Het snijden van metaal bestaat uit twee methoden: mechanisch en thermisch. Plasmasnijden behoort tot het thermische gebied, dat geïoniseerd gas gebruikt om metaal te bewerken. Het is een van de meest gebruikte technieken voor het snijden van dikke metalen platen. Maar voordat we ons verdiepen in de voordelen en mogelijkheden van plasmasnijden, moeten we nog één vraag beantwoorden.
Wat is plasma en hoe werkt plasmasnijden?
U heeft ongetwijfeld gehoord van de drie primaire toestanden van materie: vast, vloeibaar en gas. Er is echter een vierde toestand van materie. Ja, dat is plasma. Het komt in de natuur voor, maar vooral in de bovenste lagen van de atmosfeer. Het beroemde noorderlicht is het resultaat van de zonnewind die ervan gemaakt is. Ook licht en branden van hoge temperatuur bevatten het. Hetzelfde geldt voor ons lichaam. Alles bij elkaar vormt het ongeveer 99 procent van het zichtbare heelal. In het dagelijks leven komen we het tegen in televisies, TL- en neonlampen en plasmasnijders. Plasma is een elektrisch geleidende, geïoniseerde stof, vergelijkbaar met een gas. De overeenkomst komt voort uit het feit dat in dit geval de atomen niet voortdurend met elkaar in contact staan. Tegelijkertijd gedraagt plasma zich echter als een vloeistof wat betreft zijn vermogen om te stromen onder invloed van elektrische en magnetische velden. Gassen kunnen door intense verhitting in plasma worden omgezet. Daarom wordt het vaak geïoniseerd gas genoemd.
Hoe werkt een plasmasnijder?
Het algemene mechanisme van het systeem is altijd hetzelfde. Plasmasnijders gebruiken perslucht of andere gassen, zoals stikstof. Het samengeperste gas komt in contact met de elektroden en ioniseert vervolgens, waardoor een hogere druk ontstaat. Naarmate de druk toeneemt, wordt de plasmastraal naar de snijkop geduwd. De snijpunt beperkt de stroom, waardoor een plasmastraal ontstaat. Aangezien plasma een elektrische geleider is, wordt het werkstuk geaard door de snijtafel. Wanneer de plasmaboog het metaal raakt, smelt het door zijn hoge temperatuur. Tegelijkertijd blaast een gas met hoge snelheid de gesmolten metaalfragmenten weg.
Plasmamachine – hoe instellen en de snelheid van het plasmasnijden kiezen?
Wat de machine zelf betreft, zijn ruimte en veiligheid de meest kritische punten. In tegenstelling tot veel hobby CNC-systemen vereist een plasmasnijmachine veel ruimte in een goed geventileerde ruimte om veilig te kunnen werken. Dit is geen machine die veilig in een hoekje kan worden weggestopt zoals een 3D-printer. De ruimte rond het apparaat is nodig als buffer tegen eventuele verdwaalde vonken. Ook vloeren moeten van beton zijn, of andere brandwerende materialen. Gas of compressoren en computersystemen hebben ook ruimte nodig. De plasmaboog kan interfereren met elektronische systemen, zodat een goede aarding noodzakelijk is. De computer moet worden aangesloten op een ononderbreekbare stroomvoorziening (UPS), zodat een constante en betrouwbare stroomvoorziening is gewaarborgd terwijl de snijplotter werkt. Als u van plan bent uw eigen CNC-plasmasnijder op te zetten, zorg er dan voor dat de werkplaats voldoende stroom heeft (volgens de specificaties).
Soorten gas
Bij plasmasnijden worden verschillende gassen gebruikt, afhankelijk van de kwaliteit van de snede en het soort materiaal:
- Zuurstof kan worden gebruikt voor zacht staal tot 1 1/4 inch dik en het opruwen van roestvrij staal en aluminium.
- Een mengsel van argon en waterstof verdient de voorkeur voor het gladde snijden van roestvrij staal en aluminium, omdat het een hoogwaardige snede oplevert.
- In kleinere werkplaatsen is perslucht het meest gebruikte gas. Het is ideaal voor toepassingen met een lage stroomsterkte waarbij metaal tot een centimeter dik wordt gesneden.
- Andere gassen die worden gebruikt bij CNC-plasmasnijden zijn stikstof en methaan, die het meest worden gebruikt bij het snijden van dun roestvast staal.
CNC handplasmatoorts
Handmatige plasmatoortsen zijn minder duur, maar moeilijker te installeren op een CNC-tafel. Voedingen voor plasmasnijders die ontworpen zijn voor handmatig gebruik zijn meestal veel goedkoper dan die voor gemechaniseerd snijden. De beste handmatige CNC-plasmasnijtoortsen zijn de IPT-40 en IPT-60 varianten. Zij werken goed met een lage opstartfrequentie en goedkope verbruiksartikelen, met een centrale Euro-aansluiting, en kunnen in de toekomst worden opgewaardeerd tot potloodtoortsen.
Snijprocesmethodologie
Niet alle systemen werken op dezelfde manier. Ten eerste is er een goedkopere versie, meestal High Touch genoemd. Deze is ongeschikt voor CNC-plasmasnijders, omdat de hoge frequenties kunnen interfereren met moderne apparatuur en problemen kunnen veroorzaken. Deze methode maakt gebruik van een vonk met zowel een hoge spanning als een hoge frequentie. De vonk ontstaat wanneer de plasmatoorts het metaal raakt, waardoor het circuit wordt gesloten en dus plasma ontstaat. Een andere optie is de boogontstekingsmethode. Een hoogspannings- en zwakstroomcircuit creëert een vonk in de zaklamp. Hierdoor ontstaat een vlamboog, een kleine hoeveelheid plasma. Wanneer deze het werkstuk raakt, is een snijboog voltooid en kan de bediener het snijproces beginnen. De derde methode is het gebruik van een veerbelaste plasmatoortskop. Door deze tegen het werkstuk te drukken ontstaat er kortsluiting, waardoor de stroom gaat lopen. Door de druk los te laten ontstaat een vlamboog. De rest van het proces is hetzelfde als bij de vorige methode. Dit betekent dat de boog contact maakt met het werkstuk.
