Ilustrowany przewodnik wyboru gazu plazmowego

Wielu producentów wybiera systemy plazmowe obsługujące „dwa gazy” lub „wiele gazów”. W takich systemach można używać różnych gazów plazmowych i gazów osłonowych do różnych zastosowań. Palniki obsługujące wiele gazów oferują najlepszą elastyczność warsztatom, w których tnie się różnorodne materiały. Różne gazy stosuje się, zależnie od typu materiału i grubości, w celu uzyskania najlepszego kompromisu między jakością cięcia, trwałością części eksploatacyjnych, produktywnością i ogólnymi kosztami eksploatacji. Większość podręczników do systemów plazmowych zarzuca operatora niezrozumiałymi wykresami cięcia i opcjami wyboru gazu. Zamierzeniem tego artykułu jest omówienie zalet i wad każdego gazu oraz przedstawienie najlepszych „praktycznych” zaleceń dotyczących cięcia trzech najpopularniejszych materiałów: stali miękkiej, stali nierdzewnej i aluminium.

Powietrze

Powietrze to najbardziej wszechstronny gaz plazmowy. Zapewnia dobrą jakość cięcia i szybkość cięcia stali miękkiej, stali nierdzewnej i aluminium. Powietrze zmniejsza również koszty działalności, ponieważ nie trzeba kupować gazu. Powietrze nie jest jednak bezpłatne. Powietrze zakładowe należy oczyszczać z takich zanieczyszczeń, jak cząstki stałe, mgła olejowa i wilgoć. Najlepszym rozwiązaniem dla systemu plazmy powietrznej jest odpowiednio dobrana rozmiarowo, dedykowana sprężarka powietrza, osuszacz czynnika chłodniczego oraz zestaw filtrów wychwytujących cząstki stałe, mgłę olejową i pozostałą wilgoć. Kolejną kwestią związaną z plazmą powietrzną jest spawalność ciętej krawędzi. W przypadku plazmy powietrznej występuje azotowanie i utlenianie powierzchni cięcia, co może skutkować porowatością spawów. Problem ten zwykle koryguje się, używając dobrej jakości druta spawalniczego ze środkami zapobiegającymi azotowaniu i utlenianiu. Pod względem wszechstronności, dobrej szybkości, niskich ilości żużlu oraz trwałości części eksploatacyjnych dochodzącej do 600 rozruchów powietrze stanowi dobry wybór dla wielu warsztatów. W przypadku plazmy powietrznej najlepszym gazem osłonowym jest powietrze.

Tlen

Tlen stał się branżowym standardem cięcia stali miękkiej ze względu na najlepszą jakość cięcia oraz największą szybkość cięcia spośród wszystkich gazów plazmowych. (Cięcie stali nierdzewnej i aluminium plazmą tlenową nie jest zalecane). Plazma tlenowa reaguje ze stalą miękką, powodując powstawanie mniejszych drobin stopionego metalu, z których każda charakteryzuje się mniejszym napięciem powierzchniowym. Taki aerozol stopionego materiału jest łatwiej usuwany ze szczeliny. Wadą tlenu jest koszt gazu oraz trwałość materiałów eksploatacyjnych. Jednak nowoczesne systemy plazmy tlenowej wykorzystują obojętne gazy rozruchowe (takie jak azot) i pozwalają uzyskać podobną trwałość części eksploatacyjnych, jak systemy azotu i powietrza. Te systemy charakteryzują się trwałością na poziomie 800–1500 rozruchów. Zwiększone koszty materiałów eksploatacyjnych i gazu są zwykle niwelowane przez zmniejszenie liczby kosztownych operacji dodatkowych, takich jak usuwanie żużlu i prostowanie ukosowanych części. Gaz osłonowy używany zwykle z plazmą tlenową to powietrze.

Azot

Azot był używany w pierwszych palnikach plazmowych. To nadal najlepszy wybór w przypadku cięcia dużych ilości aluminium i stali nierdzewnej. Jakość cięcia i trwałość części eksploatacyjnych są doskonałe. (Typowa trwałość to ponad 1000 rozruchów). Niestety w przypadku grubych materiałów (zwykle powyżej 1,27 cm) system plazmowy należy przełączyć na argon-wodór. W przypadku plazmy azotowej najlepszym gazem osłonowym jest powietrze. CO₂ sprawdza się dobrze w poprawie wykończenia powierzchni, zapewnia dobrą szybkość cięcia oraz trwałość części eksploatacyjnych lepszą niż powietrze. Jednak koszty CO₂ są wyższe niż koszty powietrza oraz trzeba stosować wiele połączonych kolektorem butli gazu albo systemu zbiorowego zapewniającego odpowiednie natężenie przepływu. W przypadku systemu plazmy azotowej dobrą osłonę stanowi woda, jeśli system umożliwia jej stosowanie. Woda gwarantuje gładkie i lśniące wykończenie powierzchni cięcia stali nierdzewnej i aluminium. Wody należy używać ze stołem wodnym.

Mieszanka argonowo-wodorowa

Mieszanka argonowo-wodorowa to gaz wybierany do cięcia grubej stali nierdzewnej i aluminium (grubości powyżej 1,27 cm). Jest ona zwykle używana w proporcjach 35% wodoru i 65% argonu (H-35). Mieszanka argonowo-wodorowa to gaz plazmowy spalany w najwyższej temperaturze i zapewniający maksymalne możliwości cięcia. (Mieszanka argonowo-wodorowa jest używana z palnikami z wtryskiem wody, natężeniem prądu do 1000 A oraz stalą nierdzewną o grubości do 15,24 cm). W palnikach wielogazowych mieszanka argonowo-wodorowa gwarantuje proste cięcie i bardzo gładkie, niemal lśniące wykończenie powierzchni stali nierdzewnej. Wzdłuż dolnej krawędzi może się pojawiać niewielka ilość żużlu. W systemach argonowo-wodorowych jako gaz osłonowy jest zwykle używany azot. Wadą takiej kombinacji jest jej koszt.

Ilustrowany przewodnik wyboru gazu plazmowego:

Wnioski:

Dobór najlepszego gazu jest podyktowany trzema podstawowymi kwestiami: jakość cięcia, produktywność i koszty.

• W przypadku stali miękkiej najlepiej stosować plazmę tlenową i osłonę powietrzną, aby uzyskać najlepszą jakość cięcia, najniższy poziom żużlu, minimalną liczbę operacji dodatkowej obróbki, doskonałe możliwości spawania oraz najwyższą szybkość cięcia / produktywność.
• W celu uzyskania najlepszej jakości cięcia stali nierdzewnej i aluminium o grubości poniżej 1,27 cm najlepiej stosować plazmę azotową oraz osłonę powietrzną, aby uzyskać najlepszy kompromis między jakością cięcia a kosztami. W celu uzyskania nieznacznie lepszego i szybszego cięcia można stosować CO₂ jako gaz osłonowy. Jeśli system na to pozwala, najlepszym wyborem osłony pod względem jakość krawędzi jest woda.
• W celu uzyskania najlepszej jakości cięcia grubej stali nierdzewnej i aluminium najlepiej stosować mieszankę argonowo-wodorową oraz azot jako gaz osłonowy. OSTRZEŻENIE: System współpracujący z gazem argonowo-wodorowym musi być wyposażony w odpowiednie funkcje zabezpieczające.
• Aby uzyskać najniższe koszty cięcia stali miękkiej, stali nierdzewnej i aluminium, najlepiej używać czystego i suchego powietrza zakładowego.