Όταν πέφτει η ποιότητα στην κοπή με πλάσμα, το πρώτο πράγμα που έρχεται συνήθως στο μυαλό είναι το μηχάνημα ή ο χειριστής. Ωστόσο, η πιο συχνή αιτία λοξής ακμής, αυξημένης σκουριάς και υποβαθμισμένης διαστασιολογικής ακρίβειας είναι πολύ πιο απλή: τα αναλώσιμα κοπής με πλάσμα που έχουν ολοκληρώσει τη διάρκεια ζωής τους. Το ακροφύσιο και το ηλεκτρόδιο είναι τα δύο εξαρτήματα φθοράς στην καρδιά της κοπής με πλάσμα και η κατάστασή τους αντικατοπτρίζεται άμεσα στην ποιότητα κοπής. Σε αυτό το άρθρο εξετάζουμε πώς φθείρονται αυτά τα εξαρτήματα, πότε πρέπει να αντικαθίστανται και ποιες πρακτικές παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους.
Αναλώσιμα στον Καυστήρα Πλάσματος
Στην άκρη ενός καυστήρα πλάσματος συνεργάζονται αρκετά εξαρτήματα. Το ηλεκτρόδιο είναι ο αρνητικός πόλος από όπου ξεκινά το τόξο πλάσματος. Το ακροφύσιο εστιάζει τη δέσμη πλάσματος περνώντας την από μια στενή οπή και συμπιέζει το τόξο. Δίπλα σε αυτά βρίσκονται ο δακτύλιος στροβιλισμού (swirl ring) που κατευθύνει τη ροή του αερίου, το προστατευτικό κάλυμμα που παρέχει εξωτερική προστασία και το καπάκι συγκράτησης που κρατά τα εξαρτήματα ενωμένα.
Αυτά τα εξαρτήματα λειτουργούν ως σετ. Όταν φθείρεται το ένα, επηρεάζεται η απόδοση και των υπολοίπων· γι' αυτό το ακροφύσιο και το ηλεκτρόδιο αντικαθίστανται συνήθως μαζί. Η αντικατάσταση μόνο του ενός είναι συνηθισμένο λάθος που οδηγεί σε ταχεία φθορά και του νέου εξαρτήματος.
Πώς Φθείρεται το Ηλεκτρόδιο;
Στην άκρη του ηλεκτροδίου υπάρχει ένα μικρό ένθετο ανθεκτικό στη θερμότητα, από άφνιο. Το τόξο πλάσματος ξεκινά ακριβώς από αυτό το σημείο. Σε κάθε εκκίνηση και σβήσιμο του τόξου, μια μικρή ποσότητα αφνίου εξατμίζεται, δημιουργώντας σταδιακά έναν κρατήρα που βαθαίνει.
Η διάρκεια ζωής του ηλεκτροδίου εξαρτάται κυρίως όχι από τον χρόνο κοπής, αλλά από τον αριθμό εκκινήσεων του τόξου. Δηλαδή, μια ενιαία μακρά κοπή καταναλώνει πολύ λιγότερο ηλεκτρόδιο από πολλές μικρές διατρήσεις στον ίδιο συνολικό χρόνο. Γι' αυτό, σε εργασίες με πολλές μικρές οπές, η κατανάλωση αναλωσίμων αυξάνεται αισθητά.
Όταν ο κρατήρας αφνίου ξεπεράσει ένα συγκεκριμένο βάθος, το τόξο γίνεται ασταθές. Αν το ηλεκτρόδιο συνεχίσει να χρησιμοποιείται μετά από αυτό το σημείο, το τόξο μεταπηδά στο χάλκινο σώμα του ηλεκτροδίου και μπορεί να καταστρέψει τον καυστήρα μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Η καθυστέρηση αντικατάστασης του ηλεκτροδίου είναι, γι' αυτόν τον λόγο, η πιο ακριβή απόπειρα εξοικονόμησης.
Πώς Φθείρεται το Ακροφύσιο;
Ο ρόλος του ακροφυσίου είναι να συμπιέζει τη δέσμη πλάσματος περνώντας την από μια στενή οπή· η ποιότητα κοπής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη γεωμετρία αυτής της οπής. Με τον καιρό η οπή φθείρεται, διευρύνεται και χάνει τη στρογγυλότητά της.
Τυπικά συμπτώματα φθαρμένου ακροφυσίου:
- Αυξανόμενη γωνία και κωνικότητα στην ακμή κοπής
- Επίμονη συσσώρευση σκουριάς στην κάτω ακμή
- Αύξηση του πλάτους κοπής (kerf) και απόκλιση διαστάσεων
- Μετατόπιση του τόξου από το κέντρο και ανομοιόμορφη κοπή
- Υποχρεωτική μείωση της ταχύτητας κοπής
Όταν η οπή του ακροφυσίου χάσει τη στρογγυλότητά της, η δέσμη πλάσματος δεν είναι πλέον συμμετρική, με αποτέλεσμα η μία πλευρά της ακμής κοπής να διαφέρει από την άλλη. Αν παρατηρείται μονόπλευρη απόκλιση διαστάσεων σε τεμάχια, το πρώτο σημείο ελέγχου είναι το ακροφύσιο.
Διπλό Τόξο: Ξαφνικός Θάνατος
Το γεγονός που καταστρέφει το αναλώσιμο όχι σταδιακά αλλά ξαφνικά είναι το διπλό τόξο (double arcing). Σε αυτή την περίπτωση, το τόξο, αντί να περάσει από την οπή του ακροφυσίου και να φτάσει στο τεμάχιο εργασίας όπως θα έπρεπε, μεταπηδά στο ίδιο το ακροφύσιο. Το αποτέλεσμα είναι συνήθως ότι το ακροφύσιο καθίσταται άχρηστο με μία κίνηση.
