Installazione e procedura per PAC

Dopo aver letto questo articolo, apprenderete la configurazione e la procedura per il taglio dell'arco al plasma (PAC) con l'aiuto di diagrammi appropriati.

Come la saldatura ad arco plasma, il PAC può essere utilizzato in due modi: arco trasferito e arco non trasferito; il primo tuttavia è il processo principale utilizzato industrialmente. Uno schema circuitale per un'unità di taglio plasma ad arco trasferito è mostrato in Fig. 19.16. Il processo funziona con dcen per produrre un arco trasferito ristretto.

In questa modalità viene stabilito il getto di plasma per il taglio tra la punta dell'elettrodo e il pezzo. Tuttavia, l'innesco dell'arco avviene attraverso un arco pilota tra l'elettrodo e la punta dell'ugello. L'ugello è collegato al lavoro (positivo) attraverso un resistore limitatore di corrente e un contatto relè arco pilota.

L'arco pilota viene avviato da un generatore ad alta frequenza. La saldatrice mantiene l'arco pilota a bassa corrente nella torcia. Il gas plasma viene ionizzato durante il passaggio attraverso l'arco e viene soffiato attraverso l'orifizio dell'ugello per fornire un percorso a bassa resistenza per la creazione dell'arco plasma principale tra l'elettrodo e il pezzo. Quando viene stabilito l'arco principale, l'arco pilota si spegne automaticamente attraverso l'operazione del relè per evitare il riscaldamento non necessario della punta dell'ugello.

Poiché la punta della torcia esposta ad una temperatura elevata compresa tra 10.000 e 14.000 ° C, è quasi invariabilmente fatta di rame raffreddato ad acqua. Inoltre, il design della torcia è tale da produrre uno strato limite di gas tra il plasma e l'ugello.

Il getto di plasma non trasferito viene talvolta usato per tagliare materiali di calibro sottile. L'installazione per un tale sistema incorpora la stessa attrezzatura dell'arco trasferito, ma il design della torcia e lo schema circuitale sono diversi come mostrato in Fig. 19.17. Il pezzo da tagliare non fa parte del circuito elettrico.

L'arco viene colpito in questo caso tra un elettrodo di tungsteno (negativo) e un ugello di rame (positivo) e il getto di plasma assume la forma desiderata. L'arco viene avviato nel momento in cui la punta dell'elettrodo tocca il bordo dell'ugello, l'elettrodo viene spostato da un dispositivo adatto nella testa di taglio. Prima che l'arco venga colpito, il gas viene fatto fluire attraverso l'ugello. Durante l'operazione di taglio, la distanza tra la punta dell'ugello e il pezzo da lavorare è mantenuta il più piccola possibile; a volte la punta dell'ugello può toccare il pezzo. Nella parte superiore il taglio ha una larghezza pari all'orifizio dell'ugello mentre nella parte inferiore il taglio è più stretto.

Questo tipo di torcia al plasma viene impiegato per tagliare il metallo solo con uno spessore da 3 a 5 mm, quindi il suo uso limitato nell'industria. Il resto della discussione in questa sezione è, pertanto, limitato ai soli sistemi di taglio al plasma ad arco trasferiti.

Diverse varianti del processo PAC arco trasferito vengono utilizzate per migliorare la qualità del taglio per particolari applicazioni per i materiali da taglio nel range da 3 a 38 mm di spessore. La schermatura ausiliaria sotto forma di gas o acqua viene utilizzata per migliorare la qualità.

Le importanti variazioni del processo includono:

(i) Taglio plasma a doppio flusso,

(ii) Taglio plasma schermato con acqua, e

(iii) Taglio plasma a iniezione d'acqua.

Taglio al plasma a doppio flusso:

In questo processo l'involucro del gas di protezione è fornito attorno al getto di taglio al plasma come mostrato in Fig. 19.18. Il solito gas plasma è azoto mentre la selezione del gas di protezione dipende dal materiale da tagliare; per gli acciai a basso tenore di carbonio può essere anidride carbonica o aria, per il biossido di carbonio dell'acciaio inossidabile e miscela di argon-idrogeno per l'alluminio.

Taglio al plasma schermato con acqua:

Questa tecnica è simile al taglio al plasma a doppio flusso, ad eccezione del fatto che il gas di protezione viene sostituito dall'acqua, con conseguente miglioramento dell'aspetto del taglio e della durata dell'ugello. Tuttavia, l'ortogonalità del taglio e la velocità di taglio non sono significativamente migliorate rispetto al metodo PAC convenzionale.

Taglio al plasma a iniezione d'acqua:

Questa variante del processo PAC utilizza un getto d'acqua simmetrico che colpisce l'orifizio del condotto restringente per restringere ulteriormente il getto del plasma come mostrato in Fig. 19.19. Il getto d'acqua evita anche la miscelazione turbolenta dei gas atmosferici con il plasma. La punta dell'ugello può essere realizzata in materiale ceramico per evitare il doppio arco. Il doppio arco è causato quando l'arco salta dall'elettrodo all'ugello e quindi al pezzo, di solito danneggiando l'ugello.

Fig. 19.19 Sistema di taglio ad arco plasma ad iniezione d'acqua.

Il plasma ristretto di acqua produce un taglio di velocità stretto e nettamente superiore a quelli raggiungibili con il processo PAC convenzionale. Poiché la maggior parte dell'acqua esce dall'ugello come spruzzo di liquido, raffredda il bordo del kerf, producendo spigoli vivi.

Quando il plasma e l'arco d'acqua vengono iniettati tangenzialmente, il getto del plasma vortica mentre lascia l'orifizio risultante in una faccia perpendicolare di alta qualità su un lato del kerf. L'altro lato del kerf è smussato. Pertanto, la direzione di spostamento deve essere selezionata per produrre un taglio perpendicolare sulla parte e il taglio conico sul rottame, come mostrato in Fig. 19.20 per eseguire tagli circolari.

Selezione del gas:

La selezione del gas plasma dipende dal materiale da tagliare e dalla qualità del taglio desiderato. Gli acciai al carbonio vengono tagliati usando aria compressa (80% di azoto e 20% di ossigeno) o azoto per il gas plasma. L'azoto viene anche utilizzato per il metodo di introduzione dell'acqua del PAC. In alcuni sistemi viene utilizzato l'azoto per il gas plasma e l'ossigeno viene iniettato nel getto del plasma a valle dell'elettrodo. Questa disposizione aumenta la velocità di taglio senza influire sulla durata dell'elettrodo.

La maggior parte dei metalli non ferrosi viene tagliata utilizzando azoto, miscele di azoto-idrogeno o miscele di argon-idrogeno. Il titanio e lo zirconio vengono tagliati con argon puro a causa della loro suscettibilità all'infragilimento da parte dei gas reattivi.

In alcuni casi di taglio di metalli non ferrosi con sistema a doppio flusso, l'azoto viene utilizzato per il gas plasma mentre il biossido di carbonio viene utilizzato come gas di protezione. Per tagli di qualità migliore, la miscela di argon-idrogeno viene utilizzata come gas di plasma e azoto come gas di protezione.

Una tipica unità PAC composta da una fonte di alimentazione cc, una torcia di taglio, un'unità ad alta frequenza, sistemi di gas e acqua di raffreddamento può utilizzare 24-30 lit / min di argon, 8-13 lit / min di idrogeno, 30 - 150 lit / min di azoto e 1-5 a 2 lit / min di acqua. La Tabella 19.5 mostra i dati relativi al PAC con un arco penetrante a buco della serratura e un convenzionale taglio ossi-acetilene.