Проблемы со сроком службы деталей

Одна из самых распространенных и разочаровывающих проблем при плазменно-дуговой резке — непродолжительный срок службы деталей. Эта проблема имеет два негативных последствия для производителя: повышение затрат на расходные детали и простой машины, в течение которого выполняется поиск и устранение неисправностей и замена деталей. В большинстве компаний ведется учет срока службы расходных деталей на основе количества прожигов, времени горения дуги или количества обработанных листов. О том, что срок службы деталей не соответствует ожидаемому, первым обычно узнает оператор. Ниже приведены некоторые технические советы для операторов и специалистов техобслуживания по поиску и устранению проблем, которые могут влиять на срок службы деталей.

БЕРЕГИСЬ! Прежде чем приступать к работе с системой плазменно-дуговой резки или ее ремонту, ознакомьтесь со всей информацией о безопасности, изложенной в соответствующем руководстве по эксплуатации. В системах плазменно-дуговой резки используется высокое напряжение и постоянный ток. Электрический разряд может привести к телесным повреждениям или к летальному исходу.

Симптом

В работе электрода и сопла постоянно происходят сбои, что приводит к ухудшению качества резки, сбоям прожига или внезапным потерям дуги в процессе выполнения резки.

Справка

Электрод проводит отрицательный заряд постоянного тока от источника тока. Электрод состоит из медного держателя с эмиттером из гафния или вольфрама — тугоплавких металлов, которые могут поддерживать дугу. Эмиттер постепенно изнашивается под воздействием высоких температур дуги и высокоскоростных потоков плазмообразующего газа. При нормальном износе на краю детали образуется небольшое изъязвление вогнутой формы. Оно постепенно увеличивается в размере (на несколько тысячных см за один раз) до 0,10–0,32 см. Когда изъязвление становится слишком глубоким, дуга цепляется за медный держатель и расплавляет его. Электрод приходит в негодность, когда он больше не может зажечь или поддержать дугу. Рекомендуется заменять электроды до того, как они выйдут из строя.

Сопло фокусирует струю плазмы. Отверстие сопла должно быть идеально круглым и концентричным. Принципиально важны как диаметр, так и длина отверстия: любое повреждение отверстия влияет на форму дуги и, соответственно, на качество вырезаемой детали. Плазменная дуга проходит через сопло, не соприкасаясь с материалом из меди, поскольку стенки сопла защищены пограничным слоем вихревого газа. Если дуга войдет в контакт с соплом, она снимет часть материала, расплавив его. О нормальном износе сопла свидетельствует небольшой скос или небольшое увеличение отверстия на переднем крае сопла. При каждом зажигании вспомогательной дуги лицевая поверхность детали слегка повреждается, что приводит к изменению цвета вокруг отверстия под воздействием тепла. На внутренней поверхности могут образовываться отложения оксида гафния, вследствие чего нарушается поток газа. Сопло приходит в негодность, когда оно больше не может обеспечить прямую дугу и хорошую чистую поверхность резки.

Срок службы деталей в самых современных системах кислородно-плазменной резки обычно составляет 1–2 часа фактического времени «на дуге». В некоторых системах срок службы деталей может достигать 1 000 или более запусков.

Поиск и устранение неисправностей

На первом этапе разрешения любой проблемы со сроком службы деталей необходимо их тщательно осмотреть и определить, какие детали вышли из строя. На деталях обычно есть видимые признаки основной причины выхода из строя.

Имеют место три возможных случая:

Случай 1. Электрод и сопло повреждены

Если при осмотре деталей обнаруживается, что электрод и сопло существенно изношены, то, по всей вероятности, неисправный электрод привел к повреждению сопла. Поскольку электрод расположен выше, то при его работе повреждается сопло, когда расплавленный материал выдувается с наконечника электрода и откладывается на внутренней поверхности сопла. При достаточно длительной эксплуатации в работе всех деталей наступает такой отказ.

