر على أرضية المتجر.

تؤثر كل معلمة على مرحلة فيزيائية مختلفة من القطع:

يحدد اختيار الغاز كيفية حماية الفولاذ المقاوم للصدأ المنصهر أو أكسدته أثناء نفخه خارج الشق، ويضبط لون ونظافة الوجه المقطوع بشكل مباشر.

يحدد التيار كثافة الطاقة للقوس؛ ويجب أن يتطابق مع سمك اللوحة بحيث يخترق القوس بالكامل دون -ذوبان جدران الشق بشكل زائد.

تحدد سرعة القطع مدة بقاء المادة منصهرة عند أي نقطة معينة - البطيء جدًا يعيد -ترسب المعدن كخبث، والسرعة جدًا تترك حافة خشنة مقطوعة بشكل غير كامل.

يتحكم ارتفاع القطع (المواجهة) في مدى إحكام تركيز طائرة البلازما عندما تصل إلى اللوحة، وهو ما يتحكم في عرض الشق والتربيع.

يعمل ارتفاع الثقب وتأخير الثقب على حماية طرف الشعلة ومنع -الانحناء المزدوج أثناء التثقيب الأولي-، مما يؤثر على كل من عمر المستهلك وجودة الحافة-.

هذه المعلمات الخمس ليست مستقلة. يتطلب التغيير في التيار تغييرًا مناظرًا في السرعة وتدفق الغاز؛ تتم معايرة الجداول الموجودة في الأقسام أدناه معًا بدلاً من كونها إعدادات معزولة.

يعتبر النيتروجين (N2) هو الاختيار القياسي للفولاذ المقاوم للصدأ الذي يصل سمكه إلى حوالي 25 مم وينتج حافة خبثية ساطعة ومنخفضة-؛ بالنسبة للوحة التي يزيد حجمها عن 25 مم، فإن خليط الهيدروجين بنسبة 35% / الأرجون بنسبة 65% (المعروف باسم H35) يقطع بشكل أنظف نظرًا لأن جهد القوس العالي وسرعة النفث تخترق المقاطع الأكثر سمكًا دون توقف.

Which Plasma Gas Produces the Cleanest Cut on Stainless Steel

على النقيض من ذلك، يتم حجز بلازما الأكسجين للكربون و-سبائك الفولاذ المنخفض - على الفولاذ المقاوم للصدأ، فهي تؤكسد الوجه المقطوع وتنتج حافة باهتة ومتغيرة اللون والتي غالبًا ما تتطلب تخليلًا أو طحنًا ثانويًا. يمكن استخدام الهواء المضغوط في عمليات القطع-المنخفضة التكلفة وغير-الحرجة ولكنه يترك المزيد من تصلب النتريد وأكسدة السطح مقارنة بـ N2 أو H35 المخصص.

غاز البلازما	أفضل استخدام على الفولاذ المقاوم للصدأ	مظهر الحافة	التكلفة النسبية
النيتروجين (N2)	ما يصل إلى ~25 ملم (1 بوصة)	ساطع، الحد الأدنى من الأكسدة، خبث منخفض	معتدل
H35 (35% H2 / 65% AR)	25-50 ملم (1-2 بوصة) وما فوق	خبث مشرق ومربع ومنخفض جدًا	أعلى
الهواء المضغوط	مقياس رفيع،-قطع غير حرجة / متعرجة	أكسدة طفيفة، المزيد من الخبث	أدنى
الأكسجين (O2)	لا ينصح به للفولاذ المقاوم للصدأ	باهت، مؤكسد، متغير اللون	قليل

يجب أن يتوافق التيار مع سمك اللوحة، وليس الحد الأقصى. يؤدي تشغيل أعلى تيار كهربائي متاح إلى توسيع الشق، وتوسيع المنطقة المتأثرة بالحرارة-، وتسريع تآكل المواد الاستهلاكية؛ يؤدي تشغيل الأكشاك المنخفضة جدًا إلى اختراق القوس وينتج خبثًا ثقيلًا على الحافة السفلية.

