Problemi di durata dei consumabili

Uno dei problemi più diffusi e frustranti legati al taglio ad arco plasma (plasma- arc cutting - PAC) è la breve durata dei consumabili. Questo problema influisce sul produttore sia per un aumento della spesa per i consumabili sia a causa del tempo passivo necessario per sostituire i componenti e per la ricerca guasti. La maggior parte delle aziende tiene un registro sulla durata dei consumabili basato sul conteggio dei componenti, sul tempo di accensione dell’arco o sul numero di lamiere lavorate. Di solito, l’operatore è il primo a sapere se un componente non sta durando come ci si aspetterebbe. Di seguito elenchiamo alcuni suggerimenti per aiutare l’operatore o l’addetto alla manutenzione nella risoluzione dei problemi di durata dei consumabili.

AVVERTENZA! Leggere tutte le informazioni sulla sicurezza contenute nel manuale dell’operatore in vostro possesso prima di azionare o riparare un’apparecchiatura PAC. I sistemi PAC usano elettricità ad alta tensione e corrente continua (CC). Le scosse elettriche possono provocare lesioni o essere letali.

Sintomi

L’elettrodo e l’ugello presentano un guasto prematuro causando un deterioramento della qualità di taglio, un mancato sfondamento o un’improvvisa perdita di arco durante il taglio.

Quadro generale

L’elettrodo trasporta la carica negativa della corrente continua CC dal generatore. È costituito da un supporto in rame che contiene un elemento emittente di afnio o tungsteno - un metallo con un punto di fusione molto alto in grado di sostenere un arco. L’elemento emittente viene eroso lentamente dal calore dell’arco e dal flusso di gas plasma ad alta velocità. Durante il normale processo di usura, si forma un piccolo cratere sull’estremità del componente che si usura con più stabilità, poche migliaia di pollici alla volta, fino a una profondità che varia tra 0,4 e 0,125 pollici. Se il cratere diventa troppo profondo, l’arco si attacca al supporto in rame e lo fonde. L’elettrodo va in “errore” quando non è più in grado di innescare e sostenere un arco. È buona norma rimuovere l’elettrodo prima che si verifichi un guasto.

L’ugello si concentra sul getto di plasma. Il foro sull’ugello deve essere perfettamente circolare e concentrico. Sia il diametro sia la lunghezza del foro sono fondamentali: qualsiasi danneggiamento sull’orifizio influisce sulla forma dell’arco e, quindi, sulla qualità del pezzo tagliato. L’arco plasma attraverso l’ugello senza toccare il materiale in rame perché le pareti dell’ugello sono protette da uno stato periferico di gas vorticoso. Se l’arco entra in contatto con l’ugello può fondere parte del materiale di cui è composto. Un normale livello di usura dell’ugello è una leggera smussatura o un lieve allargamento del foro sul bordo anteriore dell’orifizio. Un lieve danneggiamento si verifica sulla parte frontale del pezzo durante ciascun taglio guidato causando uno scolorimento dovuto al calore intorno all’orifizio. Depositi di ossido di afnio si possono accumulare sulla superficie interna causando la rottura del flusso di gas. L’ugello presenta un “guasto” quando non produce più un arco rettilineo e un buon taglio pulito.

La durata normale dei consumabili per i sistemi al plasma a ossigeno all’avanguardia è di 1/2 ore di arco acceso e diverse centinaia di sfondamenti. Alcuni sistemi possono raggiungere oltre 1.000 accensioni prima che sia necessario il cambio dei componenti.

Ricerca guasti

Il primo passo nella risoluzione dei problemi di durata dei consumabili è esaminare attentamente i componenti e stabilire qual è il componente che presenta un guasto. I componenti in genere presentano chiari indizi sulle cause che hanno originato il guasto.

Questi sono 3 casi possibili:

Caso 1: Elettrodo in cattive condizioni e ugello in cattive condizioni

Se l’ispezione del funzionamento dei componenti rileva che sia l’elettrodo sia l’ugello sono gravemente usurati, è possibile che l’elettrodo abbia causato il guasto dell’ugello. Dato che l’elettrodo si trova a monte, questo può causare il danneggiamento dell’ugello quando il materiale fuso scoppia all’estremità del componente e si deposita all’interno dell’ugello. Tutti i componenti subiranno questo tipo di guasto se utilizzati abbastanza a lungo.

