Tecnologia de Corte a Plasma no Processamento de Chapas Metálicas
1. Limitações dos Métodos Tradicionais de Corte
Os processos tradicionais de corte de chapas metálicas têm certas limitações, principalmente devido à complexidade das operações e aos riscos significativos de segurança. Esses desafios criam restrições na produção industrial. No entanto, ao melhorar os métodos
2. Vantagens do Corte a Plasma
Nas indústrias de usinagem e reparo convencionais, o corte de aço era tipicamente realizado usando cortadores de disco de moagem para fios e corte a gás oxi-acetileno para chapas. No entanto, o corte a gás oxi-acetileno é inconveniente, ineficiente e apresenta consideráveis riscos de segurança, limitando seu uso na produção industrial.
Hoje, o corte a plasma foi amplamente adotado na produção industrial e nas indústrias de reparo geral para o processamento da maioria dos materiais de chapa de aço. O corte a plasma utiliza um arco de plasma a temperaturas extremamente altas para derreter localmente o material. O gás de trabalho, aquecido pelo arco de plasma na boca da tocha de plasma, expande-se rapidamente e é ejetado em alta velocidade, soprando o metal fundido e formando um corte estreito no material.
Em termos de compatibilidade de materiais, espessura de corte e qualidade de corte, o corte por arco de plasma é atualmente um dos melhores métodos de corte disponíveis. Pode ser resumido por três características principais: alta velocidade, alta eficiência e alta qualidade.
3. Características do Corte a Plasma
Durante o processo de corte, os operadores devem estar bem familiarizados com a operação dos equipamentos de corte a plasma. A escolha do gás de trabalho adequado é crucial, pois diferentes gases possuem propriedades distintas durante o corte. Misturas de gases comumente usadas incluem nitrogênio e hidrogênio, tipicamente compostas por 75%-90% de nitrogênio e 10%-25% de hidrogênio. Para o corte de materiais com mais de 127 mm de espessura, como aço inoxidável e algumas ligas específicas de aço inoxidável, o argônio puro também pode ser utilizado.
Para garantir o corte ajustável por arco de plasma, é essencial selecionar a corrente e a tensão do arco corretas. O aumento da corrente e da tensão do arco melhora a potência do arco, mas uma corrente excessiva pode acelerar o desgaste das placas de tungstênio e das bocais, impactando negativamente no desempenho do corte. Portanto, aumentar a tensão do arco é o método preferido para aumentar a potência. Além disso, aumentar a taxa de fluxo da mistura de gás comprime ainda mais o arco, concentrando a energia e elevando a temperatura do arco. Isso aumenta a velocidade do jato do arco e a potência de corte, melhorando a velocidade do corte.
Outros fatores-chave que afetam a qualidade do corte incluem o comprimento e o diâmetro do bocal, a distância entre o bocal e a peça de trabalho, e o alinhamento do eletrodo de tungstênio. Em alguns casos, rebarbas excessivas podem ocorrer devido ao fluxo inadequado do metal fundido, fluxo insuficiente de gás ou calor excessivo na parte inferior do corte. No corte de chapas espessas, a largura maior da ranhura também pode levar a um arrasto excessivo, causando formação adicional de rebarbas. Para prevenir esses problemas, é crucial manter um alinhamento preciso entre o eletrodo de tungstênio e o bocal, garantir potência adequada e otimizar o fluxo de gás e a velocidade de corte.
Para empresas de usinagem e reparo de pequeno e médio porte, o corte a plasma de baixa corrente é um grande avanço. Ele apresenta baixo consumo de gás, redução de custos de manutenção e equipamentos, fumaça e ruído mínimos, estrutura simples e fácil operação.
As aplicações típicas do corte a plasma de baixo corrente incluem:
Corte e montagem de tubulações de aço inoxidável e alumínio, estruturas cilíndricas e conexões de tubos angulares.