كقاعدة عمل، تقوم أنظمة البلازما الآلية بقطع الفولاذ المقاوم للصدأ بكفاءة عند حوالي 1.0-1.5 أمبير لكل ملليمتر من السمك، مع استخدام الطرف السفلي من هذا النطاق لأنظف وأبطأ عمليات القطع والطرف العلوي لقطع السرعة -الإنتاج حيث تكون بعض عمليات الطحن بعد القطع{3}} مقبولة.

سمك اللوحة	نطاق التيار النموذجي	ملحوظات
3 ملم (1/8 بوصة)	40–60 A	يُنصح بقطع-مواد استهلاكية جيدة
6 ملم (1/4 بوصة)	60–100 A	قطع قياسي N2
12 ملم (1/2 بوصة)	100–150 A	N2 أو H35 حسب النظام
20 ملم (3/4 بوصة)	150–200 A	H35 يحسن التربيع
25–38 ملم (1–1.5 بوصة)	200–300 A	ينصح بشدة H35
50 ملم (2 بوصة)+	300–400 A+	مطلوب H35؛ نتوقع شطبة مرئية

السرعة المثالية هي السرعة القصوى التي تظل فيها خطوط السحب على وجه القطع عمودية تقريبًا ويتم الحفاظ على الاختراق الكامل من خلال الجزء السفلي من اللوحة - في الممارسة العملية، يتم العثور على ذلك من خلال البدء بالقرب من السرعة المرجعية للماكينة أو الشركة المصنعة للمواد الاستهلاكية وضبطها بزيادات صغيرة أثناء فحص القطع.

What Is the Optimal Cutting Speed for Stainless Steel Plate

السرعة لها نافذة مقبولة أضيق من التيار. نظرًا لأنها تتفاعل مباشرة مع مدخلات الحرارة، فإن الانحرافات الصغيرة تنتج حواف مختلفة بشكل واضح:

أعراض	خطأ محتمل في السرعة	تصحيح
ثقيل، ويصعب-إزالة-المخلفات الموجودة على الحافة السفلية	بطيء جدًا	قم بزيادة السرعة بنسبة 5-10% في المرة الواحدة
خطوط سحب واسعة ومنحنية؛ الإفراط في تقريب الحافة العلوية-.	بطيء جدًا	زيادة السرعة أو تقليل التيار
شرارات تتطاير خلف الشعلة بزاوية شديدة الانحدار؛ قطع غير مكتمل	سريع جدًا	خفض السرعة بنسبة 5-10% في المرة الواحدة
الشطب السلبي (أعلى الشق أضيق من الأسفل)	سريع جدًا أو المواجهة منخفضة جدًا	تقليل السرعة التحقق من ارتفاع القطع

يجب أن يظل ارتفاع القطع (المواجهة) عند حوالي 3-6% من سمك اللوحة - عادةً 1.5-3.8 مم (0.06–0.15 بوصة) لمعظم مشاعل CNC - مع ضبط ارتفاع الثقب على حوالي 1.5 مرة ارتفاع القطع؛ إن إبقاء الشعلة متعامدة مع اللوحة في حدود 1-2 درجة هو ما ينتج في النهاية شقًا مربعًا قابلاً للتكرار.

يتحكم ارتفاع القطع في مدى إحكام تركيز طائرة البلازما على سطح اللوحة. يؤدي تشغيل الشعلة عاليًا جدًا إلى توسيع الشق، وزيادة الزاوية المائلة، وينتج حافة علوية مستديرة لأن القوس قد تباعد قبل الوصول إلى المعدن. يؤدي تشغيله على مستوى منخفض للغاية إلى زيادة خطر الانحناء-المضاعف، وتقصير عمر المستهلك، ويمكن أن يتسبب في اصطدام الطرف بتراكم الخبث-. يتم ضبط ارتفاع الثقب بشكل متعمد على أعلى من ارتفاع القطع بحيث لا يؤدي تناثر المادة المنصهرة المقذوفة أثناء التثقيب الأولي - إلى إتلاف الفوهة قبل أن تنخفض الشعلة إلى ارتفاع القطع.