Если электрод имеет глубокое широкое изъязвление и серебро от перегрева приобрело бледно-желтый, голубой или черный цвет, то вероятная причина заключается в низкой скорости потока охлаждающей жидкости. В сложных случаях край электрода может расплавиться. Проверьте скорость потока охлаждающего агента. В резаках с водяным охлаждением проверьте скорость потока воды, выполнив так называемый «тест с помощью ведра» в точке возврата воды в бак. Если измеренное значение отличается от номинального, возможными причинами могут быть: проблемы с насосом, утечки, забитые фильтры или другие препятствия. В резаках с газовым охлаждением проверьте скорость потока газа. Она не должна быть низкой.

Мелкие углубления вдоль всего края электрода и соответствующие повреждения внутренней поверхности сопла свидетельствуют о недостаточной скорости потока газа. Недостаточная скорость потока газа приводит к неконтролируемому зажиганию дуги между соплом и электродом. Проверьте скорости потока газа, подаваемого на резак. Лучше всего это сделать, используя расходомер (0–400 куб.фут/ч) со шлангом, надетым на выпускное отверстие резака тестируемой системы. Если нет возможности воспользоваться расходомером, можно выполнить тест на тактильное ощущение потока газа на выпускном отверстии резака, когда включена подача только плазмообразующего газа. Должен ощущаться вихревой поток газа, который действует как всасывающая сила.

Если на электроде образовался плотный слой осадков черного цвета, проверьте газ на наличие загрязнений. Быструю проверку можно выполнить с помощью бумажного полотенца. Поместите чистое бумажное полотенце под резак и включите подачу газа в системе. На полотенце не должно быть признаков наличия влаги или загрязнений.

Случай 2. Электрод в хорошем состоянии, сопло повреждено

Если электрод выглядит почти новым, а сопло при этом серьезно повреждено, то наиболее вероятная причина этого — двойная дуга на сопле. Это происходит, если дуга входит в контакт с соплом и разрушает медный материал из отверстия.

Повреждение внутренней поверхности сопла, такое как желобок или шпоночный паз, свидетельствует о низком давлении в плазменной камере. Это позволяет дуге цепляться за сопло. Проверьте линии подачи газа на наличие утечек путем нагнетания давления в трубах, нанеся мыльную пену на все фитинги.

Повреждение внешней поверхности сопла часто свидетельствует о проблеме с расстоянием между резаком и изделием. Сначала проверьте высоту прожига: она должна быть в два раза больше высоты резки, чтобы исключить разбрызгивание металла. Прожиг на низкой высоте — основная и наиболее распространенная причина преждевременного выхода сопла из строя. Проверьте правильность работы системы регулировки высоты резака. Если резак выполняет прожиг, соприкасаясь с листом, или если он перемещается по поверхности листа при прожиге, то в это время сопло постоянно разрушается.

Если сопло чрезмерно горячее, приобрело бледно-желтый, голубой или черный цвет, проверьте поток защитного газа. Защитный газ помогает охладить сопло и защитить передний край резака.

Случай 3. Электрод поврежден, сопло в хорошем состоянии

Если сопло в хорошем состоянии, но при этом электрод имеет глубокое концентричное изъязвление, то скорость потока плазмообразующего газа может быть слишком высокой. При интенсивном воздействии вихрей плазмообразующего газа элемент быстро разрушается. Это приводит к стремительному глубокому износу. Проверьте объемную скорость потока плазмообразующего газа.

Возможен также четвертый случай: обе детали выглядят практически новыми, но резаку не удается «зажечь» дугу, причем при новых установках резак зажигает дугу — это проблема затрудненного зажигания, а не срока службы расходных деталей. Часто электроды и сопла в идеальном состоянии отбраковываются по той причине, что они не зажигают дугу. Наиболее часто затрудненное зажигание вызвано чрезмерным давлением плазмообразующего газа при подаче защитного газа при зажигании дуги резаком. Обычно резак «брызгает и шипит», с трудом пытаясь зажечь дугу.