Inschakelduur
De meeste kleine plasmasnijders, vooral die voor handmatig snijden, kunnen niet continu op maximale stroom werken. De bedrijfscyclus verwijst naar de tijd dat een apparaat continu of met tussenpozen van tien minuten kan werken. Een plasmasnijder met een bedrijfscyclus van 70% bij 50 ampère kan bijvoorbeeld 7 van de 10 minuten werken, maar heeft minstens een pauze van 3 minuten nodig om een veilige bedrijfstemperatuur te handhaven. Als de gebruiker probeert langer te snijden dan de nominale bedrijfscyclus, kan de plasmasnijder het vermogen verminderen of helemaal uitschakelen. Voor gemechaniseerd plasmasnijden is het ideaal om een snijplotter te hebben met een bedrijfscyclus van 100% bij het gewenste ampèrage, zodat u zich geen zorgen hoeft te maken over vertragingen bij het plannen van verhuizingen. De meeste goedkope plasmasnijders hebben echter een bedrijfscyclus van ongeveer 40-60% bij maximaal nominaal vermogen, en de gebruiker moet oppassen niet te lang te snijden. Gewoonlijk kunnen hogere bedrijfscycli worden bereikt met minder vermogen (lagere stroom). Als u met 40A wilt snijden (tot 3/8 inch materiaal), is het raadzaam een 55A-plasmasnijder aan te schaffen voor hogere bedrijfscycli bij 40A.
Vermogen en luchtvereisten
De maximale dikte van het materiaal dat u van plan bent te snijden, bepaalt het benodigde ampèrage van de plasmasnijder. Als vuistregel kan een 20A-snijder door 1/8 inch (~3,1 mm) materiaal snijden, waarbij elke extra 10A stroom 1/8 inch aan capaciteit toevoegt. Bijvoorbeeld, 30A gaat door 1/4″, 40A door 3/8″, enz. Dikker metaal is zwaarder. U wilt misschien materiaal kunnen snijden dat 1″ dik is (~25,4 mm), maar kan uw tafel het gewicht van dat materiaal dragen? Zo ja, heeft u de juiste hulpmiddelen voor het laden en lossen van zware onderdelen (zoals krikken)? Als u voor een plasmasnijder met hoge stroomsterkte kiest, heeft uw gebouw dan een stopcontact dat voldoende stroom kan leveren zonder dat de stroomonderbreker afgaat? Als het antwoord „nee” is, moet u elektrische bedrading met de juiste doorsnede gebruiken en zelfs een extra voedingspaneel installeren. Een plasmasnijder verbruikt niet alleen elektriciteit, maar ook perslucht. De perslucht uit het mondstuk van de plasmasnijder wordt gebruikt om het gesmolten materiaal tijdens het snijproces naar buiten te blazen. Het houdt ook de toorts koel en leidt de plasmastraal in een strakke kolom voor nauwkeurig snijden. Een ontoereikende luchtcompressor leidt tot slechte snijresultaten. De vermogens- en luchtvereisten van een plasmasnijder behoren tot de grootste hindernissen die CNC-hobbyisten moeten overwinnen. Ze worden minder zwaar als u zich beperkt tot het snijden van dunne materialen.
Voordelen en nadelen van plasmasnijden
Voordelen
- Mogelijkheid om alle geleidende materialen te verwerken. Autogeen snijden is ook geschikt voor dikke metalen, maar is beperkt tot ferro-metalen.
- Uitstekende kwaliteit tot diktes van 50mm tot 150mm.
- Snijden van middeldikte is relatief goedkoop.
- De beste manier om middelmatig tot dik roestvrij staal en aluminium te snijden.
- CNC machines bieden hoge precisie en herhaalbaarheid.
- De mogelijkheid om in water te snijden vermindert de warmte beïnvloede zone en het geluidsniveau.
- De snijrand is kleiner dan bij vlamsnijden.
- De snijsnelheid is hoger dan bij zuurstof snijden.
- Dezelfde machine kan ook worden gebruikt voor plasmalassen door de parameters te manipuleren.
Nadelen
- HAZ* is groter dan bij lasersnijden.
- De gesneden platen zijn niet zo hoogwaardig, en de tolerantie zou bij lasersnijden nauwkeuriger kunnen zijn.
- Bereikt niet de dikte van vlam- of waterstraalsnijden.
- Bredere randen dan bij lasersnijden.
- *Heat-affected zone (HAZ) is een niet gesmolten gebied van metaal dat veranderde materiaaleigenschappen heeft door blootstelling aan hoge temperaturen. Deze veranderingen in materiaaleigenschappen zijn meestal het gevolg van lassen of snijden bij hoge temperaturen. De HAZ is het gebied tussen de las of snede en het onderliggende (intacte) moedermateriaal.
Voor een goede werking van een plasmasnijder zijn de juiste snijparameters nodig, een optimale selectie van het plasmagas en een optimaal debiet. Wij hopen dat u de antwoorden op deze vragen vindt na het lezen van de volgende informatie.