لوحة رفيعة (أقل من 6 مم) تفضل النيتروجين والتيار المنخفض والسرعة العالية للحصول على حافة مميزة -ناعمة ومشرقة؛ تفضل اللوحة الثقيلة (أكثر من 25 مم) غاز H35، وأمبيرية أعلى، وسرعة أبطأ، ويجب تقييمها باستخدام بدل مائل صغير مدمج في برنامج الأجزاء.

فرقة سمك	الغاز الموصى به	التيار	ارتفاع القطع	نتيجة نموذجية
أقل من أو يساوي 6 مم (مقياس رفيع)	N2	40–100 A	1.0-1.5 ملم	تفاصيل دقيقة، وخبث بسيط، بالقرب من-حافة مربعة
6-20 ملم (متوسط)	N2 أو H35	100–200 A	1.5-2.5 ملم	تربيع جيد، ويزيل الضوء بسهولة-المخلفات
20-38 ملم (ثقيل)	H35	200–300 A	2.5-3.5 ملم	من المتوقع شطبة طفيفة. ينصح بدل الطحن
>38 ملم (ثقيل جدًا)	H35	300–400 A+	3.0-4.0 ملم	شطبة وخبث مرئية طبيعية؛ تشطيب ثانوي نموذجي

يرجع كل عيب في قطع البلازما- تقريبًا في خرائط الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أحد الأسباب الجذرية الثلاثة: إدخال الحرارة غير الصحيح (عدم تطابق التيار/السرعة)، أو هندسة الشعلة غير الصحيحة (ارتفاع القطع/ارتفاع الثقب/التربيع)، أو وجود غاز خاطئ للسمك -، وتحديد أي من الأسباب الثلاثة هو المخطئ، وهو أسرع وأكثر موثوقية من ضبط المعلمات عن طريق التجربة والخطأ.

What Causes Dross Bevel and Heat Discoloration

عيب	السبب الأساسي	يصلح
أسفل-خبث الحافة ("خبث-منخفض السرعة")	السرعة بطيئة جدًا أو الأمبير منخفض جدًا	زيادة السرعة أو التيار بشكل تدريجي
أعلى-خبث / تقريب الحافة	السرعة سريعة جدًا أو قطع الارتفاع بدرجة عالية جدًا	تقليل السرعة ارتفاع القطع السفلي
شطبة إيجابية (أعلى أوسع من القاع)	التيار مرتفع جدًا بالنسبة للسمك	تقليل التيار؛ التحقق من حجم المواد الاستهلاكية
مجسم مائل سلبي (الجزء العلوي أضيق من الجزء السفلي)	قطع الارتفاع منخفضًا جدًا أو السرعة بسرعة كبيرة	رفع ارتفاع القطع قليلاً؛ تقليل السرعة
تغير لون الحرارة باللون الأزرق/القش	غاز خاطئ (الهواء/O2) أو إدخال حرارة زائدة	قم بالتبديل إلى N2/H35؛ تقليل التيار
انحناء- مزدوج / عمر قصير للفوهة	قطع الارتفاع منخفض جدًا أو ارتفاع الثقب منخفض جدًا	زيادة المواجهة للمواصفات. تحقق من ملاءمة المواد الاستهلاكية

تعتبر البلازما هي العملية الأكثر فعالية من حيث التكلفة-لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ التي يزيد سمكها عن 10 مم تقريبًا وللتصنيع الثقيل أو العمل الميداني؛ يعتبر ليزر الألياف هو الخيار الأفضل للأجزاء الدقيقة الدقيقة-، كما أن نفث الماء هو الاختيار الصحيح عندما تكون المنطقة المتأثرة بالحرارة الصفرية-مطلبًا صعبًا، مثل بعض سبائك النيكل الفائقة أو المكونات المزدوجة-المعتمدة.

