자동화된 플라즈마 절단을 위한 팁과 기법
올바른 피어싱 기법은 운영 비용을 줄이며, 생산성을 개선합니다.
다음은 PAC 감독자, 엔지니어, 구매 대리인 또는 유지보수 담당자를 위한 기습 퀴즈입니다. 플라즈마 토치의 조기 부품 고장에 대한 제1의 원인은 무엇입니까?
a) 부적절한 플라즈마 가스 흐름
b) 부적절한 냉각제 흐름(물 또는 가스)
c) PAC 장비 오작동
d) 부적절한 피어싱 기법
a), b) 또는 c)를 선택한다면 일부만 맞은 것입니다. d)를 선택한다면 정답입니다. 이렇게 하면 비용을 절감하고 플라즈마 절단 장비의 가동 중단 시간을 줄일 수 있습니다.
소재에 너무 가깝게 피어싱하는 것이 조기 소모품 고장에 대한 가장 공통적인 원인입니다. 이 주장은 수년 간 최종 사용자들과 직접 의견을 교환하고 결함이 발생한 소모품을 분석한 결과입니다. 이 문제는 해결하기가 쉽지만, 아직도 많은 절단 작업장에서 문제로 남아 있습니다. 한 가지 원인은 PAC 장비 작업자를 위한 유용한 기술 교육이 없기 때문입니다. 작업자는 작업을 개선하려면 이론과 기법인 '왜'와 '어떻게'를 모두 알아야 합니다. 프로세스에 대한 기본적인 이해와 단순한 팁/기법을 알고 있으면 절단 부품에 더 많은 시간을 할애하고 소모품 교환에 소요되는 시간은 줄일 수 있습니다.
피어싱 작업 중에 어떤 일이 일어날까요?
토치가 발사되면 제한된 DC 전류의 양과 결합된 고압 스파크가 토치에 파일럿 아크를 생성합니다. 이 파일럿 아크는 토치 끝에서 약 ½–1인치 길이의 안정적인 흰색-파란색 아크로 발사됩니다. 이 파일럿 아크는 음극(토치의 전극)에서 양극(절단할 도체 소재)으로 전기적 경로를 형성합니다. 토치가 트랜스퍼 거리 내에 있는 경우 아크가 금속으로 트랜스퍼되고 피어싱을 시작합니다. 모든 토치에는 최대 피어싱 높이이기도 한 최대 트랜스퍼 거리가 있습니다. 토치가 이 거리보다 높이 있는 경우 공기 중에 파일럿이 되고, 낮으면 트랜스퍼되어 피어싱을 시작합니다.
피어싱 단계
1단계. 트랜스퍼된 아크는 즉시 금속을 용융점까지 가열하고, 용융된 소재를 불어 내기 시작합니다. 피어싱 작업의 초기 단계에서는 용융된 금속이 많은 스파크를 생성하면서 피어싱 지점에서 축 방향으로 철판의 상단 위로 뿌려집니다.
2단계. 플라즈마 젯이 소재에 더 깊게 관통하면 바닥이 둥근 구멍이 만들어집니다. 이 구멍은 용융된 스프레이가 위쪽으로 토치를 향하도록 합니다. (이것은 물꼭지에서 물이 떨어지는 아래에서 컵을 들고 있을 때 일어나는 현상과 유사합니다.)
3단계. 아크가 철판의 하단을 깨뜨리면 스파크와 용융된 소재가 피어싱된 구멍에서 배출됩니다. 피어싱이 완료되고 아크가 최대 강도로 커지면 장비가 이동하기 시작하고 토치가 절단을 시작합니다. 토치가 너무 빨리 이동하는 경우 아크가 소재를 충분히 관통하지 못할 수 있습니다. 토치가 너무 오래 지연되는 경우 아크가 계속해서 소재를 제거하여, 꺼질 때까지 구멍을 확대합니다. 아래 그림을 참조하십시오.
피어싱의 문제:
1,500°C로 용융된 금속이 토치에서 뒤로 뿌려지면 피어싱 두 번째 단계에서 가장 공통적인 피어싱 문제인 이중 아크, 브릿징, 스너핑이 발생합니다. 정상적인 조건에서는 노즐을 통해 전극에서 철판으로 통과하는 가스의 스월 소용돌이에 의해 아크 기둥이 제어되고 초점이 잡힙니다. 이 가스 경계층은 아크가 구리 노즐에 접촉하지 않도록 막아줍니다. 아크가 노즐에 접촉하면 다른 도체 금속에서와 마찬가지로 절단을 수행합니다.
이중 아크 는 주 절단/피어싱 아크에 이차적으로 발생하는 모든 아크를 가리키는 용어입니다. 이중 아크는 전류가 아크 기둥을 통해 직접이 아닌, 노즐을 통하거나 다른 도체 경로를 통하여 철판으로 흐를 때 발생합니다. 이것은 약한 플라즈마 가스 흐름, 과도한 전류 또는 플라즈마 젯에 존재하는 심한 방해 때문에 발생할 수 있습니다. 이러한 방해는 토치가 철판에 너무 가깝게 피어싱할 때 발생합니다. 전기 도체 금속의 스프레이는 아크 주위의 전기장을 교란하여 아크 기둥이 커지게 함으로써 플라즈마 가스 젯을 방해합니다. 다중 아크 경로가 금속의 이러한 작은 부분을 통해 발달하면서, 아크를 축 대칭 경로에서 이탈시킵니다. 아크가 노즐의 측벽으로 빨려 들어가면 가우징, 흠집 또는 때로는 출구 구멍을 따라 대칭 모따기(플라우어링) 현상을 유발합니다. 노즐이 손상되면 과도한 베벨 각도, 드로스, 소재 관통 실패 등과 같은 심각한 절단 품질 문제가 발생합니다.