Οι κύριες αιτίες του διπλού τόξου είναι η υπερβολική εγγύτητα του καυστήρα στο τεμάχιο εργασίας, η μόλυνση του ακροφυσίου από πιτσιλιές λιωμένου μετάλλου κατά τη διάτρηση, η ανεπαρκής ροή αερίου και η συσσώρευση σκουριάς στο ακροφύσιο. Γι' αυτό ο τακτικός καθαρισμός της επιφάνειας του ακροφυσίου παρατείνει άμεσα τη διάρκεια ζωής των αναλωσίμων.
Πρακτικές που Παρατείνουν τη Διάρκεια Ζωής των Αναλωσίμων
Ο τρόπος να μειωθεί η κατανάλωση αναλωσίμων δεν είναι η αγορά ακριβότερων εξαρτημάτων, αλλά η εργασία με τις σωστές παραμέτρους:
- Σωστό ύψος διάτρησης: κατά τη διάτρηση, ο καυστήρας πρέπει να βρίσκεται ψηλότερα από το ύψος κοπής· αυτή η απόσταση εμποδίζει τις πιτσιλιές να φτάσουν στο ακροφύσιο
- Διάτρηση από την άκρη: όπου είναι δυνατόν, η έναρξη από την άκρη του υλικού μειώνει τον αριθμό διατρήσεων και επομένως τη φθορά του ηλεκτροδίου
- Σωστή ρύθμιση ρεύματος: η λειτουργία πάνω από το ρεύμα για το οποίο έχει σχεδιαστεί το σετ αναλωσίμων μειώνει ταχέως τη διάρκεια ζωής
- Πίεση και ποιότητα αερίου: ο υγρός ή λιπαρός αέρας καταστρέφει γρήγορα το ηλεκτρόδιο· ο ξηραντήρας και το φίλτρο αέρα είναι απαραίτητα
- Συνέχιση ψύξης: η συνέχιση της ροής αερίου για λίγο μετά την κοπή (post-flow) ψύχει τα εξαρτήματα
- Σεβασμός στο όριο πάχους διάτρησης: η προσπάθεια διάτρησης σε υλικό παχύτερο από ό,τι μπορεί ο καυστήρας καταστρέφει τα αναλώσιμα
- Βελτιστοποίηση διαδρομής με nesting: λιγότερες εκκινήσεις τόξου σημαίνουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής αναλωσίμων
Πότε Πρέπει να Γίνεται η Αντικατάσταση;
Υπάρχουν δύο προσεγγίσεις για την αντικατάσταση αναλωσίμων. Η πρώτη είναι η μέτρηση του βάθους του κρατήρα αφνίου στο ηλεκτρόδιο και η απόφαση σύμφωνα με το όριο του κατασκευαστή· αυτή είναι η πιο ακριβής μέθοδος. Η δεύτερη είναι η απόφαση με παρατήρηση της ποιότητας κοπής· ωστόσο αυτή ενεργοποιείται μόνο αφού η ποιότητα έχει ήδη υποβαθμιστεί.
Στη μαζική παραγωγή, η πιο αποδοτική μέθοδος είναι η προγραμματισμένη αντικατάσταση βάσει αριθμού εκκινήσεων τόξου. Η διάρκεια ζωής των αναλωσίμων παρακολουθείται με δεδομένα μετρητή του μηχανήματος και το εξάρτημα αντικαθίσταται πριν υποβαθμιστεί η ποιότητα. Αυτή η προσέγγιση αποτρέπει τόσο τα ελαττωματικά τεμάχια όσο και τις απρόβλεπτες διακοπές.
Είναι Πραγματικά Φθηνά τα Φθηνά Αναλώσιμα;
Κατά τον υπολογισμό του κόστους αναλωσίμων, το να εξετάζεται μόνο η τιμή του εξαρτήματος είναι παραπλανητικό. Ο σωστός υπολογισμός είναι το συνολικό κόστος ανά μέτρο κοπής. Ένα σετ αναλωσίμων χαμηλής ποιότητας μπορεί να είναι φθηνότερο, αλλά επειδή έχει μικρότερη διάρκεια ζωής, υποβαθμίζει την ποιότητα κοπής και προκαλεί διακοπές μηχανήματος, μπορεί τελικά να αυξήσει το κόστος ανά μέτρο. Επιπλέον, μια βλάβη καυστήρα λόγω ελαττωματικού αναλώσιμου μπορεί να ξεπεράσει μονομιάς το ετήσιο κόστος αναλωσίμων.
Κοπή CNC με Πλάσμα από τη DMK Makina
Η DMK Makina, στην εγκατάστασή της στο Lüleburgaz, εξασφαλίζει σταθερή ποιότητα κοπής παρακολουθώντας προγραμματισμένα τη διάρκεια ζωής των αναλωσίμων στις διεργασίες κοπής CNC με πλάσμα. Οι παράμετροι κοπής ρυθμίζονται ανάλογα με το υλικό και το πάχος, ενώ η στρατηγική διάτρησης σχεδιάζεται ώστε να μειώνει την κατανάλωση αναλωσίμων. Είμαστε δίπλα σας για τις ανάγκες κοπής με πλάσμα στην περιοχή της Θράκης και της Μαρμαρά.