عملية	نطاق السماكة العملي	الحرارة-المنطقة المتأثرة	سرعة القطع النسبية	التكلفة النسبية لكل جزء
بلازما	3-150 ملم	ضيقة ولكنها حاضرة	سريع على طبق سميك	قليل
فايبر ليزر	0.5–25 مم (أكثر سمكًا مع -وحدات طاقة عالية)	ضيقة جدًا	سريع جدًا على مقياس رفيع	معتدل
اتيرجيت	1-200 ملم	لا شيء (عملية باردة)	أبطأ	أعلى

بالنسبة إلى معظم محلات تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ، تعد البلازما والليزر عمليتين متكاملتين وليستا متنافستين: يتعامل الليزر مع ورقة قياس رقيقة- حيث تكون دقة الشقوق هي الأكثر أهمية، في حين تظل البلازما هي الخيار العملي بمجرد وصول السُمك إلى النطاق الذي ترتفع فيه سرعة القطع بالليزر والتكلفة بشكل حاد.

ما هو الغاز الأفضل لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ بالبلازما؟

نيتروجين للوحة يصل سمكها إلى حوالي 25 مم، ومزيج 35% هيدروجين / 65% أرجون (H35) للوحة التي يزيد سمكها عن 25 مم. لا ينصح باستخدام الأكسجين لأنه يؤكسد ويغير لون الوجه المقطوع.

لماذا تحتوي حافة البلازما-المقطعة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على خبث؟

يحدث الخبث دائمًا تقريبًا بسبب سرعة القطع البطيئة جدًا بالنسبة إلى التيار، أو بسبب التيار المنخفض جدًا بالنسبة لسمك اللوحة. عادةً ما تؤدي زيادة السرعة أو التيار بزيادات صغيرة إلى حل المشكلة.

ما هو ارتفاع القطع (المواجهة) الذي يجب أن أستخدمه لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ بالبلازما؟

ما يقرب من 3-6% من سمك اللوحة، أو حوالي 1.5-3.8 ملم (0.06-0.15 بوصة) لمعظم مشاعل CNC. يتم ضبط ارتفاع الثقب بشكل عام على حوالي 1.5 مرة من ارتفاع القطع.

هل القطع بالبلازما أم بالليزر أفضل للفولاذ المقاوم للصدأ؟

يعد الليزر أفضل للأجزاء الدقيقة-الرقيقة التي يقل سمكها عن 25 مم؛ تعتبر البلازما أكثر اقتصادا بالنسبة للوحة السميكة وأعمال التصنيع الثقيلة.

هل يترك قطع الفولاذ المقاوم للصدأ بالبلازما منطقة متأثرة بالحرارة؟

نعم، المنطقة الضيقة المتأثرة بالحرارة-ملازمة لعملية القطع بالبلازما. يمكن تقليله ولكن لا يمكن التخلص منه عن طريق الاختيار الصحيح للغاز والتيار والسرعة؛ يعتبر نفث الماء هو البديل عندما تكون هناك حاجة إلى مستوى صفر من المناطق الخطرة.

إن قطع البلازما النظيفة والمربعة والمنخفضة- على الفولاذ المقاوم للصدأ هي نتيجة لخمسة معلمات منسقة - الغاز والتيار والسرعة وارتفاع القطع وارتفاع الثقب - التي تم ضبطها بشكل صحيح لسمك اللوحة، وليس نتيجة "أفضل إعداد" فردي. المتاجر التي تتعامل مع اختيار المعلمات كنظام، وتقوم بتشخيص العيوب وصولاً إلى السبب الجذري باستخدام الجداول أعلاه، تقطع بشكل أسرع باستمرار مع تشطيب ثانوي أقل. يحتفظ فريقنا الهندسي التطبيقي بمجموعات معلمات تم التحقق من صحتها لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل عبر نطاق السُمك الكامل الخاص بنا، وهو متاح لمراجعة عينات القطع أو المطبوعات الجزئية للمحلات التجارية التي تعمل على تحسين عملية القطع بالبلازما- الخاصة بها.