브릿징 은 더 심한 이중 아크의 형태입니다. 이것은 용융된 소재가 토치와 철판에 접촉하는 퍼들에 쌓일 때 발생합니다. 이 퍼들은 전기 도체이므로,가공물을 단락시킵니다. 아크는 철판에 대한 낮은 저항의 경로를 찾아서 이를 취합니다. 이것은 일반적으로 차폐에 중대한 결함을 야기하며 노즐을 손상시킵니다. 오늘날 플라즈마 토치의 첨단 절연 구리 쉴드조차도 이러한 종류의 결함을 피할 수 없습니다. 쉴드가 용융된 둥근 소재에 접촉하면 철판과 같은 작용을 할 수 있으므로, 따라서 아크가 쉴드를 통해 전달되어 결함을 일으킵니다.
플라즈마 가스 스너핑 은 가장 심한 이중 아크의 형태입니다. 스너핑은 토치가 철판을 누르는 차폐 또는 토치 노즐로 피어싱을 시작할 때 발생합니다. 예를 들어, 자동 토치 높이 제어가 철판에 대고 누름으로써 그 초기 높이를 확인하고 철판이 휘거나 얇아서 충분히 누를 수 있는 경우 토치의 수축으로 올바른 토치 높이가 설정되지 않습니다. 철판이 토치를 따라 초기 높이 설정으로 후퇴하기 때문에 토치는 “철판을 청소”하지 못합니다. 이것은 종종 작업자가 토치의 전방 끝을 볼 수 없는 수중 절단 작업에서 발생합니다. 플라즈마 가스의 스너핑은 플라즈마 챔버에 제어되지 않는 이중 아크를 유발합니다. 이것은 전극, 노즐, 차폐에 중대한 결함을 야기합니다.
팁과 기법:
- 높게 피어싱, 낮게 절단: 경험상 최대 트랜스퍼 거리 또는 절단 높이의 1.5-2X에서 피어싱하는 것이 좋습니다. 높게 피어싱하면 이중 아크, 브릿징, 스너핑을 방지할 수 있습니다.
- 점진적 피어싱 사용: CNC가 할 수 있는 경우 점진적 피어싱을 사용합니다. 이 기능은 피어싱 작업 시 토치를 느리게 이동하여, 용융된 소재의 물보라 현상을 일으켜 토치의 전방 끝을 놓치게 합니다. (가운데가 아닌 한쪽으로 흘러 내리는 물 아래에 대 놓은 컵을 생각해 보십시오.)
- 피어싱 높이를 응시하지 마십시오. 사용 가능한 경우 초기 높이 감지 기능을 사용합니다. 일반적으로 수동 피어싱은 권장되지 않습니다. 경험이 풍부한 작업자들도 완벽하게 보정된 시각을 가지고 있지 않습니다.
- 시스템 한도를 벗어나서 피어싱하지 마십시오. 피어싱 비율은 일반적으로 절단 비율의 1/2입니다.
- 피어싱 금지: 가급적이면 체인 절단 또는 에지 시작(예: 펀칭 구멍의 에지를 벗어남)을 사용하여 피어싱 수를 줄입니다.
특수 기법:
경험이 풍부한 작업자들은 때때로 두꺼운 철판 작업을 할 때 2가지 특수한 기법을 사용합니다.
경고: 경험이 풍부한 플라즈마 작업자가 아니고 플라즈마 시스템의 안전한 작동에 익숙하지 않다면 이러한 기법을 사용하지 마십시오.
이중 샷: 이 기법에서는 1번이 아닌 2번 이상의 연속 피어싱으로 철판을 “불어 내서” 가공/절단합니다. 첫 번째 피어싱은 철판에 약 절반 정도까지 바닥이 둥근 구멍을 팝니다. 그런 후 작업자는 구멍의 에지를 향해 토치를 약간 수동으로 이동하고 다시 피어싱합니다. 두 번째 샷은 소재를 불어 내서 가공/절단합니다. 용융된 금속의 물보라는 토치를 벗어나도록 굴절됩니다.
상승 피어싱: 이 기법은 파일럿 아크를 켠 상태에서 토치를 철판 높이로 낮추는 수동 피어싱 작업입니다. 트랜스퍼가 일어나는 즉시 작업자는 최대 철판 위 1인치 높이까지 토치를 높입니다(아크를 높임). 그런 후 플라즈마 젯이 철판을 불어 내면 작업자는 토치를 정상 절단 높이로 내립니다. 이것은 토치와 쉴드를 보호하는 데 사용됩니다. 이것은 전극이나 노즐 수명에는 좋지 않습니다.