Corte durante a fabricação de caldeiras de baixa pressão e tubulações.
Corte e reparo de componentes no local nas indústrias de processamento de alimentos e produtos químicos com precisão e mínima deformação.
Corte preciso de materiais fundidos em fundições, exigindo mínimo desbaste ou acabamento.
Corte de alta qualidade e precisão de tubos de aço carbono, aço de baixo liga, aço inoxidável e alumínio para comprimento e bordas anguladas, superando os métodos de corte convencionais.O corte a plasma de baixa corrente geralmente utiliza uma tocha de plasma de duplo gás, onde o bocal não necessita de furos de resfriamento, e o eletrodo de tungstênio pode permanecer plano, sem a necessidade de afiação. O processo de corte frequentemente emprega CO₂ como gás de proteção e nitrogênio como gás plasma. Uma das principais vantagens do corte a plasma baseado em nitrogênio é a sua adaptabilidade a diferentes formas de peças de trabalho, tornando-o adequado tanto para componentes simples quanto complexos. A velocidade de corte do corte a plasma de baixa corrente é comparável ao corte a plasma padrão, enquanto sua precisão pode corresponder ao corte a plasma de alta corrente. O uso de uma mistura de gases argônio-hidrogênio refina ainda mais o corte, produzindo bordas estreitas e limpas.
De maneira geral, o corte a plasma é amplamente aplicável na produção industrial moderna, e espera-se que sua adoção cresça significativamente no futuro.
4. Tipos e Aplicações de Equipamentos de Corte a Plasma
4.1 Tipos de Equipamentos de Corte a Plasma
Entre as diversas tecnologias de corte a plasma, o corte a plasma CNC é o mais amplamente utilizado atualmente. O equipamento de corte a plasma CNC é composto por três componentes principais:
Seção da Máquina: Inclui o redutor, trilhos-guia e motores servo.
Sistema de Controle CNC: Consiste em um computador, sistema de circuito de gás e equipamentos eletromecânicos auxiliares.
Software de Programação: Responsável pelas operações de software para os terminais de corte a plasma.
As máquinas modernas de corte a plasma utilizam tecnologia de ignição de arco de baixa frequência, onde um fluxo de gás de alta pressão entre o eletrodo de potência e o bocal gera um arco piloto que ignita o plasma. Esse método elimina a necessidade de osciladores de alta frequência, que podem criar campos eletromagnéticos fortes (130-210 kHz) que interferem nos equipamentos de alta tensão ao redor. Para combater isso, mecanismos de controle especializados são incorporados ao sistema para garantir a ignição precisa do arco.
4.2 Aplicação do Corte a Plasma na Produção de Estruturas de Aço
Durante o corte a plasma CNC, as estruturas de aço são desenhadas e programadas antes de serem transferidas como arquivos DXF para um servidor terminal, garantindo uma troca de dados sem interrupções. A cabeça de corte segue a trajetória programada, mantendo uma temperatura de corte entre 4.500-5.000°C. A essa temperatura, colisões atômicas intensas dentro da estrutura de aço causam a separação de elétrons, criando um estado ionizado de alta energia que facilita o corte eficiente do aço.
O corte a plasma CNC garante transições suaves entre ângulos retos, ao contrário do corte a plasma tradicional, que frequentemente encontra dificuldades em realizar curvas suaves, resultando em grandes áreas não cortadas. O software de corte nas máquinas CNC assegura ajustes angulares precisos, otimizando o processo de corte.
- Conclusão
Através da análise do corte a plasma em aplicações industriais, é evidente que essa tecnologia oferece melhorias significativas em relação aos métodos tradicionais de corte. O corte a plasma não só otimiza o processo de corte, mas também simplifica as operações e aumenta a eficiência da produção. Essa tecnologia de corte inovadora continuará a gerar benefícios econômicos para várias indústrias, contribuindo para uma maior produtividade nacional no futuro.