Se l’elettrodo presenta un cratere profondo e ampio e il rame è diventato di un colore paglierino, blu o nero a causa del surriscaldamento, la causa possibile è un flusso del refrigerante ridotto. In casi estremi l’estremità dell’elettrodo può essere fusa. Verificare la portata del flusso del mezzo di refrigerazione. Nelle torce raffreddate ad acqua, controllare il flusso dell’acqua di raffreddamento mediante un test di portata con secchio sulla tubatura di ritorno verso il serbatoio del refrigerante. Se è nella norma, verificare la presenza di problemi alla pompa, attorcigliamenti, perdite, filtri otturati o altre limitazioni. Nelle torce raffreddate a gas, verificare la presenza di un flusso di gas ridotto.

Se l’elettrodo ha piccoli alveoli su tutta l’estremità del componente con corrispondente danneggiamento dell’interno dell’ugello, questo comporta un flusso di gas ridotto. Il flusso di gas ridotto comporta un arco incontrollato tra l’ugello e l’elettrodo. Controllare la portata del gas verso la torcia. Il modo migliore per farlo è utilizzando un flussometro (0 – 400 cfh) e un flessibile posizionato sull’uscita della torcia con il sistema in modalità test. Se non è possibile, si può eseguire un controllo rapido sentendo il flusso di gas sull’uscita della torcia tenendo acceso solo il gas plasma. Dovrebbe essere possibile avvertire un flusso di gas vorticoso che esercita una forza di suzione.

Se l’elettrodo ha uno strato spesso di residuo nero, verificare la presenza di una contaminazione del gas. È possibile eseguire un test veloce con un panno di carta. Tenere un panno di carta sotto la torcia mentre il gas fluisce all’interno del sistema. Segni di umidità o contaminazione dovrebbero essere assenti.

Caso 2: Elettrodo in buone condizioni e ugello in cattive condizioni

Se l’elettrodo ha un aspetto praticamente nuovo e l’ugello è gravemente danneggiato, la causa più probabile di guasto è il doppio arco dell’ugello. Questo si verifica se l’arco entra in contatto con l’ugello e corrode il materiale in rame sull’orifizio.

Il danneggiamento della parte interna dell’ugello come una scanalatura o un “buco della serratura” indica una bassa pressione all’interno della camera del plasma. Questo permette all’arco di trasferirsi sull’ugello. Verificare la presenza di perdite sull’impianto del gas mettendo le tubature in pressione e utilizzando acqua saponata su tutti i raccordi.

Un danneggiamento della parte esterna dell’ugello spesso può indicare un problema con la distanza torcia-lamiera. Controllare prima l’altezza di sfondamento; questa dovrebbe essere due volte superiore all’altezza di taglio per evitare schizzi di metallo fuso. Lo sfondamento troppo basso è la causa numero uno del guasto prematuro dell’ugello. Verificare che il controllo di altezza torcia funzioni correttamente. Se la torcia esegue lo sfondamento quando viene spinta sulla lamiera, oppure raschia la lamiera durante il taglio, l’ugello può venire distrutto all’istante.

Se l’ugello sembra eccessivamente caldo, di colore paglierino, blu o nero, verificare il flusso del gas schermo. Il gas schermo contribuisce al raffreddamento dell’ugello e protegge l’estremità frontale della torcia.

Caso 3: Elettrodo in cattive condizioni e ugello in buone condizioni

Se l’ugello è in buone condizioni ma l’elettrodo ha un cratere profondo e concentrico, il flusso di gas plasma potrebbe essere troppo forte. Se il vortice del flusso di gas è troppo intenso, l’elemento può subire un’erosione veloce. Questo comporta uno schema di usura rapido e profondo. Controllare la portata volumetrica del gas plasma.

Può esistere anche un quarto caso: se entrambi i componenti sembrano praticamente nuovi ma la torcia non riesce ad “accendersi” ed è possibile accendere la torcia con un nuovo set, il problema non è la durata dei consumabili ma l’accensione difficile. Spesso, ugello e elettrodo in perfette condizioni vengono eliminati perché non si riesce a metterli in funzione. L’accensione difficile è spesso causata da una pressione eccessiva del plasma durante il pre-flusso mentre la torcia si sta accendendo. Di solito la torcia “schizza e spruzza” e si accende a fatica.